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石竹科

石竹科(Caryophyllaceae Juss.)为离瓣花亚纲(Magnoliopsida)石竹目(Caryophyllales)下的一科。根据多识植物百科2023年数据,石竹科共有103属,2000-2200种,其在世界上广泛分布,但主要分布在北半球温带和暖温带,少数在非洲、大洋洲和南美洲;根据中国生物物种名录2023版数据,石竹科在中国共有30属,几乎遍布全中国,以北部和西部为主要分布区。其中无心菜属、心瓣蝇子草繁缕属3属多集中于中国青藏高原;金铁锁属则为中国所特有。石竹科植物耐旱、抗寒,广泛分布于平原、川地、丘陵、山区等地。

石竹科为一年生或多年生草本,稀亚灌木。茎节通常膨大,具关节。单叶对生,稀互生或轮生,全缘;托叶有,膜质,或缺。花辐射对称,两性,稀单性,排列成聚伞花序或聚伞复总状花序,稀单生,少数呈总状花序头状花序、假轮伞花序或伞形花,序,有时具闭花授精花;萼片5片,稀4片,草质或膜质,宿存;花瓣5片,稀4片,瓣片全缘或分裂,稀缺花瓣。果实为蒴果,长椭圆形、圆柱形、卵形或圆球形。种子弯生,多数或少数,稀1粒,肾形、卵形、圆盾形或圆形,微扁。

石竹科植物主要供观赏或药用,食用的比较少。石竹科植物可作植被,如石竹(石竹属 黑枕黄鹂马来亚种)、肥皂草( Saponaria officinalis)等,能有效防止水土流失、吸附尘土、减弱噪音等;其中一些植物如剪秋罗属、石竹属、蝇子草属等属的许多种广泛应用在花坛、岩石园、屋顶绿化、公路绿化中,也可盆栽观赏;还有一些植物可食用,如繁缕属中的鹅肠菜(Stellaria aquatica )全草可做食用野菜食用,其含有丰富的矿质元素,如钙、镁等人体必需微量元素。石竹科中的无心菜属、石竹属、蝇子草属、生石花属、金铁锁属等10余属的多种植物常分别用作民间草药或地方习用中药,其中贵州太子参(Pseudostellaria heterophylla)、瞿麦(Dianthus superbus)、银柴胡(Stellaria dichotoma)、麦蓝菜(Gypsophila vaccaria)是较常用中药。据中国医药集团有限公司典籍《中药大辞典》记载,石竹主要用来治疗热淋血淋尿石症等症状;鹅肠菜主要用来治疗甲状腺肿、淋巴结肿等病症;金铁锁(Psammosilene tunicoides )主要用来治疗跌打损伤、风湿痛等病症。

石竹科中一些物种的生境常遭到破坏,生存条件恶劣,野生资源长期被人们乱采滥挖,过度采伐等原因导致一些物种的数量正在不断的减少,因此,石竹科中的无心菜属、蝇子草属石竹属中的一些物种被《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》收录并评估;在中国,该科中的多个物种也被列入保护植物,如金铁锁被《国家重点保护野生植物》《中国物种红色名录和红色名录》所收录。另外,石竹科剪秋罗属和蝇子草属中的部分物种已被韩国政府指定为濒危物种。此外,石竹科中的鹅肠菜(Stellaria aquatica)在2013年被《中国入侵植物名录》列为第4级别——一般入侵类植物;繁缕属中的繁缕(Stellaria media)和雀舌草(Stellaria alsine Grimm)也被列入《全球入侵物种数据库》中。

石竹科中的一些植物有着丰富的文化,如香石竹(Dianthus caryophyllus)又名康乃馨,与母亲节有关,其红色的花朵代表子女对母亲热烈的亲情;此外,香石竹还是一些具有民族文化特征的国家的国花,如西班牙意大利摩纳哥等。

起源

石竹科(Caryophyllaceae)隶属于石竹目(Caryophyllales),作为核心石竹目中产花青素的成员之一,其与苋科(Amaranthaceae)呈姐妹群关系。石竹科现存种类繁多,形态丰富多样,但其化石记录却鲜为人知;简单的花粉化石在晚白垩世坎帕阶(Campanian)约73百万年前出现于澳大利亚和新西兰,这是石竹科已知最早的化石记录;而种子化石最早在始新世出现于英国。关于石竹科的生物地理起源和分布格局的研究只局限于澳大利亚的类群,澳大利亚的石竹科在始新世中晚期发生了相当大的分化,大部分现生属在新近纪或者第四纪到达澳大利亚。

