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六种紫堇属植物的研究简报——基于武汉市、鄂州市的野生植物样本

2023-08-14 23:44 作者:kiyamaharuo  | 我要投稿

绪论

紫堇属(Corydalis)是罂粟科(Papaveraceae)紫堇族下的一个大组,在我国共记录到298种,分为39组,分布几遍全国,尤以西南地区分布最多。紫堇属中多种植物因其含有生物碱类成分而具有行气止痛、活血通络、镇痛等功效,从而在亚洲许多国家的传统医学中得以广泛应用[1],如《中国药典》2020版收录了延胡索、夏天无、苦地丁等由紫堇属植物的块茎、全草入药的药材[2]。笔者曾采用液质联用法探究了野生地锦苗、夏天无等植物的地上部分生物碱类成分,在搜集野生植物植株分布时发现湖北武汉及周边地区紫堇属植物具体分布资料较少,仅在一篇文献中发现了紫堇属主要分布在武汉江夏区的描述[3]。由于武汉高校众多,并有许多院系和专业研究方向涉及植物成分提取和园艺、生态等方面[4–7],因此,笔者实地调查了武汉市和鄂州市的8处位置的紫堇属植物的分布特点、生境特点,并结合植物的形态、气味和文献报道形成此篇研究简报,以期为从事相关研究的工作者提供参考信息,同时也可为植物爱好者提供观赏位置。

夏天无(武汉八分山

植物的分布特点

于2023年1月至5月在武汉市和鄂州市内寻找并记录六种野生紫堇属植物,具体位置及拍摄时间见表1。  

表1 六种紫堇属植物样品信息

表1 六种紫堇属植物样品信息

文献[8]中关于紫堇属植物的分布特点有以下两个:

1.     垂直分布上,各种紫堇属植物分布在平原到海拔1100米不等的位置。表1中除龟山海拔90.02米、八分山272.3米、四峰山485.8米、西山170米以外,其余地区均为海拔更低的平原地区,符合文献中的描述。

2.     生境特点上,多数生于阴山坡、 山谷林缘与林下的潮湿草丛中, 或石缝、 墙脚及裸岩旁。 如图1、2、3所示的三种紫堇属植物生长在光照强度较低、土壤较潮湿的位置。如补充图1、3所示,小花黄堇和紫堇也被发现生长在石缝中。

图1 小花黄堇(鄂州市西山景区)分布于竹林和屋檐下的花圃
A:花圃中的小花黄堇;B:屋檐下的小花黄堇;C:A图局部放大

图2 林下阴凉处分布的刻叶紫堇(鄂州市四峰山)
图3 地锦苗( 武汉华中农业大学)分布于排水口附近花坛中,且树荫丰富

植物的形态特点描述和区分

科普博主“无穷小亮的科普日常”在视频(BV1CK4y1P7oK)中曾提到过四种紫堇属植物(刻叶紫堇、紫堇、地锦苗、夏天无)的分辨——刻叶紫堇的主要特征有叶边缘呈锯齿状(见补充图2),果实成熟时受外力会将其中的黑色种子弹出(见视频BV1Gh41157A8),此特征与延胡索相同[9];地锦苗与刻叶紫堇的幼小植株叶的形态较难分辨,可从叶片边缘入手:前者叶片边缘有分裂,但不呈锯齿状,后者叶片边缘呈明显的锯齿状。地锦苗成体植株叶与铁线蕨类似。此外,地锦苗花距明显比刻叶紫堇更尖(见补充图2、4以及视频BV1Jc411K7mK,因此地锦苗也有尖距紫堇的别称)且地锦苗的种子更小(见图4)。在植株高度方面,紫堇与地锦苗、刻叶紫堇三者的成体植株高度接近,而夏天无的成体植株较以上三者矮小的多,且更瘦弱;紫堇的叶较地锦苗与刻叶紫堇更稀疏(见视频BV1CK4y1P7oK);关于夏天无,有一种植物与其较为相似——小药八旦子(Corydalis caudata(Lam.) Pers.),花伴侣app中地图坐标显示这种植物在武汉的目击数量较少,仅中山公园、华中师范大学和华中农业大学附近存在目击图片。由植物志[10]中468和453页PDF关于小药八旦子和夏天无的描述可知,小药八旦子的花更偏向于蓝色或蓝紫色,夏天无的花更偏向于粉色或淡紫色,笔者也曾在八分山拍摄到花偏灰色的个体(见补充图6);此外,二者的成体植株的叶片方面,小药八旦子叶片边缘裂较夏天无浅。

