中国药用植物特有种分布格局及区域相似性分析

李海涛　孙辉　张小波　张丽霞　李亚静　黄璐琦　马小军

[摘要]该文在各大植物数据库、物种名录和文献记录的基础上，系统总结了有记载的药用植物中的中国特有种（维管植物）的总体情况、在各省及各个区域的数量和分布特征。结果表明，严格意义上的中国药用植物特有种为3 150种，分属于153科的785属，其中蕨类植物12科22属38种，裸子植物7科14属42种，被子植物134科749属3 070种；包含特有种数量前4位的是菊科（218种）、毛茛科（182种）、唇形科（151种）；特有种总数前4位的是省级行政单位是四川省（1 808种）、云南省（1 533种）、贵州省（955种）和湖北省（930种）；在区域尺度上，特有种最丰富的是西南地区（2 465种），其次是华中地区（1 226种）和西北地区（949种）。药用的中国植物特有种分布范围局限，其引种驯化和人工栽培的区域特征更加突出，是各区域发展区域生物经济的特色潜在宝贵资源。

[关键词]中国特有植物； 特有种； 药用植物； 植物资源

[Abstract]Based on plant species databases， species lists and literature records， general situation of the Chinese medicinal endemic plant （vascular plant） has been systematically summarized， and its quantity and distribution characteristics of Chinese medicinal endemic plants are presented in this paper The results showed that 3 150 endemic species are Chinese medicinal plants belonging to 785 genera in 153 families， which includes 38 species of 22 genera in 12 families of pteridophyta， 42 species of 14 genera in7 families of gymnosperms， and 3 070 species of 749 genara in 134 families of angiospermsThe top four families involving medicinal endemic species are Asteraceae （218 species）， Ranunculaceae （182 species）， Labiatae （151 species）， and Liliaceae （133 species） The top four provincial administration distributed medicinal endemic species are Sichuan （1 568 species）， Yunnan （1 533 species）， Guizhou （955 species） and Hubei （930 species）On the regional scale， the most abundant one is the southwest region （2 465 species）， followed by the central region （1 226 species） and the northwest region （949 species） Localization characteristics for domestication and artificial cultivation of medicinal endemic species are more prominent due to their narrower and limited distribution areas， indicatingit is possible for these species acting as local potential resource for reasonableeconomic development

[Key words]Chinese endemic plant； endemic species； medicinal plant； plant resource

植物特有種（endemic plant species），是指由于地质历史变迁或特定环境因素制约，分布面积局限于特定地理区域的植物物种[1]。植物特有种是研究区系演化过程中地质历史与环境演变的特征指标之一，植物种作为基本分类单位，能反映物种所处区域气候及环境变化与地质变迁，与植物类群种系发生之间的直接关系[26]；植物特有种也直接体现了特定区域植物区系区别于其他区域的起源、演化、迁移和灭绝的历史进程[3，7]，直接反映特定区域地质历史与环境变迁、特定类群和特定生境耦合的植物区系演化过程或现状的独特性[78]。此外，植物特有种也是植物地理研究的核心问题之一[910]，是特有属乃至更高的特有分类单元研究的基础。特有种可能因其对小尺度区域环境的适应和种群的局部优势，成为区域特定群落的关键种、特定环境指示物种、环境变化响应物种，或者生境退化敏感物种，更易受到环境变化与栖息地丧失等威胁[11]，因此在生物多样性保护和全球环境变化研究中占有重要地位[1214]。很多研究认为植物特有种是在不同尺度上反映区域生物多样性的重要特征指标，成为确定全球生物多样性热点的重要参考指标[1516]和保护决策的依据[17]。

1药用植物特有种的研究价值

同所有植物资源一样，植物特有种是具有重要价值的种质资源，其存在代表了一种不可再现的地质历史过程，其利用价值可能是已经利用和研究明确的，也可能是潜在的或者未知的。由于植物特有种分布区的局限性，决定了特有种的资源独特性。特有植物最可能的一个应用价值是药用价值，尤其是民族药，因为民族药是一个民族在其历史进程中本土资源利用的文明独特性的集中体现，民族药在历史上关系到一个民族的繁衍昌盛，不同民族对其乡土植物和特有植物药用方面的认识、使用和探索都有独到之处。因此，很多民族药中特有植物的利用都受到重视，其独特的医药利用价值，甚至成为民族文化不可分割的一部分。中医药也是一种民族医药，据比较早期的初步统计，在中药中中国特有植物有67个特有属，含78种3变种[18]，有很多有价值的物种。我国是一个多民族国家，不同民族对同一植物的用途也可能差异很大，例如我国特有药用植物羌活Notopterygium incisum与宽叶羌活N forbesii作为羌活药材的基原，在中药和很多民族药中都使用，但是用途不同，中药中羌活用于散表寒，祛风湿，利关节，止痛；《晶珠本草》记载藏药中用于杀虫，止血，愈疮疡，治麻风；羌药中用于治疗头痛脑热、感冒伤风或关节疼痛；蒙药用于治久病体虚，肾寒，腰腿痛，浮肿。这对充分发掘药用植物特有种的药用价值，具有重要的启迪作用。endprint