演化

石竹科的演化可推至到31.33百万年前,在全球突然转向始新世和渐新世过渡边界附近的冰川之后;关于对其生物地层学和古生物学的大量研究证明,发现其分类群的组成和进化的急剧变化与气候的突然变化有关。33.9百万年前,在非洲始新世和渐新世边界,石竹科出现了明显的物种更替,如西班牙东北部埃布罗盆地的植被从红树林沼泽转变为硬叶林。因此,石竹科的演化也可能受到气候变化的影响。

分类

命名

石竹科,俗称粉红科或香石竹科,为被子植物门家族。其食虫类来自于石竹属(Caryophyllus),是Dianthus的异名,给Caryophyllus的复合形式Caryophyll-加上表示科的等级后缀-aceae而构成。该词为复数形式,故在做主语时应与动词的复数形式搭配。本科中文名亦由模式属中文名“石竹属”中的专名“石竹”加上“科”字构成。

分类历史

石竹科可以根据一些容易识别的形态性状(如托叶、萼片、花瓣、果实以及种子)进行分类。1993年, Bittrich主要依据形态性状把石竹科分为3个亚科,即指甲草亚科(Paronychioideae)、繁缕亚科(Alsinoideae)和石竹亚科(Caryophylloideae)。传统上鉴定指甲草亚科的性状特征为具托叶和茄型胚;但由于石竹科其余成员通常有花瓣,且具蒴果,所以无花瓣和果皮不裂一般也可作为指甲草亚科的鉴别特征。指甲草亚科有时被作为一个独立的科,即裸果木科(Illecebraceae) 。繁缕亚科和石竹亚科都具有石竹型胚,故将二者作为一个单系群。此外,Bittrich针对基数染色体数目演化的研究仍支持将繁缕亚科和石竹亚科作为一个单系群,因为繁缕亚科(x = 6-19)和石竹亚科(x = 10-18)的基数染色体数目普遍比指甲草亚科(x = 8-9)高,而石竹亚科较繁缕亚科染色体基数有更高的趋势,因此一些分类学家认为石竹亚科起源于繁缕亚科,即繁缕亚科是一个并系。随着对形态学性状的进一步认识,Bittrich发现繁缕亚科雄蕊远轴基部具有蜜腺,而石竹亚科却不具该性状,故仍决定维持繁缕亚科的分类。而石竹亚科被广泛认可的鉴别性状为具萼筒及花瓣脉络闭合或半闭,且其共衍征为花瓣有爪和具花冠柄。在传统上,石竹科3个亚科分类系统普遍为人们所接受;然而,分子系统学研究表明,用于石竹科传统分类的形态性状,由于具有很高的同塑性 (homoplasy),故很难确定其形态共衍征。如隶属于指甲草亚科白鼓钉族(Polycarpeae),具蒴果且果皮不裂,而隶属于繁缕亚科的Scleranthus也具该性状;此外,Geocarpon属于繁缕亚科, 具有退化雄蕊,但该性状却是指甲草亚科一些成员的鉴别性状。因此,形态性状的同塑性,容易造成石竹科类群的分类关系混乱。因此,将石竹科划分为3个亚科是不自然、不合理的,不能真实反映其进化历史。多识被子植物门系统按这一结果修订了石竹科的分类系统,将全科重新划分为4亚科,12族(及族级类群)。

下级分类

根据多识植物百科2023年数据,石竹科共有103属,2000-2200种:

1. 八宝韦草亚科 Subfam. Telephioideae Beilschm.

01. 韦草族 Tr. Corrigioleae Dumort.

01.八宝韦草属 Telephium

02.韦草属 Corrigiola

2. 指甲草亚科 Subfam. Paronychioideae Meisn. (1838)

01. 治疝草族 Tr. Herniarieae (Kitt.) Bing Liu

01.风垫花属 Philippiella

02.治疝草属 Herniaria

02. 指甲草族 Tr. Paronychieae Dumort.

01.裸果木属 Gymnocarpos

02.佛甲草属 Paronychia

03.红甲蓬属 Lochia

04.指甲蓬属 Chaetonychia

3. 苏甲草亚科 Subfam. Illecebroideae Arn.

01. 翅甲草族 Tr. Pterantheae R. Br. ex Fenzl

01.灰甲蓬属 Dicheranthus

02.翅甲草属 Pteranthus

03.彗星花属 Cometes

02. 卧漆姑族 Tr. Pycnophylleae Mattf.

