珍稀濒危植物秦岭石蝴蝶的研究进展

黎 君，杨 妮，周天华

(陕西理工学院 陕西省资源生物重点实验室，陕西 汉中 723001)

珍稀濒危植物秦岭石蝴蝶的研究进展

黎 君，杨 妮，周天华*

(陕西理工学院 陕西省资源生物重点实验室，陕西 汉中 723001)

秦岭石蝴蝶为苦苣苔科石蝴蝶属中国特有属二级珍稀濒危保护植物。野生数量极其稀少，是我国宝贵的种质资源，具有极高的研究价值。通过文献查阅，综述了秦岭石蝴蝶在生理特征、资源价值等方面的研究进展，对如何合理利用与保护其植物资源提出了建议。

苦苣苔科；秦岭石蝴蝶；濒危等级；研究进展

秦岭石蝴蝶(PetrocosmeaqinlingensisW. T. Wang)为苦苣苔科(Gesneriaceae)石蝴蝶属(PetrocosmeaOliv.)中华石蝴蝶组多年生草本植物[1]。产陕西沔阳，生于海拔650 m的山地岩石上。其自然分布区仅局限于陕西勉县茶店子周围20公里的阴湿山沟，现已列为国家第二批珍稀濒危保护植物[2]。

石蝴蝶属(Petrocosmea)是苦苣苔科(Gesneriaceae)下的一个属，为无茎、被毛草本植物。该属共有28种[3]，中国有25种，主要分布于云南、贵州、湖北、陕西南部及广东、海南。石蝴蝶属植物多数有美丽的花，可供观赏；个别种，野生数量极少，具有较高的科研价值。

秦岭石蝴蝶不仅因其独特性状而为本属的原始类群，也是本属分布最北缘的种类[2]，野生分布及其稀少。因此，对秦岭石蝴蝶的保护与深入研究，将对探讨石蝴蝶属的起源演化、迁移路线、分布规律,秦岭植物区系的属性及历史渊源等具有重要的意义。另外，秦岭石蝴蝶还以其娇艳的紫色花冠、优雅的翠绿色叶片而具有很高的观赏价值,是一种很有开发价值的野生花卉资源。

1 生物学和生态学特性研究

1.1 生物学特性

秦岭石蝴蝶为多年生草本，通常低矮，具短而粗的根状茎[4]。叶7～12枚，具长或短柄；叶片草质，宽卵形、菱状卵形或近圆形，长0.7～3 cm，宽0.7～2.8 cm，顶端圆形或钝，基部宽楔形，边缘浅波状或有不明显圆齿，两面疏被贴伏短柔毛，侧脉每侧约3条，不明显；叶柄长0.5～2.5 cm，与花序梗疏被开展的白色柔毛。花序2～6条；花序梗长3～5 cm，中部之上有2苞片，顶端生1花；苞片线状披针形，长1.6～2 mm，被疏柔毛。花萼5裂达基部；裂片狭三角形，长约3.8 mm，宽约1 mm，外面疏被短柔毛，内面无毛。花冠淡紫色，外面疏被贴伏短柔毛，内面在上唇稍密被白色柔毛；筒长约2.8 mm；上唇长约4.8 mm，2深裂近基部，下唇与上唇近等长，3深裂，所有裂片近长圆形，顶端圆形。雄蕊无毛，花丝着生于近花冠基部处，长1.1～1.3 mm，花药近梯形，长约1.2 mm，无毛；退化雄蕊2，着生于距花冠基部0.15 mm处，狭线形，长约0.6 mm处，无毛。雌蕊长5.2 mm，子房与花柱被开展的白色柔毛(毛长达0.5～0.7 mm)，花柱长4.2 mm，柱头小，球形。花期8～9月。

1.2 生态学特性

茶店子位于陕西勉县西部的勉略交界处，地处秦岭南坡边缘,山势平缓,年平气温12.4℃,降水量约834 mm,年日照1 740 h,无霜期235 d,四季分明,属北亚热带气候。土壤微酸性,由花岗岩发育而成,土层浅薄。通过查阅文献发现该属植物多分布于热带性气候区域，且对土壤酸碱度要求较高[5]。

秦岭石蝴蝶生山地岩石，海拔650～1 100 m的山沟杂木林下,要求郁闭度较大,通常30～200株在一起,聚成面积约l～8 m2大的群落。主要伴生植物有半蒴苣苔(Hemiboeahenryi)、中华秋海棠(Begoniasinensis)、虎耳草(Saxifragastolonifera)等。

2 发育生物学特征

秦岭石蝴蝶8月中旬开花,花期约40天,9月中旬子房开始发育,10月下旬地上部分枯萎,但果实尚未成熟,种子呈白色。在自然状态下,种子不易成熟,未见到过实生苗[2]。吴金山(陕西中药研究所，1991)于当年10月下旬,把采回的种子,放入15 ℃、25 ℃培养箱中连续培养60天,均无发芽[2]。

