全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 31(1)：87— 91 2011年 1月
DOI：10．3969／j．issn．1000—3142．2011．01．018
海南蛇足石杉株龄及年生长量研究
王德立1，一，齐耀东1，2*，魏建和 ，2，冯锦东 ，2
(1．中国医学科学院、协和医学院药用植物研究所海南分所 ，海南 万宁 571533；
2．海南省南药资源保护与开发重点实验室，海南 万宁 571533)
摘 要：蛇足石杉因含有丰富的石杉碱 甲而引起广泛关注 ，需求巨增 ，但该植物生长缓慢 ，野生资源濒临灭
绝，且人工培植相关技术尚未成熟。为保护野生资源及今后开展繁育研究工作，需进一步了解蛇足石杉的生
物学特性。据此开展了对海南蛇足石杉天然群体的调查，调查内容主要涵盖芽胞层数、层间距、株高及环境条
件等 结果表明，芽胞逐年产生，集中分布于分枝顶端，其层数可作为判定株龄的重要指标；生长半年的幼苗
平均高度为 1．42 cm，幼株3年生长高度平均为 7．94 cm；而成株生长相对稳定，平均年生长量在2．O～2．5 cm
之间。根据株高及芽胞(或芽托)层数可判定成株株龄为芽托层数+3。
关键词：蛇足石杉 ；芽胞 ；芽托 芽胞幼苗
中图分类号：Q945 文献标识码 ：A 文章编号 ：100O一3142(2O11)01-0087—05
Studies on the ages and annual growth of
月 perzia ：errata from Hainanl s H
WANG De-Li ，QI Yao-Dong1，2 ，WEI JiawHeI ，FENG Jin-Dong ，
(1．Hai~wbramh Institute of Medicinal Plant Development，Peking Union Medical Colege& Chinese Academy
ofMedical Sciences，Wanning 571533，China；2．Hai~n Provincial Key Laboratory of Resources
Conservation and Development of Southern Medicine，Wanning 571533，China)
Abstract：Huperzia serrata is wel known worldwide because of it’S Hup A．The requirement of this plant is in—
creasing rapidly．It grows slowly in habitat and its wild resource storage is limited to meet a need．Now the cultiva—
tion process has not been established successfully．So it is necessary tO study further the biological characters of H．
serrata in order to protect the wild resource and cultivate in plantation．Then the authors investigated the natural
populations in Bawangling Nature Reserve of Hainan Province．The investigation items included mainly gemma lay—
ers，distance between two adjacent layers，plant height and environments．The results showed gemma layer was an
important factor to make sure the age of plant because it presented on top of shoot annualy．The average height of
