修改(11)劉剛千層塔的瀕危機制研究

1、學號：071241250本科生畢業(yè)論文千層塔的瀕危機制和保護對策 院 系： 生物科學與技術(shù)學院 專 業(yè)： 生物科學 學生姓名： 劉剛 指導(dǎo)老師： 武蕓 中國·恩施二一六年五月Student ID:071241250BACHELOR'S THESIS OF HUBEI UNIVERSITY FOR NATIONALTIESStudies on the Endangerment Mechanism and conservation strategies for Huperzia serrata Department: College of Biological Science a

2、nd Technology Major : Bioscience Stu-Name : Liu Gang Adviser: Wu Yun Enshi ChinaMay, 2016論文誠信聲明 本人鄭重聲明：本人所呈交的學位論文千層塔的瀕危機制研究，系本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的研究成果。除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出過貢獻的個人和集體，均已在文中以明確的方式說明。本聲明的法律后果由本人承擔。 聲明人簽名： 劉 剛 2016年5月20日 I摘 要本文將分別從千層塔的生物學特征及自然生境(包括千層塔的生物學特

3、征、地理分布和形態(tài)特征)和繁殖特征（千層塔的孢子繁殖、人工繁殖），系統(tǒng)探究了千層塔的致瀕機制，提出了相應(yīng)的解危措施和保護對策,包括就地保護、遷地保護、建立基因庫等措施，為保護、合理開發(fā)和利用千層塔的自然資源具有重要理論意義。關(guān)鍵詞：千層塔；瀕危機制；保護 AbstractThis paper studied the biological and natural aspects of Huperzia serrata,including biological characteristics,geographical distribution and morphological fe-ature.

4、Propagation biology was also studied,including sporogenesis,artificial prop-agation.The threatening factors have been analyzed and some measures have als-o been proposed to curb and harness this urgent problem that Huperzia serratas resource is becoming exhausted,including in situ conservation,ex si

5、tu conser-vation,setting up genome resource bank et al.In order to protect ,develop and u-tilize the natural resources of Huperzia serrata are of great theoretical.Key words:Huperzia serrata, Endangered mechanism ,Conservation目 錄論文誠信聲明II摘要IIIAbstractIV1 引言11.1 研究背景11.2 千層塔的研究進展1 1.2.1 千層塔的藥用價值研究1 1.

6、2.2 千層塔的繁殖技術(shù)研究21.3 研究目的和意義3 1.3.1 研究目的3 1.3.2 研究意義32 千層塔的生物學特征及自然環(huán)境32.1 千層塔的生物學特征32.2 千層塔的地理分布42.3 千層塔的形態(tài)特征43 千層塔的繁殖特征53.1 千層塔的孢子繁殖過程53.2 千層塔的人工繁殖技術(shù)54 千層塔的瀕危機制和保護對策64.1 瀕危植物保護生物學基本概念6 4.1.1 物種瀕危等級的劃分7 4.1.2 我國的瀕危物種等級劃分標準7 4.1.3 瀕危植物的瀕危機制分析84.2 導(dǎo)致千層塔瀕危的因素84.2.1 千層塔的繁殖學特征與其瀕危機制的關(guān)系84.2.2 千層塔的生態(tài)學特征與其瀕危機

7、制的關(guān)系94.2.3 自然災(zāi)害與千層塔瀕危的關(guān)系94.2.4 人類活動與千層塔瀕危機94.3 千層塔的保護對策104.3.1 就地保護104.3.2 遷地保護114.3.3 完善瀕危植物保護的相關(guān)法律制度和強化執(zhí)行力度114.3.4 加強公眾對瀕危植物保護意識的宣傳和教育114.3.5 離體保存基因庫的建立124.3.6 加強對千層塔人工繁殖的探索124.3.7 加強對千層塔的科學研究124.3.8 強化保護力度125 結(jié)論與展望136 參考文獻147 致謝16V1 引言1.1 研究背景瀕危物種是生物多樣性的重要組成部分，對瀕危物種的保護具有特殊的科學研究價值和藥用價值，一旦一種物種滅絕對環(huán)境

8、的影響將是無法想象的。一個物種一旦消失了，這個物種的種群將不可能恢復(fù)，該物種的DNA所蘊藏的特有的遺傳信息和其所擁有的特征組合將不復(fù)存在1。近年來，由于世界人口不斷的膨脹，人類對大自然資源的利用已經(jīng)到了掠奪性的程度，熱帶雨林在不斷的被破壞，全球森林面積逐年減少，生態(tài)環(huán)境惡化加劇。許多稀有植物失去了賴以生存的自然環(huán)境，植物多樣性面臨著巨大的挑戰(zhàn)，種類不斷減少很多稀有植物已處于瀕臨滅絕的境地。我國是世界上的人口大國，擁有10多億的人口，對資源的過度利用顯得特別突出。根據(jù)IUCN估計，20世紀末全世界瀕臨滅絕的植物種類有5000060000種植物。我國植物種類豐富，有近30000種高等植物；但是由于