经分析，造成种子不育的原因是本属植物为热带亚洲分布类型,秦岭南坡已是它分布的最北缘,其光照、气温和降水时机均不能满足正常生长发育的需要, 8～10月,是秦岭石蝴蝶植株柱头授粉和子房发育的时候,而此时正值勉县的雨季，气温也不适发育。秦岭石蝴蝶主要靠根状茎上的侧芽繁殖,一般每条根状茎可发育出2～3个侧芽[2]。

3 开发利用与保护

3.1 地理分布及资源现状

石蝴蝶属分布于西起印度阿萨姆、向东至湖北的西北部,北至秦岭南坡、向南达中南半岛的南部。大多数种分布于我国云南高原及其东、西、北毗邻地区。且多数种类的分布区域都很狭小，仅限于一两个山头或个别山沟。大多数种(22种)集中在中国云南高原及其东邻和北邻地区,有分别属于三个组的16种是云南高原的特有种,因此，云南高原显然是石蝴蝶属的最大变异中心。秦岭石蝴蝶为本属分布最北缘的种类[2]。

秦岭石蝴蝶是我国特有种，被列为二级保护植物，野生资源分布及其稀少，仅在陕西勉县茶店子周围20 km阴湿山沟有少量分布。自我国著名分类学家王文采教授20世纪80年代描述命名之后的近30年间的调查中，均未发现其野生居群。直到近年，在陕西省第二次野生植物资源调查和汉中市极小种群野生植物秦岭石蝴蝶、庙台槭资源调查中被重新发现[6]。且此次发现的种群仅分布在大小一平方左右的石头上，数量200株左右。

结合秦岭石蝴蝶的生态学特征，断定秦岭石蝴蝶为热带亚洲植物。据上述的石蝴蝶属分布区域式样，推测由于东南亚在某段时期发生地质运动，致使石蝴蝶属的完整分布区遭到破坏[7]，形成间断现象。而秦岭石蝴蝶恰好在气候环境相对适宜的勉县地区存活至今。

3.2 科学研究价值

石蝴蝶属是一个自然分布的不大的属,各组的种多很相近,彼此间的区别微小[7]，现今多分布于亚热带地区，只有秦岭石蝴蝶分布于温带，该地区位于温带与亚热带的过渡区域，分析秦岭石蝴蝶可能为石蝴蝶属的孑遗型。因此有必要对秦岭石蝴蝶进行谱系地理学研究，不但可以揭示该属植物的迁移、进化历史，而且对于了解秦岭以南地区多样性和特有性的形成机制都有十分重要的意义。

石蝴蝶属的染色体数目多为2n=32,但在少数居群有多倍体现象[8]。结合先前的研究报道可以看出,苦苣苔科属内种间的染色体数目比较一致,仅在个别种出现有多倍体现象,但是染色体基数比较稳定。不同属间染色体数目存在一定的差异,表明这一类群具有活跃的变异性。但同时又发现一些属的染色体数目相同,可能反映了这些属具有一定的亲缘关系。而对秦岭石蝴蝶的生殖、发育学研究目前国内尚属空白，因此，对秦岭石蝴蝶进行发育学、生殖学和遗传学研究对于解释石蝴蝶属植物的差异性具有重要意义。

3.3 生态和经济价值

石蝴蝶属为多年生草本，植株低矮。叶片成卵形或椭圆形，色泽浓郁。花冠成蓝紫色或白色的筒漏斗状，花期长，观赏价值很高。秦岭石蝴蝶为我国特有，花冠成紫色，娇媚艳丽，叶片成翠绿色，优雅怡人，是一种很有开发价值的野生花卉资源。于苗圃中培育，不仅增加了苗圃的植物物种多样性，提高生态效益和观赏效益，而且对其迁地保存，以及普及植物学知识，提高人们的环保意识等方面，都有重要意义。

4 濒危机制和保护对策研究

4.1 濒危机制

秦岭石蝴蝶濒危的原因来自其内因和外因两方面。内因主要体现在两方面：一是秦岭石蝴蝶有限的生态幅使其对环境变化的适用性差；二是该物种野外繁殖能力差，种群小，有可能产生遗传漂变等。外在因素主要体现在地史演变，人类活动的干扰，对秦岭石蝴蝶的生长环境造成不可逆破坏，最终使其生活力下降，导致该物种种群数量急剧减少。

4.2 加强科学研究

科研机构应对秦岭石蝴蝶的生长繁殖特点及其生态需求，如光照、水分、土壤、温度等进行研究，以便合理地选择甚至创造适宜的生境，更有效地实现保护。同时努力探讨秦岭石蝴蝶的生长、繁殖、栽培、保存的新方法。对比该属植物对其进行详细生态调查，分析其种群结构和种群动态。对其进行生殖生物学和遗传学研究，分析其生殖过程各环节中是否存在生殖障碍；分析其遗传结构，对其进行分子系统地理学研究，重现其进化历史，揭示其进化潜能。总之，通过综合分析解释其致濒原因，为后续保护和开发研究奠定理论基础。