gemmlings for half a year was 1．42 cm，and the young plant grew for 3 years to 7．94 cm high on average．But the a—
dult plants grew annually from 2．0cm tO 2．5 cm longitudinaly．Therefore，the age of adult H．serrata plant from
gemma was leaf layers+ 3 according to the plant height and gemma or gemmiphore layers．
Key words：Huperzia serrata；gemma；gemmiphore；gemmling
蛇足石杉(Huperzia serrata)，又名千层塔，隶
属石杉科(Huperiaceae)，为一种低矮草本拟蕨类植
物。20世纪 8O年代从蛇足石杉中成功分离得到一
种生物碱一石杉碱甲(Hup A)，该成分可抑制乙酰
收稿日期 ：2010-03—21 修回日期：2010-08—10
基金项目：国家科技支撑计划项目(2007BAI27B01)；中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2007HNB003)；海南省 自然科学基金(309132)
[Supported by the National Science＆Technology Pilar Program of China；Basic Research Project of State I．evel Research Institute(2007HNB003)
the Natural Science Foundation of Hainan Province(309132)]
作者简介：王德立(1979一)，男 ，山东单县人，硕士，主要从事药用植物栽培，(E～mail)wdll01@sina．corn。
通讯作者(Author for corespondence，E—mail：ydqi@implad．ae．on)
88 广 西 植 物 31卷
胆碱酯酶活性，成为治疗早老性痴呆(AD)的潜在药
物之一(Ma等 ，2006)。随着对 石杉碱 甲研发 的深
入及药物生产的增加，它的生产原料——蛇足石杉
的市场需求也随之增加。然而由于该植物野生居群
分布星散，资源匮乏 ，加之人 口增长与社会的发展引
起栖息地遭到破坏等原因，依赖 于野生资源提取石
杉碱甲来满足需求必然遭遇供应量不足的瓶颈。若
不加以保护 ，该野生资源将遭到毁灭性破坏 ，甚至灭
绝。由于资源限制，已开展 了对石杉碱 甲的人工合
成研究，但合成物质活性低，毒副作用大，且合成步
骤繁琐，成本较高，难以满足社会需求(余红英等，
2002)。
早在2O世纪 7o年代就开始了对蛇足石杉分类
的研究工作，报道了蛇足石杉物种的分类问题及在
全世界的分布 ，明确了该种属于石杉科石杉属 ，主要
分布于亚 洲、大洋 洲及 中美 洲 等 (秦 仁 昌，1981；
Zhang等，2000；杨纯瑜，1982)。在中国，蛇足石杉
主要分布于长江以南各省，其它地区有零星分布，其
天然群体具有分布广泛、呈簇生长的特点，其群体的
生长环境千差万别 (吴荭等 ，2005)。生长环境影响
植物的药用价值，源自不同分布群体的植株，其主要
成分含量存在差异。对来自中国不同省份的蛇足石
杉进行分析发现，石杉碱甲含量在地区间差异明显，
即使同地区材料，根、茎、叶等不同器官中石杉碱甲
含量也存在明显差异(Ma等，2005；汉元等，2009；
郭水良等，2006)，但引起这种差异的原因尚待研究。
石杉碱甲在蛇足石杉中的含量较低，通常约万分之
几至万分之十几，若实现药品的大量生产，则需要巨
大的原材料储量。再者，通过对蛇足石杉生物碱深
入研究，石杉碱类物质逐步被发现和分离(Tan等，
2003)，从而增加了对蛇足石杉的需求。在中国，对
该植物认识逐渐深入，宣传力度也在加大，但掠夺式
采挖仍较严重，野生资源急剧减少，对原本并不丰富
的资源造成严重破坏，开展资源保护与繁育研究已
势在必行。
近几年，对蛇足石杉人工培植技术的研究也逐
步开展，如利用组织培养进行快速繁殖(沈晓霞等，
2002)，利用孢子或扦插进行人工培植等(李娜等，
2007)，以芽胞为繁殖材料培养出幼苗(曾汉元等，