图4 六种紫堇属植物的种子大小对比
(从左到右依次为刻叶紫堇、紫堇、地锦苗、夏天无、小花黄堇、黄堇的种子)

图5 珠芽地锦苗的珠芽结构

此外,笔者曾在武汉科技大学青山校区发现了上述植物中地锦苗(Corydalis sheareri S. Moore)的变型——珠芽地锦苗(Corydalis sheareri f. bulbillifera),其与原变型的区别在于茎上部叶腋具易脱落的珠芽[10]。珠芽结构又称零余子、地上块茎等,主要着生在叶腋、花序轴上等位置,外形不一,多为块状、球形和柱状,大小不等。珠芽在多个科属的植物都有生长,如在天南 星科半夏属,百合科百合属,景天科景天属,薯蓣科薯蓣属等。珠芽含有大量营养物质,可食用也可以入药[11]。查阅文献[12]可知珠芽地锦苗与地锦苗存在共有成分原阿片碱(Protopine)、紫堇灵(Corynoline)、乙酰紫堇灵(Acetylcorynoline)。

小花黄堇臭味的特点以及可能形成原因

笔者在拍摄小花黄堇组的小花黄堇时曾发现其具有特殊臭味,这种臭味也曾在黄堇组的黄堇(Corydalis pallida (Thunb.) Pers.)和珠果黄堇(Corydalis speciosa Maxim.)植株上发现过,黄堇组还有一种命名与气味相关的物种——臭黄堇(Corydalis foetidaC. Y. Wu et Z. Y. Su)。 除黄堇组外,小花黄堇组下的葶茎堇亚组中的尿罐草(Corydalis moupinensis Franch.),其名称也与其难闻的气味相关,故笔者推测小花黄堇组与黄堇组中部分植物含有一类结构相似的挥发性成分导致其具有特殊臭味。通过查阅文献[13]同时查找chemical book中关于化合物气味的信息,汇总得到小花黄堇挥发油各组分含量和气味信息的表格,如表2:

表2 小花黄堇各组分含量及其气味

根据表2可知,小花黄堇挥发油部分不含有黄堇[16]、草黄堇[14]、灰绿黄堇[15]三者共有的成分——3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇,此外,文献中还提到了黄堇挥发油中含有2-(1-甲基乙氧基)-乙醇、3-己烯-1-醇两种具有鲜草叶气味、特殊气味的化合物[16],但笔者没有找到两种化合物气味的相关信息。此外,气味的成因较复杂,表2中气味描述相似的化合物较多,且同一化合物在不同浓度时气味也会大相径庭,如吲哚,因此即便已知成分也很难确定小花黄堇的特殊气味是由挥发油部分的哪些成分导致的,如若探究,可能需要借助电子鼻分析、香气提取物稀释分析(aroma extract dilution analysis, AEDA)、OAV 分析等气味分析方法[17]。

参考文献

[1]   Jeong E-K, Lee S Y, Yu S M, et al. Identification of structurally diverse alkaloids in Corydalis species by liquid chromatography/electrospray ionization tandem mass spectrometry: Identification of alkaloids in Corydalis species by LC/MS/MS[J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2012, 26(15): 1661–1674.

[2]   国家药典委员会. 中华人民共和国药典:2020年版.一部[M]. 中华人民共和国药典:2020年版.三部, 2020.

[3]   徐慧. 湖北野生观花地被资源(下)[J]. 园林, 2014, No.261(01): 62–65.

[4]   刘文平, 王东. 紫堇属(Corydalis DC.)植物的种子形态及其分类学意义[J]. 植物科学学报, 2011, 29(1): 7.

[5]   祝艳. 蚂蚁对紫堇属等植物种子传播的研究[D]. 华中师范大学, 2017.