9、近年來中國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對生態(tài)環(huán)境的破壞也在不斷加??；相關(guān)植被保護法律制度的不完善，地方政府的不重視，人們的意識不強等因素，導(dǎo)致了許多植物已處于瀕危狀態(tài)。因而對相關(guān)瀕危植物的研究，提出對瀕危植物的保護對策，具有重要的意義，必將對社會和生物資源的保護產(chǎn)生較大的影響。千層塔，又稱蛇足石杉，是我國名貴的中草藥。始見于植物名實圖考究，我國民間一直將其用于跌打損傷，瘀血腫痛、消炎解毒和精神分裂等疾病。在1972年國內(nèi)就報道，從千層塔中提取的石杉堿甲，后來經(jīng)過進一步研究發(fā)現(xiàn)其對于重癥肌無力、提高學習和改善老年人記憶均有顯著療效，因為千層塔在醫(yī)療作用顯著，潛在市場大，生產(chǎn)企業(yè)對千層塔資源的需求不斷增加

10、，大自然中的千層塔資源蘊含的總量正在逐年減少；在加上中國近年來生態(tài)環(huán)境的惡化，導(dǎo)致千層塔資源已經(jīng)處于瀕臨滅絕的狀態(tài)。1.2 千層塔的研究進展1.2.1 千層塔的藥用價值研究千層塔，是我國名貴的中草藥。始見于植物名實圖考究，我國民間一直將其用于跌打損傷，瘀血腫痛、消炎解毒和精神分裂等疾病，可見千層塔藥用歷史悠久。20世紀80年代中國科學家從千層塔分離得到石杉堿甲，藥理學研究證明它是一種高效、選擇性強的乙酰膽脂酶抑制劑，對老年癡呆癥有顯著療效2。劉微綜述了石杉堿甲的要藥理作用及其臨床研究進展，結(jié)果表明石杉堿甲對治療老年人記憶功能減退、重癥肌無力癥和缺典地區(qū)智力低下有顯著療效，還能增強學習記憶能力3

11、。周永其通過研究石杉堿甲對氧自由基的影響，探討石杉堿甲抗老年性癡呆的機制，表明HupA主要是通過加快氧自由基的清除和抑制腦內(nèi)AchFde活性來減少自由基損傷，證實石杉堿甲對治療老年癡呆有一定的療效4。張慶平（2011）對千層塔的化學成分，藥理作用，臨床應(yīng)用等方面做了全面的論述5。郭斌，徐玲玲等（2009）對千層塔的生物學，生態(tài)學，化學成分，藥理學和生物技術(shù)方面的國內(nèi)外最新研究成果進行總結(jié)。黃麗華，馮俊清，周樹良等（2009）為千層塔的藥用價值開辟了新的途徑，分離了具有藥用價值的內(nèi)生真菌。石偉，羅建平等（2005）在前者的研究基礎(chǔ)上又邁進了一步，首次從千層塔中分離和鑒定出4株內(nèi)生真菌。張敬彩（2

12、013）運用二維液相色譜法，成功實現(xiàn)了千層塔提出物實際樣品的分離制備。1.2.2 千層塔的繁殖技術(shù)研究覃大吉等研究了蛇足石杉人工馴化的栽培體系，為蛇足石杉資源的可持續(xù)開發(fā)利用奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)6。韋榮昌，馬小軍，柯芳等（2013）對千層塔的種質(zhì)特性、生態(tài)習性、種植、幼苗等進行了總結(jié)，為千層塔的人工繁殖技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。沈曉霞等采用蛇足石杉莖尖為外植體進行組織培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其滅菌非常困難，雖然多次滅菌，仍然很難獲得成功7。梁昊（2010）以千層塔的莖尖為外植體，建立了千層塔組織培養(yǎng)體系，誘導(dǎo)獲得了叢生苗，并得出12月采集的千層塔莖尖為外植體時組織培養(yǎng)成功率高，1/4MS礦質(zhì)元素+1/2MS礦質(zhì)元素+

13、2%蔗糖的改良MS培養(yǎng)基最適合外植體生長。盛束軍，徐建中，王志安等（2000）通過扦插實驗研究對插條的生根量，生根率等的影響，為千層塔資源的快速再生提供了有效的繁殖途徑，這一研究可以有效的緩解千層塔的自然資源不足的現(xiàn)狀。1.2.3 千層塔的資源分布及其生態(tài)環(huán)境研究千層塔的分布范圍較廣，在太平洋、大洋洲、俄羅斯等地均有分布。在我國千層塔主要分布在長江流域以南、東北、云南、貴州及兩廣地區(qū)，其生長環(huán)境差別較大但多數(shù)性喜陰濕、適應(yīng)于富含腐殖質(zhì)的土壤。張君誠（2008）等對福建金鐃山蛇足石杉處于不同海拔高度的種群分布的17個樣點進行了調(diào)查，結(jié)果顯示海拔在653900m的范圍有利于蛇足石杉的生長8。吳葒（

