白刺属植物研究综述_李红

Dec.2006

文章编号:167320747(2006)0420061204

白刺属植物研究综述

李　红1,章英才1,张　鹏2

(1.宁夏大学生命科学学院,宁夏银川　750021;　2.银川大学电力学院,宁夏银川　750021)

摘　要:从白刺属植物的分类学、花粉形态特征、生物生态学特性、化学成分及开发利用价值等方面对白刺属植物的研究现状进行了综述,其研究结果对该属植物的系统演化及分类提供了一定的依据;同时,为白刺属植物资源当前面临的问题提出了有效的解决措施.关键词:白刺属;综述;分类

中图分类号:S58　　　文献标志码:ATheresearchoverviewofplantsofthegenusNitrariaL.

LiHong,ZhangYingcai,ZhangPeng

1

1

2

(1.SchoolofLifeScience,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China;2.SchoolofElectricityPower,YinchuanUniversity,Yinchuan750021,China)

Abstract:ThepapersummarizestheresearchdevelopmentonNitrariaL.fromtheaspectsofclassification,pollenmorphologycharacteristics,bioecologycharacteristics,chemicalcompositionanddevelopmentvalue,whichwillbenefittothesystematicclassificationofNitrariaL..Atlast,authorsproposesomeusefulstrategiestosolvetheproblemofNitrariaL.resources.Keywords:NitrariaL.;review;classification

　　白刺属(NitrariaL.)是蒺藜科(Zygophyllaceae)

的一个古老小属,根据化石花粉研究属第三纪孑遗植物[1].在地中海———中亚荒漠植物区系灌木层中是优势种或建群种之一.为多分枝的耐盐喜潜水旱生低矮灌木,全世界共有12种,分布于亚洲、欧洲、非洲和澳大利亚的荒漠;我国有8种,其中,新疆有6种;甘肃有5种;内蒙古有4种;宁夏也有分布[2-3].该属植物是我国内蒙古、甘肃和新疆一带荒漠植被的重要建群种之一,为耐干旱、耐盐碱、抗风蚀沙埋、生长快、易繁殖的优良防风固沙先锋植物,在某种程度上,具有指示植物的意义.白刺属植物虽然种类不多,但具有重要的地层意义,在我国新生代地层中经常碰到它的化石花粉.从其果实、叶片、幼枝、种子等提取的次生代谢物质(主要为黄酮类化合物)具有重要的药用价值,而且在现代商品经济中有着相当独特的经济价值[4].迄今已有很多学者对白

刺属植物进行过广泛的研究,其中包括白刺属的分布,茎和叶的解剖构造,花粉形态的微观结构,生化成分、生态价值、经济价值及社会效益等[5-6],并发表了许多与此有关的学术论文,对白刺属植物资源的开发利用和保护起到了一定的指导作用[6].

1　白刺属的分类学研究

白刺属由瑞典植物学家林奈,于1753年以采自里海沿岸的盐生白刺为模式植物,将其置于蒺藜科(Zygophyllaceae).由于该属植物形态变异复杂,因此一些种的确定和命名常有更改,全世界目前约有12种.白刺属在分类系统上是一个争议颇多的类群,如Lindley(1930)将白刺属从蒺藜科中分出,成立了白刺科(Nitrariaceae)[7];Engler(1931)将蒺藜科分为7个亚科25属,置白刺类群于亚科地位;Hutchinson(1968)认为蒺藜科是一个十分自然

收稿日期:2006204213

基金项目:宁夏大学科学研究基金资助项目(NS0414)

作者简介:李红(19792),女,宁夏西吉人,硕士研究生,主要从事结构植物学研究.