[6]   陈其梅. 四种紫堇属植物对蚂蚁散布的适应特征研究[D]. 华中师范大学, 2013.

[7]   张暄. 四种紫堇属植物种子特征对种子掉落频率的影响[D]. 华中师范大学, 2013.

[8]   张渝华, 傅承新. 浙江紫堇属植物的种类、分布和利用[J]. 中国野生植物, 1989(04): 27–30.

[9]   莫比. 紫堇,小野花也有春天[J]. 科学大众(小学版), 2021, No.1338(09): 19–20.

[10] 吴征镒. 中国植物志[M]. 110: 中国植物志.第三十二卷,被子植物门,双子叶植物纲,罂粟科,山柑科, 1999.

[11] 夏丽莎, 罗睿. 两种植物珠芽发育中生长素信号通路相关基因的作用[D]. 贵州大学, 2019.

[12] 冯俭. 珠芽尖距紫堇化学成分的研究[J]. 华西药学杂志, 1998, 13(1): 2.

[13] 吴建国, 陈体强, 吴岩斌, 等. 小花黄堇挥发油成分的GC-MS分析[J]. 中国药房, 2015, 26(12): 1686–1688.

[14] 白贞芳, 张继, 杨永利, 等. 草黄堇挥发油化学成分的GC-MS研究[J]. 西北植物学报, 2004(5): 907–910.

[15] 张继, 马君义, 杨永利, 等. 灰绿黄堇挥发性成分的分析研究[J]. 兰州大学学报:自然科学版, 2003, 39(6): 3.

[16] 徐攀, 姚煜, 刘英勃, 等. 黄堇挥发油化学成分的GC-MS分析[C]//2009年. .

[17] 张三妹, 吴梅, 吴飞, 等. 中药气味的化学成分检测及物质基础研究进展[J]. 天然产物研究与开发, 2023, 35(2): 332–341.

致谢

感谢一只可爱鹰对本文内容的修改。

感谢中国植物图像库(http://ppbc.iplant.cn)中沈卓民老师上传的紫堇属植物图片并告知拍摄位置。

感谢凯喜博士在地锦苗化学成分检测方面提供的帮助。

感谢up主蔡某人生活记告知武汉市武金堤路一处(视频BV1Sg4y1x7w4)存在刻叶紫堇生长。

感谢花伴侣app用户上传的植物图片位置。

后记

为了标记紫堇属植物的位置,up主实地外出了十几次。2023年3月前没有发现花伴侣这个app,只能实地去看什么地方有什么植物,而花伴侣app的一个很有用过的功能——用户拍照识别植物的时候会将拍得的图片以及拍摄位置的坐标一同上传到地图上,有了这样的一个功能,up主寻找植物的过程从根据生境推测是否有植物变成了按图索骥,达到了事半功倍的效果;此外,中国植物图像库(http://ppbc.iplant.cn)和中国自然标本馆(https://www.cfh.ac.cn/default.html)上传的网站对up主寻找植物的过程也有帮助。

关于植物方面app,花伴侣app识别植物的准确性不如形色app;此外,还有一个名为“生命观察”的app和花伴侣app一样是基于中科院植物的数据开发的,且生命观察app可以自行标记不限于植物的其他生物,感兴趣的朋友可以下载体验一下。

在寻找植物的过程中,还发生了许多趣事。比如在人比较多的解放公园和龟山公园,up主经常被好奇的吃瓜群众围观并过问在干什么,毕竟没有多少人会对不起眼的野草感兴趣,哈哈;在华中农业大学还被几个中文不太好的本校南亚留学生问路,教他们怎么用高德地图。

最后, 由于up主本硕学的是生物学,不从事植物相关的研究工作,所以本文在植物分类、鉴别方面可能存在一些不严谨的地方,请各位批评指正。

补充图1 小花黄堇(鄂州市西山)

补充图2 刻叶紫堇(A:鄂州市四峰山;B:武汉华中农业大学)
补充图3 紫堇(武汉龟山)
补充图4 地锦苗(武汉解放公园)
补充图5 夏天无(武汉龟山)
补充图6夏天无(武汉八分山)


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