14、2005）等研究表明垂直分布在522700m,海拔在3001500m的范圍內(nèi)蛇足石杉分布較多9。王志安（2008）研究了光照強度對蛇足石杉的影響，發(fā)現(xiàn)光照強度在13303000lx范圍內(nèi)生長較好10。李娜(2005)等對扦插繁殖的蛇足石杉采用光照強度8001200lx進行處理，可以促進枝條的存活11。王志安(2008)通過對浙江蛇足石杉的生態(tài)因子進行研究，得到在溫度為18.826.3時有利于其生長10。趙小丹（2006）研究了平均溫度變化對蛇足石杉中石杉堿甲含量的影響，研究表明蛇足石杉中石杉堿甲的含量與溫度并不存在正相關(guān)或負相關(guān)，但溫度較高不利于石杉堿甲的合成。裴剛（2008）等研究了皺邊石杉

15、中石杉堿甲的含量與當?shù)氐哪昶骄鶞囟鹊年P(guān)系，研究表明皺邊石杉中石杉堿甲的含量與當?shù)氐哪昶骄鶞囟瘸韶撓嚓P(guān)性12。綜上可知，國內(nèi)學者對千層塔的研究文獻并不多且研究重點大多是在千層塔的藥用價值分析，研究石杉堿甲的相關(guān)方面。雖然有學者對千層塔的資源分布及其生態(tài)環(huán)境、繁殖學特征等方面有所研究，但是均不全面、詳細。而本文將通過對千層塔的地理分布、生態(tài)學特征和繁殖學特征等方面的分析，找出導(dǎo)致千層塔的致瀕機制，并提出相應(yīng)的保護措施。這對于保護千層塔的自然資源，合理開發(fā)和利用均具有重要意義。1.3 研究目的和意義1.3.1 研究目的近年來，我國社會在飛速發(fā)展的同時，人口迅猛增加，自然資源過渡利用，生態(tài)環(huán)境急劇惡化

16、，過度開采，導(dǎo)致千層塔的自然資源蘊含的總量正在逐年減少，已經(jīng)處于瀕臨滅絕的邊緣。千層塔是我國一種名貴的藥用植物，因為對于治療重癥肌無力、提高學習和老年癡呆有顯著療效，潛在的經(jīng)濟價值巨大。本文意在通過對瀕危植物基本含義，IUCN物種瀕危等級和我國的瀕危植物物種等級劃分標準的了解，在此基礎(chǔ)上，分別從千層塔的生態(tài)學特征、地理分布和繁殖學特征等方面研究千層塔的致瀕機制，保護千層塔資源，提高公眾對千層塔的保護意識。1.3.2 研究意義 通過對千層塔的地理分布、生態(tài)學特征和繁殖學特征等方面的分析，找出導(dǎo)致千層塔的致瀕機制，并提出相應(yīng)的保護措施。對于保護千層塔的自然資源，合理開發(fā)和利用均具有重要意義。由于千

17、層塔有效成分石杉堿甲對于增強記憶，抗老年性癡呆的顯著作用，使得其藥用價值和經(jīng)濟價值不可估量，因此對千層塔的瀕危機制的研究非常有必要。2 千層塔的生物學特征2.1 千層塔的生物學特征千層塔的生物學特征對其瀕危機制的研究有著非常重要的作用，對于保護千層塔的種群數(shù)量和持續(xù)利用有著重要意義。千層塔適合的生長環(huán)境為亞熱帶常綠闊葉林和南亞熱帶常綠闊葉林，濕度大，適應(yīng)于海拔3002800米。常見的生長環(huán)境為溝邊、林緣、石上陰濕處。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，適合千層塔生長的土壤有機質(zhì)含量為百分之12.4019.25，pH為4.024.40，土壤含氮量為百分之0.3100.70，此外鉛和錳有利于千層塔的生長。土壤為沙壤和輕壤

18、，在溝邊石上陰濕處較適合千層塔的生長，過高或過低的光照強度均不利于千層塔的生長，氮、磷豐富的地方更有利于千層塔的生長；全年中4月份，千層塔中有效成分石杉堿甲的含量最高，毛竹林下的溫度、濕度等生態(tài)條件是最適合千層塔的生長發(fā)育的。2.2 千層塔的地理分布 經(jīng)查閱相關(guān)文獻知，千層塔（Huperzia serrata)又名蛇足石杉、金不換等，為石杉科石杉屬蕨類植物。主要分布在長江流域以南、東北、云南、貴州及兩廣地區(qū)。在我國，除西北地區(qū)部分省份，華北地區(qū)外均有分布，在中國東部和東南部由于氣候、地理原因形成了該種種類變異和多度中心。千層塔群落適應(yīng)于天然常綠闊葉林、針闊混交林、南亞熱帶常綠闊葉林，性喜陰濕，