62农业科学研究　　　　　　　　　　　　　　　第27卷　

生,耐风蚀、沙埋,植株被沙埋后,很容易产生不定根和萌发新枝,形成的白刺沙堆,把大量流沙拦蓄固

定,成为荒漠区的优良固沙树种[2,17].该属植物分枝多,生叶多,同化面积就随之增加,这有利于光合作用,能使其制造出更多的有机物质.同时从植物生态机能来看,这类向四周扩展的低矮灌丛株型正是对多风环境一种极好的适应方式.白刺属植物的根系发达,主根健壮有力,根深1m以上,沙丘地可达2～3m.侧根极为发达,可多达十几条至几十条,根冠可达树冠的4倍至20倍,并且侧根端还有一层沙粒和石灰质黏结的沙套,对根系保水、抗旱和抵御高温有良好的作用[17].此属植物的茎、枝在被沙土埋覆后,都能萌生出大量的不定根,从而能形成新的植株.白刺属植物的枝条具有柔韧、坚实和机械组织发达的特性,抗轧抗踏,小枝端成刺状,不仅能抗风,减少散失水分的面积,还能起到“截流”的作用,同时,针刺具有强烈的保卫作用.白刺属植物的叶呈肉质化,叶单生,条形,匙形;托叶锥形,叶面积较小,属于等面叶类,叶两面都有很强的光合能力.根据吴丽芝,刘果厚等人对生长在内蒙古西部蒺藜科4种旱生植物———四合木、霸王、白刺、骆驼蓬叶片结构的比较观察,结果表明,蒺藜科的这4种旱生植物都具有适应干旱环境的共同结构,表皮细胞和角质层增厚,气孔下陷,形成孔下室.叶小,叶肉中,栅栏组织很发达等等,但是每种植物又具有某部分强化的旱生结构[18].上述这些生态学特性都是白刺属植物长期在特有生态条件下所形成的一系列特异的生理功能[5].

的科,没有必要在科与属间再分亚科[8];Dahlgren(1983)将这一类群恢复为科[9];Takhtaian(1987)将Engler系统中广义蒺藜科的7个亚科改为4个独立科分别为:Pegannceae,Tetradiclidaceae,Ni2trariaceae和Balanitaceae,其中包括白刺科[10].Sheahan&Chase[10]根据形态学、解剖学及分子生物学的研究结果支持成立白刺科.我国学者席以珍、马毓泉、李师翁、段金廒等的孢粉学、胚胎学、化学分类学等方面的研究结果亦支持成立白刺科[4,11].另外,关于该属的起源、进化及系统分类的研究历来争论较多[4,12].21世纪以来对白刺属的研究已从形态分类扩展到染色体数目和核型、古孢粉学、胚胎学、次生代谢物、以及生物生态学特性等方面[4,12-13].

2　白刺属植物花粉形态特征研究一般花粉形态特征是相对保守的,受外界环境条件的影响较小,因此利用花粉形态特征进行分类学研究的可靠性较高.根据张晓明等利用孢粉学的研究方法,对内蒙古白刺属植物花粉形态特征研究进行观察,结果表明,白刺属植物花粉形状属内比较一致,为长球形和超长球形;但是萌发器官类型、外壁纹饰和大小则因种类不同而表现出种间明显的多态现象.Walker(1974)指出花粉一般演化趋势为舟形———纵长形(单沟)→球形———扁球形(具沟)→球———圆球形→长球形,表面纹饰演化趋势为表面光滑→表面条纹状、网状→表面疣状、刺状.以白刺属植物花粉形态及表面纹饰特征来推断该属植物较为进化[14].燕玲等人对内蒙古地区分布的蒺藜科中的5属7种植物的花粉形态作了观察,其中包括白刺,结果表明,该科植物的花粉粒以长球形、圆球形为主,属中等大小,萌发器官多为3孔沟,外壁表面纹饰以网状、条纹状最为常见.同时,观察结果还表明,蒺藜科不同属的植物花粉形态差异显著,而同属不同种间差异则较小[15].努尔巴衣・阿布都沙力克,潘晓玲等借助光学显微镜和扫描电镜,也对我国西部蒺藜科5属11种植物的花粉形态进行了比较观察,结果表明,我国西部地区白刺属和蒺藜科其他属花粉粒的大小、形态差别大,表面纹饰差异很大,可作为分属、分种,甚至分科依据[16].因此,笔者认为花粉形态特征在该科植物分类上具有重要的参考价值,尤其可作为属间的分类依据[15-16].