2008)，但目前相关的培植研究工作尚处于试验阶
段。Ma等(2006)指出试管培养可能是解决资源短
缺问题的重要方式，但该方法仍处于研究中。截止
目前，规模化生产的诸多技术难题尚待解决，人工培
植一直难以成功，其中一个重要原因在于缺乏对天
然群体中蛇足石杉 的繁育、生长特性的了解及对生
态环境的掌握 。仅就生长特性而言 ，其 中的植物生
长年限的确定 ，目前尚元明确的研究报道 ，大多局限
于对植株粗略估计，缺乏科学性，从而导致资源浪
费。尽管对蛇足石杉近缘物种有过一些研究 ，如对
同属植物长柄石杉 (Huperzia javanica)年生长量
的研究(王小理等 ，2007)和石松科(Lycopodiaceae)
植物形态和生长速率的研究 (Primack，1973)等，但
结果表明植物年生长量在物种间存在差异。
开展蛇足石杉株龄确定方法的研究对深入 了解
该植物生物学特性，确定采收时期及繁育研究有重
要意义。因此作者对海南霸王岭自然保护区的蛇足
石杉天然群体进行了详细的样方调查，以明确自然
条件下蛇足石杉株龄与年生长量，亦为今后开展蛇
足石杉的资源保护和野生抚育工作打下基础。
1 材料与方法
1．1研究地点
海南省昌江县霸王岭自然保护区位于 l8。50 ～
19。11 N，109。03 ～109。17 E。全年受海洋性热带
季风气候影响，通常有干湿季之分，雨季从每年 5～
1O月，干季从 1O月至次年 4月，年均气温 21．3℃
左右，年均降雨量 1 750 mm左右。调查样地位于
海拔 l 300 1TI处的热带山地常绿矮林内，样地坡度
为 10。～15。，其母质为花岗岩，土壤为砖红壤。伴生
植物在乔木层和灌木层主要有栎属(Quercus sp．)、
厚皮香 (Ternstroemia gymnanthera)、毛棉杜鹃
(Rhododendron klossii)、海南五针松(Pinus fe~e-
liana)等植物，在草本层主要为一些真蕨类和苔藓
植物。
1．2方法
1．2．1株龄估计 蛇足石杉为多年生拟蕨类植物，
二歧分枝，叶片螺旋状排列，芽胞生长于分枝顶端为
重要的繁殖器官。源 自芽胞的植株生长阶段主要包
括幼苗(即生长 1年以内的芽胞幼苗)、幼株(生长阶
段处于幼苗和成株之间的植株)和成株(产生孢子囊
的植株)。蛇足石杉芽胞产生晚于孢子，芽胞通常在
每年的3～4月产生于分枝顶部，每个分枝通常均同
时产生，可能数量不同。芽胞与芽托一起于生长植
株上，二者具数量对应关系，芽胞脱落后，芽托残留
于植株上多年不脱落，因此芽胞或芽托是判断株龄
1期 王德立等 ：海南蛇足石杉株龄及年生长量研究 89
的较好依据。此外，本研究将来 自芽胞的幼苗称为
芽胞幼苗(gemmling)。
2008年 12月 至 2009年 4月对海南蛇足石杉
野生群体中来 自芽胞的幼苗生长过程进行了 6个月
的观测，并测定 62株幼苗高度 h ，并计算其加权平
均值 fi=(三f,h )／( )，其中 为幼株高度，
为hi的频度。结合幼株高度进而推算出该类植株
的生长年限 ，n。一Hn／(2h)。由于植株每年产生
芽托一层，因此其株龄 N为在幼株株龄的基础上加
上芽托层数 ，即 N一 。+ 。
1．2．2海南蛇足石 杉群体 调查 在约 100 m。蛇足
石杉天然群体中随机设立 0．5 mX 0．5 m的样方 36
个，调查指标包括幼株和成株高度 H 、芽托(芽胞)
层数 、芽托(芽胞)层间距 L 。对调查株高数据用
SPSS13．0和 Excel 2007联合处理。根据 1．2．1中
公式计算成株生长高度加权平均值 ，其中 为芽
托层数 ，并进行方差分析和多重 比较。同时对调查群
体中的蛇足石杉植株用尼康相机 450D进行拍照。
2 结果与分析
2．1蛇足石杉幼株株龄的确定
根据表 l可知，62株生长半年的幼苗高度加权
平均值为 1．42 cm，标准差为 0．43 cm。根据样方调
查结果得出幼株平均高度为 7．94 cm(图2)，据此计
算幼株的平均生长时间约为 3年。
表 1 生长半年的幼苗高度与频度
Table 1 The height and frequenee of half year old plants
项 目Item 值 Value