19、適應(yīng)于海拔3002800米。常見的生長環(huán)境為溝邊、林緣、石上陰濕處。千層塔在自然環(huán)境下其繁殖能力差，需要通過孢子和生殖芽繁殖，由于孢子萌發(fā)緩慢生長周期長且需要和土壤中特定的真菌共生，所形成菌根才能生長，因此自然總蘊藏量非常少。2.3 千層塔的形態(tài)特征千層塔為石杉科石杉屬蕨類植物。高度在10cm-30cm之間，暗綠色，略帶有光澤。根狀直徑大約為2.0mm，徑直立或斜生。莖上部有很多叉狀的分支，枝上部常有芽孢，葉螺旋狀排列，平展，狹橢圓形，向基部明顯變狹；頂端有小芽苞，葉基部漸狹，沒有葉。孢子囊多單生于葉腋處，營養(yǎng)葉與孢子同型。孢子囊橫生于葉腋，兩端露出，呈淡黃色，腎形，成熟易裂開，氣微稍苦13。

20、形態(tài)見圖1。圖1 千層塔的形態(tài)特征Fig 1 Morphologies of Huperzia serrata(Thunb.)Trev3 千層塔的繁殖特征3.1 千層塔的孢子繁殖過程在自然環(huán)境下千層塔通過孢子繁殖和芽苞繁殖，但是絕大多數(shù)是通過孢子繁殖（見圖2），后者的繁殖在自然界極少發(fā)現(xiàn)。千層塔孢子萌發(fā)后形成原葉體，成熟的原葉體為不規(guī)則體的形狀，通常是貼在土的表面，配子體為綠色，孢子萌發(fā)到配子體成熟這一過程需要514年才能成熟，周期特別長。卵子器和精子器產(chǎn)生于配子體上，卵子器和精子器產(chǎn)生的卵子和精子在水環(huán)境中受精，兩者結(jié)合形成胚，胚是寄生于配子體上，長大后的配子體則死亡。胚發(fā)育形成孢子體，幼葉

21、是在孢子體的頂端長出，而孢子體的根生于莖的基部，是不定根。這種不定根需要和土壤中特定的真菌共生，形成了菌根才能正常生長。因為自然界中千層塔的另一種繁殖方式芽孢繁殖，在野外極少發(fā)現(xiàn)，這也使得千層塔的再生資源受到很大的限制。另一方面由于千層塔從孢子到配子體成熟需要514年，生長周期長且生長緩慢也是限制千層塔資源再生的重要因素。加上近年來醫(yī)藥上對千層塔有效成分石杉堿甲的的提取，石杉堿甲的含量在千層塔中很低，從而導(dǎo)致需要大量的千層塔作為原料14。野生千層塔遭受到無序的挖，以及近年來自然環(huán)境的惡化，使得千層塔的自然總蘊藏量非常少，這些都是千層塔瀕危的主要因素。 卵子器卵子 水環(huán)境孢子原葉體不規(guī)則體 胚孢

22、子體 精子器精子 圖2 千層塔的孢子繁殖過程Fig 2 Spore propagation process of a thousand story tower3.2 千層塔的人工繁殖技術(shù)千層塔的人工繁殖目前主要是通過扦插、組織培養(yǎng)方式。千層塔的扦插繁殖可通過特殊藥劑如吲哚乙酸、萘乙酸等，對千層塔的枝條進行處理，促進其快速生根繁殖。盛束軍（2000）等，通過扦插實驗，探究了不同濃度的吲哚丁酸，萘乙酸，生根粉和前兩者藥劑的組合處理千層塔插條，研究對插條生根量，生根率等的影響，得出了吲哚丁酸在2000ppm條件下，生根粉在1000ppm條件下可促進千層塔插條的生長發(fā)育，最佳基質(zhì)是腐殖土與河沙的混和1

23、5。劉海華，唐朝林，林先明等對千層塔的扦插進行了研究，期望提高生根率的繁殖途徑，達到大量快速繁殖的目的；通過以下三個方面研究對千層塔插條生根的影響；第一，通過藥劑處理對千層塔插條生根的影響，得出高濃度的吲哚丁酸可促縮短千層塔的發(fā)根時間，調(diào)動上部營養(yǎng)物質(zhì)向下的輸送，快速形成愈傷組織，促進根的發(fā)育，有利于千層塔插條的生長發(fā)育。第二，不同基質(zhì)對插條生根的影響，得到腐殖土和河沙的混和土壤作為扦插基質(zhì)或者后者單獨作為基質(zhì)效果好。這種混和溫和的土壤可滿足插條生根對水氣的需求。第三，千層塔的插條生根與萌芽的關(guān)系，得到萌芽的插條比不萌芽的插條抗菌能力強，使得根在發(fā)育過程中免受感染。雖然我國對千層塔的扦插繁殖的