01.荷莲豆草属 Drymaria

02.玉蜀黍属荷莲豆草属 Mollugophytum

03.古巴荷莲豆草属 Pinosia

04.单蕊漆姑属 Cerdia

05.腺托草属 Ortegia

06.卧漆姑属 Pycnophyllum

07.藓状卧漆姑属 Stichophyllum

03. 苏甲草族 Tr. Illecebreae

01.苏甲草属 Illecebrum

02.沙垫花属 Cardionema

03.刺垫花属 Pentacaena

04. 多荚草族 Tr. Polycarpeae

01.沙鼓钉属 Loeflingia

02.多荚草属 Polycarpon

05. 白鼓钉族 Tr. Polycarpaeeae

01.白鼓钉属 Polycarpaea

02.多荚檵木属 Augustea

03.石轮草属 Haya

04.假麻黄属 Xerotia

05.霜垫花属 Achyronychia

06.岩甲草属 Scopulophila

07.球甲蓬属 Sphaerocoma

08.糖稀木属 Pollichia

09.莲被草属 Krauseola

10.繁被草属 Polytepalum

11.齿托草属 Stipulicida

12.毛鼓钉属 Microphyes

13.单柱漆姑属 Pirinia

4. 石竹亚科 Subfam. Caryophylloideae Arn.

01. 大爪草族 Tr. Sperguleae Dumort.

01.红缀草属 Rhodalsine

02.牛漆姑属 Spergularia

03.大爪草属 Spergula

04.铁锁檵木属 Sanctambrosia

02. 线球草族 Tr. Sclerantheae (A. Juss.) Link ex DC.

01. 线球草亚族 Subtr. Scleranthinae Fenzl

01.石漆姑属 Pseudocherleria

02.线球草属 Scleranthus

03.侏漆姑属 Geocarpon

04.钝萼漆姑属 Engellaria

05.洋漆姑属 Schiedea

06.冰漆姑属 Honckenya

07.北极漆姑属 Wilhelmsia

08.方茎漆姑属 Triplateia

09.五蕊盘草属 Pentastemonodiscus

10.海地漆姑属 Selleola

02. 漆姑草亚族 Subtr. Sagininae Fenzl

01.刺繁缕属 Drypis

02.蟾漆姑属 Bufonia

03.米努草属 Minuartia

04.刺萼漆姑属 Habrosia

05.禾叶漆姑属 Mcneillia

06.小米努草属 Minuartiella

07.南漆姑属 Colobanthus

08.漆姑草属 Sagina

09.矛漆姑属 acchinia

10.山漆姑属 Sabulina

11. 囊种草族 Tr. Thylacospermeae Pusalkar

01.囊种草属 Thylacospermum

02.福禄草属 Dolophragma

12. 繁缕族 Tr. Alsineae Lam. \u0026 DC.

01.无心菜亚族 Subtr. Arenariinae Dumort.

01.种阜草属 Moehringia

02.无心菜属 (蚤缀属) Arenaria

02. 贵州太子参亚族 Subtr. Pseudostellariinae Bing Liu

01.短瓣花属 Brachystemma

02.薄蒴草属 Lepyrodiclis

03.齿缀草属 Odontostemma

04.白冠繁缕属 Mesostemma

05.独子繁缕属 Schizotechium

06.孩儿参属 Pseudostellaria

07.独缀草属 Shivparvatia

08.古临草属 Gooringia

03. 繁缕亚族 Subtr. Alsininae Fenzl

01.浅裂繁缕属 Nubelaria

02.硬骨繁缕属 Rabelera

03.假贵州太子参属 Hartmaniella

04.繁缕属 Stellaria

05.三柱卷耳属 Dichodon

06.硬骨草属 Holosteum

07.灰卷耳属 Moenchia

08.卷耳属 Cerastium

09.卧繁缕属 Pycnophyllopsis

10.藓漆姑属 Reicheella

11.刺漆姑属 Thurya

13. 老牛筋族 Tr. Eremogoneae Rabeler

01.老牛筋属 Eremogone

02.扁翅无心菜属 Himgiria

14. 蝇子草族 Tr. Sileneae DC.

01.麦仙翁属 Agrostemma

02.岩春罗属 Petrocoptis

03.冠蝇草属 Heliosperma

04.樱雪轮属 Eudianthe

05.蝇春罗属 Viscaria

06.高雪轮属 Atocion

07.心瓣蝇子草 Silene

15. 石竹族 Tr. Caryophylleae Lam. \u0026 DC.