近年来随着物种数据库信息化建设和物种信息逐渐完善，系统整理中国药用植物特有种资源成为可能。总体来看，到目前为止对于中国特有植物中药用植物本底数据方面，并未有一个比较全面研究报道。但是，不论是对于中医药还是民族医药，药用植物特有种都是宝贵的特色优势资源，对于中医药和民族药可持续发展、全民保健、大健康产业以及区域特色中药材经济建设等，都具有重要的理论和现实意义。本文在系统整理国内国际相关植物学数据库、文献记录的基础上，比较系统全面的理清了中国药用植物特有种情况，为更好的开展资源保护、开发和地方经济建设提供科学和决策依据。

2中国药用植物特有种统计分析的数据源

药用植物是指医学上用于防病、治病的植物，其植株的全部或一部分供药用或作为制药工业的原料。广义而言，药用植物可包括用作营养剂、某些嗜好品、调味品、色素添加剂，及农药和兽医用药的植物资源。本文所指的“药用植物”，仅包括中药和民族民间医药中为直接药用的植物。本文药用植物名录源于中国科学院昆明植物研究所的中国药用植物数据库[19]、北京大学药学院艾铁民教授主编的《中国药用植物志》[20]，共收载药用植物13 000余种，既包含了《中国药典》、《全国中草药汇编》、《中华本草》、《中国中药资源志要》等经典著作和国家标准，又涵盖了我国各主要民族、民间药及主要药材标准收载的药用植物。其中，由中国科学院昆明植物研究所整理的中国药用植物数据库，包含了我国40余个民族药物使用体系的信息，收集药物共11 987种，22 562条记录。《中国药用植物志》[20]，共收载有文献记载的中国药用植物12 000余种。

上述文献所得药用植物“同物异名”现象较为突出，本文在数据处理过程中将中国药用植物名录统一以《Flora of China》为准，经逐条核对和名称溯源，得到中国药用植物名录。然后，在黄继红等《中国种子植物特有种名录（2011）》基础上[21]，与中国药用植物名录交叉匹配核实，得到中国药用植物特有种名录。最后，将该名录和药用植物中的蕨类植物名录再与Species 2000物种名录逐条核实[22]，剔除中国境外有分布的物种，形成最后的严格意义上的中国药用植物特有种名录。由于真菌、地衣、苔藓等低等植物所占比例较小，使用率总体上也较低，未列入本次统计范围，其中也应有很多中国特有种，值得进一步研究。因此，本文所述中国药用植物特有种仅指维管植物中中药和民族药中药用的中国特有种。

3中国药用植物特有种的系统分布

根据统计结果，中国药用植物特有种，共计3 150种（含种下单元），分布与153科，785属（表1）。

31中国药用植物特有种在科级水平的分布在科级水平上，含有200种以上药用植物特有种的科只有菊科，150～199种的有毛茛科和唇形科2个科，100～149种的有4科（百合科、豆科、蔷薇科、伞形科），50～99种的有9科，10～49种的有52科，2～9种的有60科，只有1种的有25科（表2）。

菊科包含的药用植物特有种最多（49属218种），在四川（149种）、云南（104种）、甘肃（71种）、西藏（60种）和青海（53种）相对集中。可以看出，菊科很多药用植物特有种类群在青藏高原边缘的四川、青海、甘肃、西藏、云南及邻接区域分布，这是菊科药用植物特有种的最重要的核心分布区，随着环境和适应性的差异向不同方向扩展。

毛茛科是药用植物特有种较多的另外一个科（22属182种），这些特有种的类群相对更加集中，以四川（四川西部）、云南（西北）、甘肃（南部）邻接地区为分布中心，向西北、东北、华中不同方向扩展，毛茛科特有种的空间分布与菊科很类似。

唇形科是药用植物特有种分布的大科，有151种，分别属于37属，同样地，唇形科药用植物特有种在四川（川西）分布最多，其次是甘肃、云南和贵州。

32中国药用植物特有种在属级水平的分布在属级水平上，涉及药用植物特有种的共有785个属，药用植物特有种最多的属是小檗属Berberis（56种）、紫堇属Corydalis（51种）、乌头属Aconitum（43种）、杜鹃花属Rhododendron（43种），马先蒿属Pedicularis（41种），珍珠菜属Lysimachia（40种）、风毛菊属Saussurea（40种），这些属对于中国药用植物特有种的贡献巨大，是我国药用植物特有资源重要的宝库（表3）。大部分属含有的药用植物特有种很少，其中只有2种的达133属。