24、研究有所成就，但是應(yīng)用于實踐大面積的培育千層塔還有一定的障礙，還需要加強對千層塔人工繁殖的探索，解除千層塔的瀕危現(xiàn)狀。組織培養(yǎng)是人工繁殖千層塔的另一個途徑，通過組織培養(yǎng)技術(shù)可以快速獲得千層塔植株且可以改變條件，篩選獲得高含量的石杉堿甲千層塔植株；但在組織培養(yǎng)過程中必須嚴格控制培養(yǎng)基的滅菌過程，對培養(yǎng)基體系進行篩選。沈曉霞（2007）等通過對千層塔莖尖組織培養(yǎng)滅菌方法進行研究，篩選出了一套理論上較為完善的滅菌方法，并成功誘導(dǎo)出了愈傷組織7。4 千層塔的瀕危機制和保護對策4.1 瀕危植物保護生物學基本概念瀕危植物是指根據(jù)某種植物受危的程度對需要保護的這種植物進行的分類，這種分類可使人們對瀕危植物的

25、所受危的程度有較為明確的認識，采取有針對性的措施保護這種瀕危植物。IUCN在1994年對瀕危植物的定義是特定的植物因受到各種致危因素的影響，在自然條件下不能正常產(chǎn)生個體，種群數(shù)量嚴重下降到危急水平。瀕危植物與普通植物相比較，具有以下特點：第一，瀕危植物在尚未被保護前幾乎全部是野生植物；第二，瀕危植物由于受到人為因素和自然因素的干擾破壞，均已處于生存脆弱，瀕臨滅絕的受危境地16；第三，人類對瀕危植物采取的各種保護措施，一般屬于強制性；第四，人類對瀕危植物的保護的目的，是使其解除滅絕危險，促進瀕危植物物種群數(shù)量的持續(xù)增長，保持植物種類的多樣性;4.1.1 物種瀕危等級的劃分物種瀕危等級的劃分對于物

26、種保護的優(yōu)先秩序至關(guān)重要，如何劃分物種瀕危等級，其中較為廣泛認同的劃分標準是國際自然及IUCN（自然資源保護聯(lián)盟）的物種瀕危等級。IUCN物種瀕危等級成立于1948年，是世界上最大的自然保護團體，在1994年時，已有100百個政府和550個非政府團體的加入。IUCN根據(jù)物種受威脅程度和估計滅絕的風險將物種列為不同的瀕危等級，在早期對瀕危物種等級劃分標準是：滅絕、瀕危、易危、稀有、未定和欠了解17?？梢钥闯鲈缙趯l危物種的等級劃分標準存在較大的主觀性和隨意性，在2000年，IUCN對物種瀕危等級最新采用的劃分標準是：滅絕，野生滅絕，極危，瀕危，易危，低危，數(shù)據(jù)缺乏，未評估。通過對物種瀕危等級劃分

27、標準的認識，就可以有針對性的重點保護受危對象，更好的探究植物瀕危機制。4.1.2 我國的瀕危物種等級劃分標準中國瀕危物種等級劃分標準是參考IUCN瀕危物種紅色等級，將物種等級劃分為野生滅絕，絕跡，瀕危，易危，稀有和未定等級18。而中國植物紅皮書則采用了瀕危、稀有、漸危3個等級。瀕危指的是顯著范圍內(nèi)隨時有滅絕的危險；稀有指的是該物種只存在于非常有限的區(qū)域內(nèi)，可能很快的消失；漸危指的是由于人類活動或自然原因所導(dǎo)致且在分布區(qū)域很有可能成為瀕危的物種。在1988年我國頒布的“國家重點保護野生動物名錄”中使用了兩個保護等級。1996年我國又頒布了中華人民共和國野生植物保護條例均采用了兩個等級，即國家一級

28、保護野生植物、國家二級保護野生植物19。另外，蔣志剛等將中國水生野生生物瀕危等級分為無危、值得關(guān)注、受脅、瀕危和滅絕五級18。4.1.3 瀕危植物的瀕危機制分析分析植物瀕危機制是瀕危植物研究較重要的一方面，是保護生物學中重要的研究內(nèi)容，物種瀕危機制的分析研究也是當下的研究熱點之一。對植物瀕危機制的研究國內(nèi)很多學者從生態(tài)學、群落生態(tài)學、遺傳學、繁殖學等角度，重點分析瀕危原因及瀕危的過程，得出植物的瀕危原因主要是外部因素和內(nèi)部因素兩方面。外部因素包括人為因素和自然因素，人為因素是對植物影響和破壞最大的。人為因素主要表現(xiàn)在對森林的多度砍伐使得很多植物失去了生存空間，環(huán)境污染，引入外來物種；上述的人為