01. 金铁锁亚族 Subtr. Psammosileninae Bing Liu

01.金铁锁属 Psammosilene

02.生石花亚族 Subtr. Gypsophilinae Šourková

01.石头花属 (丝石竹属) Gypsophila 

03. 肥皂草亚族 Subtr. Saponariinae Janch. ex Su Liu

01.肥皂草属 Saponaria

04.石竹亚族 Subtr. Caryophyllinae Rabeler

01.刺石竹属 (刺叶属) Acanthophyllum

02.贯叶皂草属 Cyathophylla

03.白绿缕丝花属 Yazdana

04.异色霞草属 Heterochroa

05.崖霞草属 Petroana

06.爪翅花属 Bolanthus

07.小霞草属 Psammophiliella

08.二色霞草属 Balkana

09.折霞草属 Graecobolanthus

10.膜萼花属 (裙花属) Petrorhagia

11.石竹属 Dianthus

形态特征

石竹科多为一年生或多年生草本,稀亚灌木。茎节通常膨大,具关节。

单叶对生,稀互生或轮生,全缘,基部多少连合;托叶有,膜质,或缺。

花辐射对称,两性,稀单性,排列成聚伞花序或聚伞复总状花序,稀单生,少数呈总状花序头状花序、假轮伞花序或伞形花,序,有时具闭花授精花;萼片5,稀4,草质或膜质,宿存,覆瓦状排列或合生成筒状;花瓣5,稀4,无爪或具爪,瓣片全缘或分裂,通常爪和瓣片之间具2片状或鳞片状副花冠片,稀缺花瓣;雄蕊10,二轮列,稀5或2;雌蕊1,由2-5合生心皮构成,子房上位,3室或基部1室,上部3-5室,特立中央胎座或基底胎座,具1至多数胚珠;花柱(1)2-5,有时基部合生,稀合生成单花柱。

果实

果实为蒴果,长椭圆形、圆柱形、卵形或圆球形,果皮壳质、膜质或纸质,顶端齿裂或瓣裂,开裂数与花柱同数或为其2倍,稀为浆果状、不规则开裂或为瘦果

种子

种子弯生,多数或少数,稀1粒,肾形、卵形、圆盾形或圆形,微扁;种脐通常位于种子凹陷处,稀盾状着生;种皮纸质,表面具有以种脐为圆心的、整齐排列为数层半环形的颗粒状、短线纹或瘤状凸起,稀表面近平滑或种皮为海绵质;种脊具槽、圆钝或锐,稀具平邑雪萝树状篦齿或翅;胚环形或半圆形,围绕胚乳或劲直,胚乳偏于一侧;胚乳粉质。

分布

分布范围

石竹科在世界上广泛分布,但主要分布在北半球温带和暖温带,少数在非洲、大洋洲和南美洲;地中海地区为其分布中心。其中石竹亚科植物多分布于中国天山山脉和阿尔泰共和国山山脉,少数分布于中国吐哈盆地和塔里木盆地。在中国,石竹科植物几乎遍布全国,以北部和西部为主要分布区,其中无心菜属、心瓣蝇子草繁缕属3属种数全科占比较高,多集中于青藏高原,特别是横断山脉喜马拉雅山脉一带;金铁锁属则为中国所特有。

生境

石竹科植物广泛分布于平原、川地、丘陵、山区等地;如石竹属植物主要分布在向阳、干燥的草地地区;繁缕属主要分布于海拔为1000-5500米的林下、草原、草甸或水边草地等地区;剪秋罗属多生于草地、河边林下;蝇子草属常生于海拔500-2500米的高山草甸、草甸、山谷灌丛间;女娄菜属常生于山地草甸、林缘草甸或灌丛中;狗筋蔓属常生于海拔900-2800米的山坡灌丛林缘或沟边草地中;石头花属常生于海拔1000—3500米的高山草甸、草丛中等。

习性

石竹科植物耐旱、抗寒;如石竹科代表植物石竹耐旱、忌水薄、耐寒,不耐酷暑,喜阳光充足、干燥、通风及凉爽的气候;种子发芽适温为21-22℃,苗期生长适温为10-20℃;适宜栽培在pH为6.0-6.5,含石灰质、肥沃、疏松、排水良好的土壤中;金铁锁属中的金铁锁较耐寒,不耐高温,也能在-22.4℃的低温生存,其种子萌发需要较大的土壤湿度,但忌积水过多,而成熟植株适生于干旱的土壤等。

繁殖

石竹科的植物花多为两性花,如石竹属香石竹(Dianthus caryophyllus),其繁育系统属于兼性异交型,花朵大且花瓣数量较多,花色鲜艳,有香味,雌雄异熟,在自然情况下属于异花授粉植物;石竹(Dianthus 黑枕黄鹂普通亚种 L.)则可由凤蝶总科、鹰蛾等昆虫传粉金铁锁属中的金铁锁则主要是通过蝇类和蜂类等昆虫进行传播授粉,种子可通过动物和人进行传播,或在成熟时裂开弹出。此外,石竹科属间种子休眠率常受到种子大小、平均海拔及采集地生境的影响。