4　白刺属植物化学成分方面的研究

植物的化学组成随种类而异,有些成分在植物中的分布很不均衡,有些成分分布只限于某种或几种植物种,有些则较广泛地分布于有亲缘关系的邻近的属或科中,而有些则可见于关系很疏远的不同植物类群.但植物的亲缘关系和其化学成分之间,还是有密切关系的,植物化学成分的存在不是偶然的,有可能确定的生源和生态基础.因此化学成分可以作为分类的一项重要参考指标,用以研究生物类群之间的亲缘关系和演化规律,揭示物种在分子水平上所反映出来的特有现象,从而可以探索各种植物之间的关系和起源[19].例如:努尔巴衣・阿布都沙力克,潘晓玲通过对白刺属5种植物和蒺藜科其他3属6种植物的化学成分的分析,结果表明:白刺属

3　白刺属植物的生物生态学特性

白刺属植物属落叶灌木,植株矮小,丛生,多分枝,在流动、半流动的沙丘、沙地上,近地面匍匐丛

和蒺藜科其他属在化学成分上无关系,彼此相差甚

远.白刺属植物的果实可食用,而其他属都是有毒植

　第4期　　　　　　　　　　　　李　红等:白刺属植物研究综述物,有致幻等精神作用和与之接触能引起神经细胞坏死.经过对我国白刺属植物,小果白刺(N.sibirica),白刺(N.tangutorum),盐生白刺(N.schoberi)种子总氨基酸组成的测量,结果表明:这3种植物种子总氨基酸的组成均以脯氨酸、丙氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、酪氨酸相对含量较高,其余11种氨基酸含量之和都相对较低.由此表明:白刺属与蒺藜科其他属的化学成分组成、氨基酸主要组分与含量和特征上有显著差异,这在一定意义上反映了起源上有一定的同源性和遗传上有一定的稳定性,并进一步支持将白刺属提升为白刺科[19-20].

63

功效[22].白刺属的寄生植物锁阳也可以入药,据药典记载,锁阳性甘、温,具补肾、助阳、益精、润肠、养筋等功能,主治阳痿、遗精、不孕、腰膝酸软、肠燥便秘、血枯、尿血等症[25].因此,白刺果实和叶子是我国西部沙漠地区有待开发利用的药用资源.利用白刺开发具有地区特色药物,可以避免大面积的白刺果实资源的浪费,有利于提高当地居民生活水平,发展沙漠地区的经济,形成立足于沙漠的药产业[22].5.3　生态价值

白刺能在自然条件异常严酷的环境中生存、繁衍和发展,是荒漠和半荒漠地区重要的建群植物,具有很强的防风固沙、耐盐、抗旱、抗盐碱、耐热、耐土壤瘠薄和耐沙埋能力,同时,白刺具有良好的抑盐改土效果,可明显改良土壤物理性状,提高土壤肥力.因此,白刺是治理内蒙古西部地区荒漠与盐碱地、绿化环境、改良土壤、改善生态环境、提高当地居民生活水平理想的优良造林树种,并且可以作为退耕还林、盐碱路段的绿化树种[22].5.4　经济价值

白刺属植物枝条火力旺、耐烧、烟少,是西北区的主要薪柴;枝、叶营养价值高,又是发展畜牧业的好饲料;果实营养成分丰富、味甜带酸,含有糖、脂肪、淀粉,还含有大量的微量元素和丰富的维生素以及氨基酸等多种食用成分;它的果实和寄生植物锁阳,又可入药,具有调经活血、消食健脾、催乳润肺、解表安神之功能.天然分布的白刺属植物,无农药污染,为优良的天然饮料资源.因此,白刺属植物是最具有开发前景的经济植物[6,22].