29、因素使得植物的生存環(huán)境呈現(xiàn)出片斷化，對植物的基因交流和擴散影響巨大，是造成植物瀕危的重要原因。此外由于人類活動而導(dǎo)致的土地沙漠化、水土流失、酸雨、溫室效應(yīng)等也加劇了植物的瀕危，甚至滅絕。內(nèi)部因素包括植物的遺傳能力減弱、繁殖能力減弱、對環(huán)境的適應(yīng)能力差等，這些是導(dǎo)致植物瀕危的重要原因。遺傳能力減弱即在環(huán)境的種種影響下導(dǎo)致某種植物的基因受損或者發(fā)生基因突變、基因頻率的變化，最后導(dǎo)致不能受精的現(xiàn)象。繁殖能力減弱是指由于人類活動的影響，使得植物的生存環(huán)境片斷化，長期的基因交流困難，最終出現(xiàn)生殖隔離，進而導(dǎo)致植物種群數(shù)量減少。對環(huán)境的適應(yīng)能力減弱是指某種植物的分布區(qū)域狹窄，僅在特定的生存環(huán)境中存在；因為

30、長期的局限于狹窄區(qū)域，難以適應(yīng)外在的分布區(qū)域，競爭能力減弱。總之，導(dǎo)致植物的瀕危因素有很多，為更好的探究和理解植物的瀕危機制。本文將以千層塔為例，從千層塔的地理分布、生態(tài)學特征、生物學特征和繁殖學特征等方面的分析其瀕危機制。4.2 導(dǎo)致千層塔瀕危的因素通過分析本文認為導(dǎo)致千層塔瀕危的因素主要有四個方面：千層塔的繁殖學因素；人類對千層塔的影響因素；千層塔的生態(tài)學因素；自然災(zāi)害因素。4.2.1 千層塔的繁殖學特征與其瀕危機制的關(guān)系千層塔的繁殖學特征是導(dǎo)致其瀕危的最重要原因。自然界的千層塔大多是孢子繁殖，孢子繁殖階段中配子體的成熟所需時間長，導(dǎo)致千層塔的生長周期長，在生長過程千層塔又會受到降雨量、陽

31、光、溫度、土壤環(huán)境、pH等因素的影響，因此導(dǎo)致其成長過程中有較多的不確定性。其次，孢子體的根需要和土壤中的特定的真菌共生，只有形成了根菌才能生長，如果真菌的生存環(huán)境受到影響，則千層塔的生長繁殖則不能正常進行。以上說明了千層塔的繁殖過程對生態(tài)環(huán)境條件的要求較為嚴格，自身的繁殖過程也限制了其資源再生的困難性。因此這是導(dǎo)致千層塔瀕危的最重要原因。4.2.2 千層塔的生態(tài)學特征與其瀕危機制的關(guān)系千層塔主要分布在長江流域以南、東北、云南、貴州及兩廣地區(qū)。在我國，除西北地區(qū)部分省份，層塔群落適應(yīng)于天然常綠闊葉林、針闊混交林、南亞熱帶常綠闊葉林，性喜陰濕，適應(yīng)于海拔3002800米。其生長范圍狹小，再加上對

32、海拔的要求，性喜陰濕使得生存和發(fā)展的空間再度縮小。4.2.3 自然災(zāi)害與千層塔瀕危的關(guān)系近十幾年來，中國快速發(fā)展很多是以犧牲環(huán)境為代價，環(huán)境持續(xù)的惡化，自然災(zāi)害的頻發(fā)，導(dǎo)致千層塔生存環(huán)境的日益縮小。自然災(zāi)害具有不可抗拒的力量，雖然自然災(zāi)害是一個隨機事件，但對千層塔生存發(fā)展卻是致命的。如在分布區(qū)的森林火災(zāi)、洪澇災(zāi)害、地震、暴風雨等的發(fā)生，這對千層塔的危害較嚴重；加上全球氣候變暖等因素，導(dǎo)致了千層塔瀕危。4.2.4 人類活動與千層塔瀕危機制生物多樣性以空前水平喪失的最根本原因在于人類活動，而影響生物多樣性的因素往往是多種因素的綜合。一方面，人類對自然資源和環(huán)境的不合理開發(fā)和利用，具體表現(xiàn)在濫伐、濫

33、采、濫墾等方面，對自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重的破壞，對物種的過度開發(fā)導(dǎo)致生物多樣性減少；外來物種的引入和疾病的傳播，可耕地、森林、草原面積日益減少，物種銳減，土壤退化，水資源枯竭等一系列后果。這些將導(dǎo)致千層塔生存環(huán)境喪失及呈現(xiàn)出片段化，使千層塔間的基因交流困難，最終出現(xiàn)生殖隔離，進而導(dǎo)致植物種群數(shù)量減少；又因大量原始森林遭受到嚴重的破壞，千層塔的原來生存地帶變成了灌叢、草叢，林下的有機質(zhì)豐富的腐殖質(zhì)土壤消失，意味著適合千層塔生存的基質(zhì)消失，這必將對其生長繁殖產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，千層塔的分布地云南和貴州原始森林破壞嚴重，水土流失，使得千層塔賴以生存的陰濕環(huán)境不復(fù)存在，導(dǎo)致其只能散亂的