栽培

以石竹科常见栽培植物贵州太子参、金铁锁为例。

育苗方式

播种

石竹科植物可采用播种繁殖,如孩儿参、金铁锁等。种植地选择向阳地块,以土层深厚、排水良好的红壤或黄棕壤为宜。深翻犁地后充分暴晒耙细,撒上农家肥,然后开厢做苗床。播种前烧好火土,按一定比例将腐熟的农家肥和细土拌匀,然后泼水将其充分浸湿后待用。在4月底5月初开小沟条播或距三顶角开平底浅穴穴播,播种前种子应脱去外壳,播种时将种子在沟或穴内充分散开。播后覆盖细土再盖上一层薄层松毛。

组培

石竹科植物的组织培养中,常选择茎尖、茎段、叶片和花瓣等作为外植体通过不同再生途径,获得石竹科植物的再生植株。利用植物组织培养与细胞工程技术可解决石竹科植物无性繁殖中的种性退化问题,可将有利基因转移到需要改良的石竹科植物中;通过原生质体培养和体细胞杂交技术,可以克服石竹科植物不同品种、种、属之间的有性杂交不亲和障碍,获得新种质。

田间管理

水肥管理及除草

播种后需每天喷水,保持土壤湿润,成苗后及移栽成活后土壤湿度在30%左右即可,雨季注意排水防涝,以免积水烂根。幼苗期与成苗期应及时除草。施肥应以基肥为主,追肥为辅;基肥以有机肥为主,肥种可以选用农家肥,注意要充分腐熟。若要追肥,则要在现花落后配合除草进行,可施用农家肥并加上磷酸二氢钾,也可实行叶面喷肥,不可追施氨肥,以防徒长。天气干旱时要及时灌水,经常保持面湿润,利于发根和植株生长。

病虫害防治

石竹科植物常发生根腐病及叶斑病等病害,如孩儿参、金铁锁等。叶斑病的防治措施:采收后,将枝干完全清除枯枝残体,并集中焚烧;严格实施轮作,不应重茬;在病程早期喷洒波尔多或代森锌;病情较重时,可喷洒托布津倍液或多菌灵倍液。根腐病的防治措施:雨后及时疏浚排水沟排水;在栽种前,将块根用多菌灵溶液浸泡,晾干后再下种;在发病期间,用多菌灵倍液或托布津倍液进行浇灌罹患病害的株穴。石竹科植物上常发生地老虎等虫害,如孩儿参、金铁锁等。防治方法:可用敌百虫毒饵于傍晚撒到田间进行诱杀。

生态

石竹科中的裸果木属的裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)是构成石质荒漠植被的重要建群树种之一,该植物具有抗干旱、耐盐碱、耐风蚀沙埋、耐贫瘠、耐水蚀、寿命长、根系深等特点,对防止土地荒漠化,保护和维持荒漠生态系统的生态平衡有着重要的作用;此外,还有一些石竹科植物可作植被,如石竹、肥皂草杂交石竹石竹属 hybridus)、美女石竹(Dianthus deltoides)等,能有效防止水土流失、吸附尘土、净化空气、减弱噪音等。

用途

园林观赏

石竹科中的一些植物具有叶形优美、花色艳丽、香气芬芳、成坪快、外观整齐、节水耐早、常绿抗寒、花期长、适应性强等优良品性,如剪秋罗属(Lychnis)、石竹属(Dianthus)、蝇子草属(Silene)、石头花属(丝石竹属)、肥皂草属(Saponaria)等属的许多种广泛应用在花境、花坛、岩石园、屋顶绿化、公路绿化中,其中以矮雪轮(Silene pendula L.)和常夏石竹(石竹属 plumarius L.)最具代表性,两者具有较高的观赏、装饰及景观用途,是园林绿化中理想的地被植物香石竹主要作为鲜切花种类,偶尔亦用于花坛。石头花属缕丝花(Gypsophlia elegans)叶纤细,分枝极多,小花如繁星密布,不仅是鲜切花中常用的配材,在花坛、花境或花丛中应用价值甚高。肥皂草属肥皂草常用于美化屋顶、装饰花坛和花篱。此外,在美洲,少女石竹为花径花坛的常用材料等。

食用营养

石竹科中的一些植物可食用,如繁缕属中的鹅肠菜全草可做食用野菜食用,其含有丰富的矿质元素,如钙、镁、铁、锰、锌等人体必需微量元素,且其茎叶中至少含有17种氨基酸,其中7种是人体必需氨基酸。此外,小无心菜可当山野菜食用;繁缕的嫩苗可凉拌、炒食、煮汤等;麦蓝菜的种子含淀粉,可用来酿酒和制醋。