5白刺属植物的开发利用价值

5.1　营养保健价值

野生植物白刺果中不仅含有较丰富的脂肪、不饱和脂肪酸、蛋白质、氨基酸、糖、维生素C、有机酸等多种营养成分,而且还具有大量对于人身体有益的矿物质及微量元素各类生理活性物质[21-22].因此,白刺果实在营养保健方面具有很大的开发利用价值,可以作为一种饮料资源加以利用,具有广阔的开发利用前景[22].5.2　药用价值白刺具有较高的药用价值,并且历史悠久.白刺在《中药大辞典》中称为卡密,以果熟时采收,晒干入药.具有健脾胃、滋补强壮、调经活血的功能,主治身体瘦弱、气血两亏、脾胃不和、消化不良、月经不调、虚寒腰痛等症[22].白刺果实还是新疆维吾尔民族习用药物,称阿克羊塔克乌拉盖,具有健脾胃、调经活血、降压、催乳等功效.当地少数民族用白刺果治疗消化不良和高血压头晕等疾病,疗效显著.唐古特白刺果实民间用于治疗脾胃虚弱,消化不良,神经衰弱、感冒等症,其叶则作为民间药用于治疗痉挛、神经痛和心律不齐等症.研究表明,白刺有6个黄酮类化合物,黄酮及其衍生物具有抗炎、止咳祛痰、降压、扩张冠状血管,治疗静脉曲张、静脉炎,治疗烧伤等功用[22].索有瑞等人实验结果显示,唐古特白刺果实具有降血脂、防治动脉粥样硬化和抗氧化作用.近年来的实验还显示白刺果有一定的抗脂质过氧化作用和提高SOD酶活力的作用,因而具有延缓衰老的保健功能[22-24].中科院西北高原生物研究所和青海青藏高原生物制品有限公司经多年合作,首次发现了唐古特白刺果具有调解血糖、血脂,降血压,显著提高人体免疫力,抗疲劳、抗寒冷,增进睡眠程度等功效,并充分证实了开胃健脾,预防和治疗心脑血管疾病,抗衰老,滋补强体,保护化学性肝损伤等多种

6　存在的问题

在白刺属的研究中,对其分类的研究虽然存在争议,但研究相对较多,迄今为止,近300年来至少有20多位中外植物分类学家研究过白刺属,不仅发现了新种,而且对属下等级进行了划分,并讨论了本属的归属问题[19];涉及分布、生物生态学特性、花粉形态特征、系统进化和生物多样性及开发利用的研究也很多,而对白刺属植物化学成分方面的研究却较少,尤其对蒺藜科旱生植物解剖学的研究报道几乎很少.另外,对白刺属的产业开发策略和方法的研究也不是很多,应加强这些方面的深入研究,有助于在西部大开发实践中更好地推广和坚持生态效益和经济效益两兼顾的原则[4,12].近年来,随着干旱地区人口增加和人类活动的影响,生态环境遭受到前所未有的破坏,造成了植被退化、地下水资源枯竭、土壤盐渍化、沙漠化等一系列环境问题.作为荒漠区主要建群植物的白刺出现了不同

64农业科学研究　　　　　　　　　　　　　　　第27卷　

[M].London:TheCrownAgentsforOverseaGov2ernmentandAdministrations,1968,2:6112621.[9]　DAHLGRENR.Generalaspectsofangiospermevolu2

tionandmacrosystematics[J].Nord.J.Bot.,1983,3:1192149.

[10]　SHEAHANMCLARE,CHASEMW.Aphyloge2

neticanalysisofZygophyllaceaeR.Br.basedonmor2phological,anatomicalandrbcLDNAsequencedata[J].BotanicalJournaloftheLinneanSociety,1996,122(4):2792300.

[11]　段金廒,周荣汉,赵守训.唐古特白刺叶黄酮类及酚酸类程度的退化,生长不良、结实率下降或不结实,甚至大面积死亡,这一特殊的野生资源面临着严重的威胁.因

此,研究人员应该不仅要加强白刺育苗造林技术方面的研究,为干旱半干旱区防风固沙造林,白刺种质资源保护、利用和推广提供技术保障,而且应提高这一重要资源的保护意识[2].