4中国药用植物特有种的空间分布

由于绝大多数标本记录粗略，而且数据量大，物种分布一般只能精确到省级行政单位。这里按行政区划可以划分为：Ⅰ省级特有种（只分布在特定省级行政区域的种），Ⅱ跨省特有种（分布在多个省级行政区域的物种）。根据自然地理区域划分可分为：Ⅲ区域特有种（只分布局限于我国七大自然地理区域的物种），Ⅳ跨区域特有种（分布区不限于一个地理区域的特有种）。

药用植物特有属（endemic genus of medicinalplant），指仅分布在某一特定区域且所包含植物均具有药用价值的属。仅分布于中国行政地理范围内的药用植物特有属，参照《中国种子植物特有属》一书和《Flora of China》各卷册的记载，只有1种药用植物特有种的属有349个，而中国药用植物特有属仅有45个（表4），其中41个为单型属，即仅有1个种的属。

根据特有种标本记录情况，将中国药用植物特有种分为：对于省级药用植物特有种（Ⅰ），除云南（215种）和四川（117种）外，比较多的省级行政区还有广西（65）、台湾（58）、西藏（43）、海南（28），黑龙江、天津和澳门没有省级药用植物特有种分布。我国的省级特有种共646种，是各省（自治区、直辖市、特别行政区）级行政单位内的真正意义上的特有种。由于这部分特有种分布范围更加局限，分布仅限于省（自治区、直辖市、特别行政区）级行政单位内，很多物种需要加强野生种群的保护力度的特有种，是真正意义上的狭域分布的特有种，是各省级行政区域的药用植物中独特而宝贵的资源。根据相关记录统计结果，省级特有种呈現较为集中的空间分布格局，一是西南诸省邻接地区，包括云南东南部、南部和西北部，四川西部（西北部、西南部）至中部，西藏东部和东南部；二是东南和华南，包括台湾，海南，广西南部至西南部；三是华中至秦岭地区，包括湖北西部至陕西南部，另外在新疆西部和西北部也有少量特有种分布。对于跨省级行政区分布的特有种（Ⅱ），四川最多（1 691种），其次是云南（1 318种），贵州（942种）和湖北（916种）。这类型的特有种至少分布在2个省级行政区域，地理分布范围更大一些，多是在邻近省份分布。不过这类特有种在天津、上海和澳门没有分布。对于各省级行政单元的特有种总数（Ⅰ+Ⅱ）而言，占全国前4位的是四川（1 808种）、云南（1 533种）、贵州（955种）和湖北（930种）。省级行政单元特有种总数体现了其特有种资源优势（表5）。endprint

根据跨省特有种的分布情况，结合植物特有种分布记录整理，大体上可以看出，中国药用植物的跨省特有种的几个主要分布中心：①以四川西部、云南西部和西北部、西藏东部邻接地区为核心的青藏高原东南及横断山区；②以四川西北部、西藏东北部、甘肃南部和青海南部邻接地区青藏高原及边缘地带；③以甘肃东南、四川北部和陕西南部为核心的秦岭地区；④以湖北西部、湖南西部、四川东部和重庆东部为核心的大巴山及神农架地区；⑤以四川南部、贵州、云南东北部、广西西部及西北部邻接区域为核心的云贵高原周缘地区；⑥以福建武夷山为核心的区域；⑦以江西、安徽和河南邻接地带为核心的大别山及周边地区；⑧四川峨眉山及盆地中西部山区；⑨山西、河北、北京邻近的太行燕山地带；⑩台湾中部及中南部；B11海南中部；B12新疆东北部、内蒙古西部、宁夏北部和甘肃西北部邻近区域。

我国在地理分区上通常分为7个区域，这些区域实际上具有类似的气候与自然地理特征，或者比较明显的地理分界线。各大区域的区域内特有种（Ⅲ）数量，以西南最多，狭域药用植物特有种达到948种；其次是华南和华东，狭域药用植物特有种分别为157种和124种；再次是西北地区，区域内分布的特有种为115种；华中、东北和华北区域内的特有种数量较少，分别为23种、4种和2种。这也从整体上反应了各大区域内特有种区别于其他区域的独特优势，体现了药用植物特有种资源的丰富程度。

对于跨区域（指七大地理区域）分布特有种（Ⅳ），这里仅对七大地理区域的两两之间的特有种跨区域分布情况进行了统计（表6），以反映区域间特有种的联系程度。可以看出，西南地区特有种最多达到2 465种，华中地区为1 226种，华南地区为982种，西北地区为949种，华东地区849种，华北（304种）和东北（46种）为特有种贫乏的地区。其中，西南和西北共有分布的特有种260种，华中和西南共有分布的特有种为195种，显示了西南与西北、西南与华中特有种分布方面的联系非常紧密；华中与西北均分布的特有种14种，很多是因为湖北陕西甘肃的连续分布引起的。