医学药用

石竹科中的无心菜属、石竹属蝇子草属生石花属、金铁锁属等10余属的多种植物常分别用作民间草药或地方习用中药,其中孩儿参、瞿麦银柴胡、麦蓝菜是较常用中药。据中国药典《中药大辞典》记载,石竹(Dianthus 黑枕黄鹂普通亚种 L.)味苦,性寒;具有利小便、清湿热、活血通经的功效,主要用来治疗热淋血淋尿石症癃闭等症状;鹅肠菜具有清热化痰、软坚散结的功效,主要用来治疗甲状腺肿、淋巴结肿、肺结核等病症;金铁锁味苦、辛,性温;具有散定痛、止血、消排脓的功效,主要用来治疗跌打损伤、风湿痛、胃痛等病症。

保护

类群现状

石竹科中的金铁锁主要生于紧密、干燥的石灰岩、红壤、黑壤或大王椰子树土中,其分布区地面自然植被覆盖率较少,土壤贫瘠;中国怒江以东的杨柳镇、金鸡乡等地的向阳坡上也发现有金铁锁,呈狭长状分布,海拔2000米,多为流石坡、黑壤土;其资源破坏非常严重,基本处于灭绝边缘。无心菜属中的Arenaria libanotica是黎巴嫩山山脉的特有物种,分布范围约为1220平方公里;Arenaria provincialis是法国南部的特有种,分布范围为20-30平方公里。蝇子草属中的Silene hifacensis为西班牙的特有植物,分布面积约为20-820平方公里;Silene grisea是黎巴嫩山和反黎巴嫩山脉,加利利和朱迪亚山脉的特有物种,分布面积约为52平方公里。石竹属中的Dianthus karami是黎巴嫩山山脉的特有种,生长在高海拔地区,分布面积约为32平方公里。

致危因素

石竹科中的金铁锁的利用较多,生境常遭到破坏,野生金铁锁资源长期以来被人们乱采滥挖,过度采伐森林;以及开荒,铲草积肥,兴修水利、公路、铁路等,导致水土资源组合差,出现石漠化,导致金铁锁生长先天不足。且金铁锁所处生长地区的自然条件恶劣,虽然一株能结成许多果实,但每一个果实里仅只有一粒种子,而且种子在降雨时易被冲刷、自然霉烂,或是被野物食掉,导致自然更新能力差;裸果木生存条件恶劣,气候变化过快;常遭樵采和骆驼啃食;繁殖困难,自然授粉的结实率非常低,仅为6.7%。无心菜属中的Arenaria libanotica 面临的最重要威胁是采石场的建立、城市化和道路建设等因素;Arenaria provincialis面临的威胁主要是垃圾污染和栖息地关闭等因素。蝇子草属中的Silene hifacensis面临的主要威胁是自然灾害,如干旱、海上风暴、火灾和山体滑坡等因素;Silene grisea面临的威胁主要是城市化和道路建设等因素。石竹属中的Dianthus karami面临的的威胁主要是过度放牧。

保护等级

石竹科中的一些物种为保护物种,《世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录》中无心菜属中的Arenaria provincialis被评为近危(NT)物种,Arenaria libanotica被评为濒危(EN)物种,Arenaria nevadensis被评为极危(CR)物种;蝇子草属中的Silene makmeliana和Silene marizii被评为近危(NT)物种,Silene astartes和Silene grisea被评为易危(VU)物种,Silene hifacensis被评为濒危(EN)物种;石竹属中的Dianthus karami被评为濒危(EN)物种。石竹科的剪秋罗属中的Lychnis kiusiana Makino,Lychnis wilfordii(Regel)Maxim.和Silene capitata Kom已被韩国政府指定为濒危物种II。在中国,该科中的多个物种也被列入保护植物,如金铁锁于2021年被列为中国《国家重点保护野生植物》二级保护植物中;在中国物种红色名录和红色名录中的评估等级为濒危(EN)物种;裸果木于1991年被收录于《中国植物红皮书》,现状无危险;但在2021年被中国新疆维吾尔自治区确定为一级重点保护野生植物。

保护措施

云南省丽江县玉龙雪山已划为自然保护区,将金铁锁列为重点保护对象;中国贵州植物园于1977年开始进行野生变家种工作,经过6年的实验,已获得成功;威宁彝族回族苗族自治县药检所1984年组织有关人员进行该品种野生变家种试验,经3年的培育,亦已获得成功。对裸果木的保护措施主要为设立自然保护区,将生存有裸果木的地区划定为自然保护区,设立区、市级自然保护区或划归中卫沙坡头国家级自然保护区管理。