高度 Height 0．5 0．6 0．8 0．9 1．0 1．1 1．2 1．3 1．4 1．5 1．6 1．7 1．8 2．1 2．3 2．5 2．6
频度 Frequence 1 1 1 1 7 8 7 4 5 7 3 6 4 3 2 1 1
图 1 蛇足石杉孢子体形态
Fig．1 Morphology of Huperzia serrata
1．一次分枝；2．二次分枝；a，b，c芽托(标有相同字母的芽托产生时期相同即同层芽托，同分枝上相邻两级芽托间的距离为芽托(芽胞)间距)。
1．first branch；2．second branch；a，b，c．gemmiphore(gemmiphore with the same leter bring in same period(the same layer gemmiphore)
gemmiphore distance is the space of two adjacent gimmphore layers)．
2．2植株生长式样和年生长量
2．2．1植株生长式样 蛇足石杉为二歧分枝植物
(图 1：1，2)，芽胞产生于分枝顶部 ，芽胞脱落后芽托
(图1：a，b，c)可残留于植株上数年，可作为判断株
龄的依据。多年生植株一般于每年 2～4月于植株
顶部产生嫩绿色相对较大的叶片，长、宽分别约 1．5
cm和 0．5 CITI，随后产生芽胞及芽托，接着产生小叶
(长、宽分别约为 1．0 cm和 0．3 cm)。叶片生成的
同时在叶腋处有绿色孢子囊产生。通常于每年 9～
12月，孢子囊由绿色逐渐变为黄色，12月至翌年 1
月孢子囊开裂，孢子散落。而芽胞通常于 8～1O月
份脱落，多分布于植株周围，不久萌发成新植株。芽
胞脱落后芽托残 留于植株上。
2．2．2植株年生长量 多数植株每年产生芽胞一
次，靠近茎基部的芽胞或芽托产生较早，将芽托(芽
胞)按植株从下至上的顺序分为不同的层数。对调
9O 广 西 植 物 31卷
查的 552组芽托层间距结果进行方差分析和多重比
较，结果见表 2。
调查发现天然群体中蛇足石杉芽托层数均未超
过 7。植株由幼苗生长值至幼株平均年生长高度为
2．84 cm，由样方调查的幼株高度计算约 3年的平均
生长高度为 7．94 em。生长至成株出现芽胞后，其
增长幅度有所降低 ，根据统计 1～6层芽胞的年增长
幅度分别为 ：2．41、2．39、2．2I、2．06、2．46、2．42 cm
(图 2中横坐标 1～6)。从芽胞第一层至第七层 ，每
年株高增长的幅度整体变化趋势为：3层和 4层增
长幅度较小，分别为 2．21、2．06 cm，其它层数明显
高于此，但其它层数之间没有显著差异(表 2，图2)。
这表明蛇足石杉年生长量基本一致，尽管有些年份
出现生长缓慢的情况，这可能缘于环境因素所致。
在孢子体整个生长过程中，植株幼苗至幼株阶段生
长速率较快 ，而产生芽胞后即成株的生长速度相对
稳定。其中第 4层芽胞时期植株生长相对较慢，是
孢子体时期生长最慢的阶段，此后成熟植株又恢复
通常的生长速度。出现的生长极为缓慢的情况可能
由于当年恶劣的 自然环境 ，而这种大多年份基本一
致的年生长量可能源自该物种的遗传特性。
表 2 不同层间距方差分析及多重比较
Table 2 Variance analysis and multiple comparison of
distances between different gemmiphore(gemma)layers
芽胞层数
GeiilIilae
lavers
显著性概率(Sig．)
注： 显著性概率(P％0．05)；1．第 1、2层芽托间距；2．第 2、3层
芽托间距 ；3．第 3、4层芽托间距 ；4．第 4、5层 芽托间距 ；5．第 5、6
层芽托间距 ；6．第 6、7层芽托间距 。
3 讨论
3．1蛇足石杉株龄的确定
由于无法形成年轮，长期以来一直没有广泛普
遍适用的方法准确测定多年生草本植物的生长年
龄，而往往只能根据不同的种类选择不同的处理方
法。石杉类植物株龄的估算与测定已有简单报道，
王小理等(2007)研究长柄石杉芽胞时曾提及芽胞或
芽托可能是判断株龄的依据，并对其株龄进行了推
测 。根据这个提示 ，作者对海南省霸王岭分布的蛇
足石杉种群做了深入调查，发现了蛇足石杉的芽胞
层数与株高及株龄 的相关关系。
来自芽胞的幼苗具较快的生长速率，与孢子繁