34、分布在森林中。另一方面，千層塔中的主要成份石杉堿甲、黃酮苷等，具有特殊藥效。有效成份黃酮類化合物具有增強免疫力、抗菌、抗氧化等功能，另一種成份石杉堿甲更是一種高效可逆的膽堿抑制劑，其藥理作用表現(xiàn)在可以增強學習、提高記憶力，保護大腦缺氧、血管性癡呆，抗自由基。目前千層塔的臨床應(yīng)用病狀有重癥肌無力，老年性記憶衰退，缺血損傷。由于千層塔的特殊功能使得供應(yīng)的缺口越來越大，缺口大引起了該藥材資源價格的暴漲，又加速了千層塔自然資源的迅速消耗20。千層塔植株矮小，且生長周期長，野生資源有限；人類活動例如對森林資源的大面積破壞，森林火災(zāi)的發(fā)生更加加劇了千層塔資源的瀕危。4.3 千層塔的保護對策4.3.1 就地

35、保護就地保護是近年來生物學研究的重點，是指在原來的生存環(huán)境中對瀕危物種進行保護，也就是保護自然生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)環(huán)境中受到威脅的動植物種類，這是一種最為有效的保護措施。要保護千層塔就要注意其生存自然環(huán)境的保護和生態(tài)系統(tǒng)的保護，對于生存環(huán)境受到損害的要恢復(fù)到原來的最適合生境所需要的條件。就地保護是千層塔保護對策中最有效的方式，通過就地保護來促進野生種群的自我恢復(fù)，進而擴大種群的數(shù)量21。在對千層塔就地保護是應(yīng)注意以下幾點：第一，必須消除人類活動對瀕危千層塔生存環(huán)境的破壞，不能亂砍亂伐，尤其是對千層塔的分布區(qū)域，需要加強監(jiān)管力度。對于大量挖掘千層塔作為盈利手段的的行為，應(yīng)該通過相關(guān)法律來進行約束，

36、在保護區(qū)內(nèi)建立保護監(jiān)管制度，在千層塔分布的旅游區(qū)內(nèi)，需要加強對游客的管理，要主動地將珍稀瀕危植物保護工作進行宣傳，引導(dǎo)大眾對瀕危植物的關(guān)注；第二，由于生態(tài)環(huán)境破壞而導(dǎo)致千層塔處于瀕危的地區(qū)，則應(yīng)該停止對生態(tài)環(huán)境的破壞行為；第三，在千層塔的主要分布區(qū)建立多個自然保護區(qū)，這些自然保護區(qū)的建立為千層塔的就地保護創(chuàng)造了良好的條件。第四，人為適當?shù)母蓴_以改善群落環(huán)境，增加種群競爭力，促進種群的更新。例如人工有科學的種植毛竹，而毛竹的生長則有利于千層塔的繁殖，毛竹下的溫度、濕度、陽光等生態(tài)條件是適合千層塔生長發(fā)育的。4.3.2 遷地保護有些物種因為種種原因（日益增長的人為干擾，自然災(zāi)害頻發(fā)等）無法進行就地

37、保護或者現(xiàn)階段該物種殘余的種群很小，面臨的滅絕的威脅很大，這時人們對其進行遷地保護。通過遷地保護有利于進一步開展對千層塔的種群動態(tài)、致瀕機制、種群的生存能力等各項研究，將就地保護和遷地保護兩者相結(jié)合，并做好相應(yīng)的宣全工作，加強公眾對瀕危物種保護的意識。千層塔只要分布在長江流域以南、東北、云南、貴州及兩廣部分地區(qū)，適應(yīng)的海拔為3002800米，生存空間相對狹小，大部分千層塔均生長與毛竹林下；另外千層塔的分布地層現(xiàn)出片段化。面對上述情況，有必要對千層塔進行遷地保護。遷地保護時對千層塔的生長、發(fā)育、繁殖等方面進行研究，從而為保護野生千層塔提供依據(jù)。通過遷地保護培育出的千層塔繁殖后代補充自然環(huán)境中的種

38、群數(shù)量。4.3.3 完善瀕危植物保護的相關(guān)法律制度和強化執(zhí)行力度我國已頒布瀕危植物保護的相關(guān)法律制度有森林法、草原法、環(huán)境保護法、野生藥材資源保護的原則、自然保護綱領(lǐng)等。這些法律和文件的頒布是我國自然保護走向制度化、法律化的表現(xiàn)，必將對亂砍亂伐、破壞生態(tài)環(huán)境的行為有所遏制。在1987年我國頒布的重點保護野生植物名錄促進了大眾對我國野生植物保護的了解。雖然我國已存在較多的瀕危植物保護法律但是仍然不夠完善，迄今還沒有一部專門的瀕危植物保護法規(guī)，一些法律尚缺乏實施細則等配套的法規(guī)22。另外執(zhí)法力度不夠，沒有真正的做到有法必依，執(zhí)法必嚴，因此在今后需要強化瀕危植物保護法律的執(zhí)行力度。4.3.4 加強公