华中与东北、华东与东北、华南与东北、华东与西北、西南与东北、华南与西北等地理上不连续，没有共同的特有种分布；西北与东北、西北与西南、西南与华中、西南与华南，以及华南与华北的共有分布的物种，绝大部分是地理上连续分布的特有种，真正跨区域的空间上间断分布的特有种不多。例如，根据记录，点叶落地梅Lysimachia punctatilimba，湖北、云南间断分布；箬竹Indocalamus tessellatus，湖南、浙江空间间断分布；华西蔷薇Rosa moyesii，陕西、云南间断分布。

不同区域之间特有种的关联程度可以用Jaccard相似性系数加以描述，该系数值越大，表明2个区域特有种分布相似度越高，最大值为1000时就完全一致，七大区域的相似性系数可以发现，地理上直接相邻的区域之间的物种具有一定的关联性，地理上不相邻区域之间的相似性几乎为0，这里明显看出地理隔离对于药用植物特有种的空间分布，具有至关重要的影响（表7）。

5中国药用植物特有种资源保护与开发中应关注的问题

51特有种突出的地域性特征特有植物具有鲜明的局域分布特点。特有种的核心分布区，是物种生长繁殖自然形成的适宜栖息地，物种与分布区的土壤、气候等环境条件相适应。因此，分布区是特有种引种驯化目标区域的首要选择。特别对于药用植物，不但要考虑植物本身的生态适宜性，还要考虑药材的品质适宜性以及产量适宜性（经济可行性），药用植物特有种空间分布格局的研究内涵变得更加丰富多彩。因此，药用植物特有种在空间上的生态适应特征、品质和产量在空间上分布特征的综合研究，对于确定药用植物特有种的引种栽培的优质高产区域，具有极其重要的意义。

对于狭域分布物种（如所有的省级特有种），分布范围极其局限，生长繁殖可能受到环境因素的更显著的制约。一般地，对于这些物种，不提倡跨区域和区域外引种。区域外引种栽培，可能导致2个方面的问题，一是可能导致物种扩散和生态风险，二是可能导致引种失败造成经济损失。对于这些物种的跨区域引种栽培，首先需要确定生态风险的控制，二是进行小范围控制田间实验，从生长适宜性（是否可以良好生产）、品质适宜性（是否品质比原有分布区更好）等方面，详细评估狭域分布物种的驯化和引种栽培问题。

52特有种资源的开发性保护药用植物特有种是我国宝贵的药用植物资源，是世界独有的生物战略资源。综合来看，我国在药用植物特有种方面引种驯化和产业化栽培方面有很好的积淀，很多中药材形成了以栽培药材供应市场的格局，例如地黄Rehmannia glutinosa、罗汉果Siraitia grosvenorii、杜仲Eucommia ulmoides等，很多品种成为大面积栽培品种，一些品种已通过国家GAP基地认证，这些都是在历史积淀的基础上取得的进步。这些特有种的成功引种驯化与人工栽培，不但能够为中医药提供质量得到保证的产品，也很好地保护了野生植物资源，实现了物种资源的可持续利用与相关产业的永续发展。

应该看到，特有种因其自然分布范围的局限，是典型的区域性生物资源，特有种药材是基于区域生物资源与区域环境特征二者长期自然耦合形成的药材产品。这些物种的人工驯化与引种栽培，需要遵循特定物种的自然空间分布规律与特点。因此，出于社会、经济等因素，对特有种进行跨区域引种栽培，要在大量前期基础研究工作的基础上，才可能实现人工栽培条件下的药材的优质高产。我国药用植物特有种的引种驯化等方面的工作远远不能满足中医药现代化和野生资源保护的现实需求。

我國目前只有不超过5%的药用植物特有种进行了引种驯化，人工规模化栽培完全满足市场需求的不过几十种，这与我国药用植物特有种资源极其丰富的情形极不相符。大量的药用特有植物仍然主要依赖野生资源，造成了很多野生资源植物的濒危，这制约了中医药产业的可持续发展。因此，需要综合植物生殖生理、生理生态、土壤与植物营养、环境生态、植物保护、植物化学、药理学、栽培学乃至遗传育种等多学科交叉，形成具有现代学科特色的药用植物栽培体系，加强有经济价值、濒危、需求量大的特有种的引种驯化，加强优质高产品种的培育，加强栽培配套关键技术的攻关，促进栽培产地中心的形成，为市场提供产量保证和质量可追溯的药源，也促进新时期的中药材产业的区域特色经济的快速发展。endprint

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[责任编辑吕冬梅]endprint