殖不同，无需经历孢子的萌发和配子体的形成，因此
来源不同的幼苗可能会有不同的生长速率。海南霸
王岭属热带雨林地 区，温度较高，雨量充沛，其它地
区环境与海南差异较大，这可能导致其它群体植株
并非每年均产生芽胞或 1年产生多次 ，以至于造成
以此判定株龄存在偏差，或者其它地区植株来自不
同的繁殖方式，其生长速度差异较大，应根据当地环
境条件和主要繁殖方式等综合考虑。本研究通过对
海南霸王岭野生蛇足石杉株高、芽托(芽胞)层数、分
枝数等调查及分析发现，对于成熟孢子体，可据此推
断其植株株龄为芽托层数+3。近年来 ，对蛇足石杉
中石杉碱甲含量研究逐渐深入和全面，特别是测定
不同地区材料中石杉碱甲含量的研究较多(Ma等，
2005；郭水良等，2006)，但均未明确蛇足石杉株龄，
在今后研究中若能在明确材料生长年限的基础上测
定石杉碱甲含量或者进一步明确石杉碱甲含量随株
龄的积累动态 ，方可减小误差 ，有利于提高研究结果
的准确性和真实性，也利于适时采收。
o
焉
● 一
口
厘
Ⅱ【I!
芽托层数 Gemmiphore IayerS
图 2 株高随芽胞层数的年生长量
Fig．2 The annual growth height with
the layers of gemma
3．2植株生长模式及生长量
蛇足石杉为多年生革本植物，野生环境中可生
长 10年以上，生长速度较为缓慢。产生孢子前的早
期阶段生长相对较快 ，产生孢 子后植株生长相对稳
定 ，年生长量在 2．0～2．5 crl之问，不同年份之间略
有差异。但对植株多年平均生长量调查发现第 4、5
层芽胞植株生长显著低于其它阶段(表 2，图 1)，该
3 5 2 5 5 0
2 1 0
0
6
^
0
0 6
1 2
0 1
O O
6 0 O
1 9 7
1 O 3
0 O 0
2 O 3 O
2 O O o
0 O 6 9
0 0 O 0
鹞 ∞ ∞ 心
6 O O 7 4
0 O O O 0
2 3 4 5 6
王德立等 ：海南蛇足石杉株龄及年生长量研究 91
现象的产生可能不是源于植物的遗传特性，源自当
年生长环境可能性较大。海南产蛇足石杉除个别年
份外 ，大部分年份生长量基本一致 ，这表明了该物种
在海南的生长特性 ，但 蛇足石杉在 中国的分布极为
广泛 ，北 自黑龙江，南至海南 ，这种巨大环境差异是
否对其生物学特性产生明显影响以及产生怎样的影
响则需要进一步的研究。深入研究环境对蛇足石杉
年生长量研究可为将来实现该物种 的野生抚育 ，扩
大其产量提供重要 的方法学理论基础。
王小理等(2007)研究了长柄石杉植株的年生长
情况，并对其年生长量进行了调查，指出其纵向年生
长量在 1．5～2．5 C1TI之间，蛇足石杉成株年纵向生
长量在 2．0～2．5 cm之间，两者虽为同属近缘种，前
者幼株生长情况未见文献报道，而后者幼株生长高
度为 7．94 cm。前者年生长幅度范围较后者大，这
可能因为环境因子 的差异造成，亦可能是两者遗传
差异，或者二者的协同作用，对此有待深人研究。本
文研究了蛇足石杉的年生长量 ，通过测定芽托层数
和株高，可推算出成株株龄，该结论将会对合理取样
以及对今后规模化生产中合理采收有指导意义。在
蛇足石杉野生资源相对匮乏而规模化生产尚未实现
的今天 ，进一步了解其植株 的生 长特性有利于野生
抚育和可持续发展 。
参考文献：
李娜，陈均，承曦，等．2007．真菌对蛇足石杉扦插生根的影响及
其机理研究[J]．江苏农业科学，(5)：181—184
沈晓霞，俞旭平 ，盛束均，2002．千层塔茎尖组织培养灭菌方法
的研究EJ-]．中国中药杂志 ，27(6)：458-459
杨纯瑜．1982．国产石杉科 ，石松科药用植物的分类 、分布和药
用价值[J]．植物分类学报 ，20(4)：445—451
Ching RC(秦仁昌)．1981．The taxonomy of Chinese Lycopodiac—
ese 1(中国石松科的分类Ⅱ)[J-1．Acta Bot Yunnan(云南植物研
究)，3(1)：29l-305
Guo SL(郭水 良)，Li PL(李沛玲)，Li SJ(李似姣)eta1．2006．On
determination of Hup A content in Huperzia serrata and tom—