39、眾對瀕危植物保護意識的宣傳和教育目前我國的大多數(shù)民眾對于瀕危植物的認識嚴重缺乏，甚至不知道什么是瀕危植物，更談不上對瀕危植物的保護。面對這種情況，非常有必要在瀕危植物保護區(qū)對公眾進行瀕危意識的宣傳和教育，這種意識的宣傳和普及需要定期的舉行，讓公眾形成一種習慣；要普及瀕危植物保護的相關(guān)法律，讓公眾認識到破壞瀕危植物的嚴重后果。4.3.5 離體保存基因庫的建立離體保存基因庫的研究興起于1970年，該技術(shù)是利用千層塔種子、根、花粉、葉等器官來貯藏資源。野生千層塔保存基因庫，便可長期保存以滿足將來研究的需要。人工控制的條件下對種子的保存，可以延長種子的衰老過程，進而延長了種子的壽命。當面對巨大的自然災(zāi)

40、害，人類過度的開發(fā)和利用時，避免了整個物種的滅絕。當前超低溫保存法正在研究中，相信在不久以后這項技術(shù)將會更加成熟，對離體保存基因庫發(fā)揮重要的作用。4.3.6 加強對千層塔人工繁殖的探索在自然環(huán)境中千層塔大多數(shù)是通過孢子繁殖，孢子的萌發(fā)周期長，生長緩慢。自然環(huán)境中的千層塔數(shù)量往往不能滿足市場的需求。因此必須積極探索千層塔的人工繁殖方法，將組織培養(yǎng)技術(shù)、扦插生根技術(shù)廣泛應(yīng)用于千層塔的人工培育，解除其瀕危現(xiàn)狀。在人工繁殖千層塔方面的研究雖然我國已經(jīng)取得了不少成果。但是應(yīng)用于實踐大面積的培育千層塔還有一定的障礙，還需要加強對千層塔人工繁殖的探索，這是今后發(fā)展的重點。4.3.7 加強對千層塔的科學研究近

41、50年來，由于保護力度不夠，導(dǎo)致我國許多植物已處于瀕危狀態(tài)，我國受威脅的物種可能占整個總種數(shù)27000種的15%20%,比世界水平高出10%14%。其中，裸子植物大約有85種處于瀕危狀態(tài)；大約有480種被子植物受到各種威脅，并且已有200種植物滅絕。面對日益嚴峻的情形，僅僅是就地保護和遷地保護是不夠的，必須積極開展植物致瀕機制和生態(tài)學相關(guān)方面的研究，加強對瀕危植物的繁殖技術(shù)研究、利用科學技術(shù)進行人工模擬實驗。例如南京植物園提出的植物遷地保護模式并建立了省級遷地保護重點實驗室；西雙版納熱帶植物園對瀕危植物遺傳多樣性的研究等，對千層塔同樣可以借鑒上述的保護模式，同時通過創(chuàng)新研究自己的保護方式方法。

42、4.3.8 強化保護力度千層塔的分布點一般為偏僻的高海拔地帶，由于各種條件的限制，導(dǎo)致很少會采取主動采取保護措施。因此急需對千層塔進行定期的監(jiān)測，必須要加強保護力度。盡快完善保護區(qū)管理人員所需的設(shè)施設(shè)備，調(diào)動更多的管護人員。5 結(jié)論與展望本文首先通過對瀕危植物保護生物學的基本概念的梳理，建立瀕危植物保護機制的基本知識框架，在此基礎(chǔ)上，分別從千層塔的地理分布、生態(tài)學特征、生物學特征和繁殖學特征等方面研究千層塔的致瀕機制，提出對千層塔的瀕危保護措施。千層塔的有效成份石杉堿甲是一種高效膽堿酯酶抑制劑，因為石杉堿甲在醫(yī)療應(yīng)用上的特殊作用且自然中野生千層塔的資源總存儲量少，加上長期以來的采掘挖去導(dǎo)致其瀕危。對千層塔的人工快速繁殖必將是今后研究領(lǐng)域的方向和重點。盡管目前國內(nèi)學者在人工快速繁殖千層塔方面的研究工作取得一些成果，但是對千層塔孢子繁殖的條件，成熟周期長等問題還需進一步深入探索，另外千層塔的組織培養(yǎng)、千層塔試管苗、千層塔的內(nèi)生菌和千層塔的細胞培養(yǎng)是今后研究和發(fā)展的重點。6 參考文獻1 Li A，Ge S.Adance