危害

物种入侵

石竹科中的鹅肠菜(Stellaria aquatica (L.) Scop.)在2013年被《中国入侵植物名录》列为第4级别——一般入侵类植物。它的种子多、繁殖快,在露天地和农业大棚内有利于其周年生长的环境,因而会在农作物生长前期与作物争水、争肥、争生长空间及阳光,在作物生长后期迅速蔓生,并有碍作物的收割,危害农业生产,浪费大量人力物力。此外,繁缕属中的繁缕和雀舌草也被列入《全球入侵物种数据库》中。繁缕为草地,花园和废弃土地的禾本科杂草,在欧洲和北美,由于其种子产量很大,控制很困难,常被认为是一种入侵植物;雀舌草引入凯尔盖朗群岛后,仍然局限于科学研究基地郊区的一小块区域,但是它是最具侵略性的引进植物,可形成排除本地植物的单特异性斑块。

防治措施

可针对甘蓝(Brassica oleracea var. capitata Linnaeus)、甜瓜(Cucumis melo L.)等作物,可用先用地膜覆盖使鹅肠菜出齐并拔除后,再进行盖棚移栽菜苗。对于茄(Solanum melongena L.)、辣椒(Capsicum annuum L.)等作物,可在移栽前使用地乐胺乳油进行处理,并在施药后立即浅耙混土盖膜,防除后再移栽菜苗。

植物毒性

石竹科有毒植物种类也较多,能不同程度地引起人畜中毒,如无心菜属 (Arenaria) 小无心菜 (A. serpyllifolia)、 繁缕属 (Stellaria)繁缕(S. media)和麦蓝菜属(Vaccaria) 麦蓝菜(V.segetalis),其重要毒性成分为毒皂苷,具强烈溶血性贫血和肠胃道刺激等作用。其中,小无心菜全草有毒,所含有毒物质为毒皂;繁缕种子、茎、叶有毒,所含有毒物质是皂角甙、烯酸;麦蓝菜种子有毒,所含有毒物质为皂角甙。

中毒症状

人食用这些毒性植物后,主要表现为流涎、呕吐和腹泻等肠胃道刺激症状。其中小无心菜对牛和马等牲畜的唾液腺有刺激作用,使其大量流涎;牛、羊等家畜多量采食繁缕后,易在肠胃内发酵而结成团块,出现如腹胀和腹痛等一系列相应症状, 重者中毒死亡。

防治措施

石竹科中的有毒植物的毒性较大,能对人畜造成不同程度的危害,甚至引起死亡,因此在药用、 食用时需遵从安全管理制度,尽量减少和避免因误用误食对人畜造成不必要的危害;在栽培观赏时要尽量种植或放置在儿童不易接触到的地方。

代表类群

石竹属

食虫类:Dianthus L.,为多年生草本,稀一年生。根有时木质化。茎多丛生,圆柱形或具棱,有关节,节处膨大。叶禾草状,对生,叶片线形或披针形,常苍白色,脉平行,边缘粗糙,基部微合生。花红色、粉红色、紫色或白色,单生或成聚伞花序,有时簇生成头状,围以总苞片;花萼圆筒状,5齿裂,无干膜质接着面,有脉7、9或11条,基部贴生苞片1-4对;花瓣5,具长爪,瓣片边缘具齿或隧状细裂,稀全缘;雄蕊10;花柱2,子房1室,具多数胚珠,有长子房柄。蒴果圆筒形或长圆形,稀卵球形,顶端4齿裂或瓣裂;种子多数,圆形或盾状;胚直生,胚乳常偏于一侧。根据2022年多识植物百科数据,石竹属有500中以上;根据中国生物物种名录2023版本数据,石竹属在中国有18种。

孩儿参属

食虫类:Pseudostellaria Pax,为多年生小草本。块根纺锤形、卵形或近球形。茎直立或上升,有时匍匐,不分枝或分枝,无毛或被毛。托叶无;叶对生,叶片卵状披针形至线状披针形,具明显中脉;花两型:开花受精卵花较大形,生于茎顶或上部叶腋,单生或数朵成聚伞花序,常不结实;萼片5,稀4;花瓣5,稀4,白色,全缘或顶端微凹缺;雄蕊10,稀8;花柱通常3,稀2-4,线形,柱头头状。闭花受精花生于茎下部叶腋,较小,具短梗或近无花梗;萼片4;花瓣无,雄蕊退化,稀2;子房具多数胚珠,花柱2。蒴果3瓣裂,稀2-4瓣裂,裂瓣再2裂;种子稍扁平,具瘤状凸起或平滑。根据2021年多识植物百科数据,孩儿参属约有20中;根据中国生物物种名录2023版本数据,孩儿参属在中国有13种。