parison with populations from different areas(石杉碱 甲的含量
测定方法及在蛇足 石杉 不同产地居群 中的含量 比较)[J]．J
ZhejiangNormal Univ：NatSci Edi(浙江大学学报 ·自然科
学版)，29(2)：177—180
Ma XQ，Tan CH，Zhu DY，et a1．2005．Is there a better source
of Huperzine A than Huperzia serrata Huperzine A content of
Huperziaceae species in China[J]．J Agric Food Chem，
53：1 393— 1 398
Ma XQ，Tan CH，Zhu DY，et a1．2006．A survey of potential hu—
perzine A natural resources in China：The Huperziaceae[-J~．J
Ethnopharmacol，104：54— 67
Primack RB．1973．Growth patterns of five species of Lycopodium
[J]．Amer J，63(1)：3—7
Tan CH，Ma XQ，Zhou H，Jiang SH，et a1．2003．The novel hy-
dropemxylated Lycopodium alk~oid from Huperzia serrata[J]．
ActaBot Sin，45：118— 121
Wang XL(2Edx理)；Li wK(黎万奎)，Zhou JY(周吉燕)．2007．
Morphological study on gemmae and gemmalings of Huperzia
jaz~nica(Huperziaceae)(长柄石杉芽胞及芽胞植株形态研究)
[J-I．Acm Bot Yunnan(云南植物研究)，29(5)：521—526
Wu H(吴荭)，Zhuang P(庄平)，Feng ZB(冯正波)，et a1．2005．
Resource investigation and assessment of Huperzia serrata(中
国蛇足石杉资源调查与评估)[J]．J Nat Res(自然资源学
报)，20(1)：59—67
Yang CY(杨纯瑜)．1990．The classification system of Lycopodiales
fromChina(中国石松 目植物的分类系统)[J]．BulAcademy
Military Med＆ (军事医学科学院院刊)，14(4)：269-275
Yu HY(余红英)，Sun YM(孙远 明)，Yang YS(杨跃生)．2002．
Studies on alkaloids from Huperzia serrata(蛇足石杉生物碱的
研究)[J]．Shizhen Trod Chin Drugs Med(时珍国医国药)，3
(3)：176～ 179
Zhang LB，Kung HS．2002．Taxonomy of the genus Huperzia
Bernh．(sen．str．)sect．Serratae(Rothm)Holub in ChinaEJ]．
Acta Phytotax Sin，38(1)：13—22
Zeng HY(曾汉元 )，Zhang WB(张伍佰 )．2008．Studies on the
propagation of medicinal fern Huperzia 5erTati(药用植物蛇足
石杉的应用繁殖)[J]．J Huaihua Univ(怀化学院学报)，27
(8)：4—6
Zeng HY(曾汉元)，Zhang xC(张学春)．2009．Determination of
the content of Huperzine A in Huperzia serrata from three dif—
ferent population of Huaihua region，Hunan Province(怀化地区
蛇足石杉三个居群的石杉碱 甲含量 的测定)[J]．J Huaihua
Univ(怀化学院学报)，28(11)：26—28