4.3 保护策略

对秦岭石蝴蝶的保护已到了刻不容缓的地步。一是向分布区的群众宣传珍稀濒危植物的研究价值和保护秦岭石蝴蝶的种质资源的重要性，建立小型保护区。对资源进行就地保护，并且要加强管理措施和惩处力度，避免对其自然生境的破坏，改善生存环境和群落结构，增强其自然更新能力。二是发挥迁地保护在保护珍稀物种过程中的重要作用，主要方法有活体栽培、种子库、离体保存和DNA库等。

4.4 增强保护意识

通过媒体的方式，教育广大群众尤其是分布区内居民，使其认识到保护该物种资源的重要意义，促进人与自然和谐发展的理念深入人心，建立起全民保护意识。同时要让群众了解相关法律法规知识，认识到破坏野生濒危植物资源的法律后果。

5 展 望

目前对秦岭石蝴蝶致濒机理方面的研究尚属空白。鉴于上述研究、生态保护和经济开发上的重要价值及其目前所处的濒危状态，很有必要对其致濒机理做深入研究，从该物种的生态学、遗传多样性、进化迁移历史、生殖生物学、分子系统地理学等方面做深入分析，揭示进化潜能和致濒机理，提出保护策略，为这种珍稀濒危植物的保护提供理论支撑，同时也对合理地开发利用秦岭石蝴蝶资源也具有重要的意义。

首先，调查秦岭石蝴蝶的生境、群落结构、种群年龄组成、空间结构、人为干扰程度等，搞清楚该物种的分布现状、年龄结构、分布格局、增长与消亡的趋势及速率，并对种群未来的动态趋势进行有效预测，揭示种群各器官生长、发育规律、整个生活史规律、各个生长环节、自身特点及环境对其影响，从生态学角度来分析其濒危原因。

其次，可利用该DNA分子标记技术对秦岭石蝴蝶种群的遗传多样性进行研究，揭示出秦岭石蝴蝶群体的遗传多样性水平和遗传结构，分析其进化潜能。还可以应用叶绿体DNA非编码区序列分析技术构建石蝴蝶属的叶绿体遗传谱系，通过分析单倍型的系统发育关系揭示秦岭石蝴蝶的现今地理分布格局的形成原因，重建其居群进化、迁移历史，深入分析古地质古气候变迁对秦岭石蝴蝶珍稀濒危现状的影响。

最后，还应该应用光学显微镜、实体解剖镜和扫描电子显微镜等手段从繁育系统、大小孢子发生及雌雄配子体发育、开花生物学特性、种子萌发特性四方面对秦岭石蝴蝶的生殖生物学进行研究。通过生殖生物学研究分析秦岭石蝴蝶生殖过程的各个环节中可能存在的生殖障碍，详细分析该物种的致濒机理。

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会．中国植物志[M]．北京：科学出版社，2004．

[2] 吴金山. 珍稀濒危植物——秦岭石蝴蝶[M]. 植物杂志，1991(3)：8.

[3] 赵厚涛，税玉民．石林石蝴蝶[J]．云南植物研究, 2010,32(4):328-330．

[4] 中国科学院西北植物研究所.秦岭植物志:第1卷第1册[M].北京：科学出版社,1983:图322.

[5] 韦毅刚，钟树华，文和群．广西苦苣苔科植物区系和生态特点研究[J]．云南植物研究.2004,26(2) :173-182．

[6] 王勇，杨培军，李长波．封面植物介绍—秦岭石蝴蝶[J]．西北植物学报, 2015,35(1):97．

[7] 王文采．石蝴蝶属(苦苣苔科) [J]．云南植物研究, 1985,7(1) :49-68．

[8] 鲁元学，孙先凤，周其兴．云南十种苦苣苔科植物的染色体数目报道[J]．云南植物研究, 2002,24(3):377-382．

Progress of Rare and Endangered PlantsPetrocosmeaqinlingensis

Li Jun，Yang Ni, Zhou Tianhua*

(Bio-Resources Key Laboratory of Shaanxi Province，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723000，China)

PetrocosmeaqinlingensisW.T.Wang is a rare and endangered plant of Grade 2 endemic to China, belonging toPetrocosmeaof Gesneriaceae. With very small number, it is a precious germplasm in China, and has high research value. Through looking up literature, research progress ofPetrocosmeaqinlingensisW.T.Wang in physiological characteristics and resource value and so on were reviewed, and suggestions about rational use and protecting the resource were proposed.

Gesneriaceae;PetrocosmeaqinlingensisW. T. Wang; endangered; advances

2015-03-18

“十二五”科技支撑计划课题—区域特产资源生态高值利用共性技术研究(2012BAD36B01)。

10.3969/j.issn.1006-9690.2015.05.011

Q16

A

1006-9690(2015)05-0038-03

*通讯作者