7　建议和措施

为了更好地开发利用白刺属植物资源,应该对白刺属植物资源进行普查,摸清其分布情况.对现有的资源进行保护,合理开发利用,使白刺属植物成为我区经济发展,提高人民生活水平的特种经济植物.加强白刺属植物化学成分,药用价值、食用价值与经济价值的研究,进一步开发白刺属植物系列产品,同时加强对白刺的生物学特征研究,培育这一抗风沙、耐盐碱、抗旱的优势树种.通过合理布局和科学种植,扩大白刺属植物栽培面积,发挥其防风固沙、保持水土、改良盐碱、增加植被、绿化环境及维护生态平衡的重要作用.应结合农牧业结构调整开发白刺属植物资源,要抓住市场机遇,组织推广种植白刺属植物并提高种植比例,争取使白刺属植物成为生产中的主导产业,实现产业结构的有效调整[22].

成分的分离鉴定[J].植物资源与环境,1999,8(1):629.

[12]　潘晓云,魏小平,尉秋实,等.多倍化———白刺属的系

统分类、进化特征及应用前景[J].植物学通报,2003,

20(5):6322638.

[13]　潘晓玲,沈观冕,陈鹏.白刺属植物的分类学及系统学

研究[J].云南植物研究,1999,21(3):2872295.

[14]　张晓明,宛涛,燕玲,等.内蒙古白刺属植物花粉及种

子形态特征研究[J].中国草地,2005,27(2):31235.

[15]　燕玲,宛涛,王一君.内蒙古蒺藜科植物花粉形态观

察[J].内蒙古草业,2000(4):1582160.

[16]　努尔巴衣・阿布都沙力克,潘晓玲.我国西部白刺属

及其近缘属的花粉形态与分类[J].干草区研究,

2003,20(1):16219.

[17]　李中岳.沙漠樱桃———白刺[J].实用科技,2001(4):47.[18]　吴丽芝,刘果厚,马秀珍.蒺藜科4种旱生植物叶结构

参考文献:

[1]　赵克昌,屈金声.治沙保土灌木白刺开发利用现状及开

的比较解剖及其系统学意义[J].内蒙古林学院学报,1998,20(4):21223.

[19]　努尔巴衣・阿布都沙力克,潘晓玲.白刺属植物的化

发前景[J].中国水土保持,1995:38241.

[2]　张虎,祝建刚.干旱荒漠区白刺种子育苗技术研究[J].

学成分分析及系统学意义[J].新疆大学学报,2003,

20(1):51254.

[20]　金振辉,何丽芳.植物化学的研究进展[J].云南农业

甘肃科技,2004,20(12):1642171.

[3]　季蒙,杨俊平,邵铁军.白刺属引种及育苗试验研究

[J].甘肃科技,2004,20(3):7210.

[4]　潘晓云,曹琴东,尉秋实.白刺属的系统进化和生物多

大学学报,2005,20(1):1142119.

[21]　陶玲.甘肃省白刺属植物的数量分类研究[J].西北植

样性研究进展[J].中国医学生物技术应用杂志,2002

(4):126.

[5]　李双福,张启昌.白刺属植物研究进展[J].北华大学学

物学报,2003,23(4):5722576.

[22]　常艳旭,苏格尔,王迎春.白刺属野生植物的开发利用

价值[J].内蒙古科技与经济,2005(14):21223.

[23]　朱芸,相颖,刘金荣.白刺果实脂肪和脂肪酸的含量测

报,2005,6(1):78281.

[6]　刘生龙,高志海,催建国.唐古特白刺种源试验[J].西

定[J].现代中药研究与实践,2003,17(4):28229.

[24]　刘金荣,李艳,周静.白刺果氨基酸分析[J].农垦医

学,2001,23(5):2892290.

[25]　高永.高等植物锁阳的开发利用前景[J].内蒙古林学

北植物学报,1997,17(6):1152118.

[7]　ENGLERA.Zygophyllaceaenaturlichenpflanzenfami2

lien[J].Zaufl,1931,192:1442184.

[8]　HUTCHINSONJ.TheGeneraofFloweringPlants

院学报,1996,18(3):45248.

(责任编辑、校对　郑国琴)