繁缕属

食虫类:Stellaria L.,为一年生或多年生草本。叶扁平,有各种形状,但很少针形。花小,多数组成顶生聚伞花序,稀单生叶腋;萼片5,稀4;花瓣5,稀4,白色,稀绿色,2深裂,稀微凹或多裂,有时无花瓣;雄蕊10,有时少数(8或2-5);子房1室,稀幼时3室,胚珠多数,稀仅数枚,1-2枚成熟;花柱3,稀2。蒴果圆球形或卵形,裂齿数为花柱数的2倍;种子多数,稀1-2,近肾形,微扁,具瘤或平滑;胚环形。根据2023年多识植物百科数据,繁缕属约有190种;根据中国生物物种名录2023版本数据,繁缕属在中国有68种。

无心菜属

学名:Arenaria L.,为一年生或多年生草本。茎直立,稀铺散,常丛生。单叶对生,叶片全缘,扁平,卵形、椭圆形至线形。花单生或多数,常为聚伞花序;花5数,稀4数;萼片全缘,稀顶端微凹;花瓣全缘或顶端齿裂至裂;雄蕊10,稀8或5;子房1室,含多数胚珠,花柱3,稀2。蒴果卵形,通常短于宿存萼,稀较长或近等长,裂瓣为花柱的同数或2倍;种子稍扁,肾形或近圆卵形,具疣状凸起,平滑或具狭翅。根据2021年多识植物百科数据,无心菜属有200余种;根据中国生物物种名录2023版本数据,无心菜属在中国有9种。

延伸文化

石竹科中的一些植物有着丰富的文化,如香石竹,又名康乃馨,与美国的母亲节有关:1910年一位女孩在她母亲的忌日手捧香石竹到教堂祈祷,在当时引起了巨大的反响,反映了对母亲的敬爱、关怀与思念,美国遂于1914年将每年的五月的第二个星期天定为母亲节。香石竹还是五月的生辰花,不同花色的香石竹代表了不同的情感,红色表达的是子女对母亲热烈的亲情,白色表示纯洁的友谊,黄色表示希望进一步发展友谊的光辉。此外,香石竹也是一些具有民族文化特征的国家的国花,如西班牙意大利摩纳哥等。

相关研究

药理研究

石竹科植物中存在花青素色素而不是甜菜碱,但很少从种皮中检测到原花青素色素;存在大量的皂苷脂肪酸衍生物、类苯、苯基丙、2-甲基-1,3-丁二烯等化合物,皂存在于植物的各个器官中,特别是在皂苷属等的根部。此外,石竹科的几个物种被世界各地的许多民族社区广泛使用为传统医学,用于中药的植物数量最多,根据民族药理学研究表明,本科植物具有抗菌、抗真菌、抗病毒、抗氧化和抗炎药的特性。

环肽研究

石竹科植物环肽研究主要集中在中国科学院昆明植物研究所周俊研究组和日本东京药学与生命科学大学的系川教授研究组。这两个研究组都对该科的植物环肤进行了系列研究。周俊研究员提出了环肤的系统检测方法, 并经过不断的总结和发展,已形成一套植物环肽成分检测、分离和结构鉴定的有效方法。日本的系川教授研究组利用衍射技术对环肽的晶体结构进行了分析。由于环肽在石竹科植物中的含量普遍相对较少,受样品量的限制,其生物活性的研究还不够深入,但已有一些这方面的报道,如从孩儿参根中分离得到的一些环肽,尽管组成这些环肽的氨基酸的种类和连接顺序均不一样,却都对酪氨酸酶表现出抑制作用。

参考资料

石竹科.物种2000中国节点.2023-07-29

石竹科.植物科学数据中心.2023-07-29

石竹科.多识植物百科.2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-16

..2023-08-16

..2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-17

无心菜属.IUCN.2023-08-17

金铁锁.植物智-中国珍稀濒危物种.2023-08-16

金铁锁.物种评估等级.2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-16

鹅肠菜.植物智——中国入侵植物名录.2023-08-16

石竹科.全球入侵物种数据库.2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-09-04

..2023-09-05

石竹科.encyclopedia.2023-08-17

..2023-08-16

..2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-16

..2023-08-16

..2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-16

..2023-08-17

..2023-08-16

裸果木-新疆首次发现大面积裸果木群落.巴音郭楞蒙古自治州人民政府.2023-08-17

..2023-08-17

..2023-08-16

IUCN.蝇子草属.2023-09-04

..2023-08-16

裸果木.植物智.2023-08-17

金铁锁.植物科学数据中心.2023-08-16

..2023-08-17

石竹属.植物科学数据中心.2023-08-17

石竹属.多识植物百科.2023-09-04

孩儿参属.植物科学数据中心.2023-08-17

孩儿参属.多识植物百科.2023-09-04

繁缕属.植物科学数据中心.2023-08-17

繁缕属.多识植物百科.2023-09-04

无心菜属.植物科学数据中心.2023-08-17

无心菜属.多识植物百科.2023-09-04

..2023-08-17

..2023-08-17