起源時間
根據文獻記載,保存下來的最早的薯益科植物化石為發現于始新世地層中的DioscoeralyelilFritel,這說明至少在白垩紀末,該屬就已存在,因此其起源時間就可能追溯到更早的時期。根據大陸漂移說,二叠紀時地球上隻有一個聯合古陸,隻是自三叠紀起該大陸開始分裂,至白垩紀末各大陸基本分開;又加上各大陸之間(尤其是亞洲與美洲之間、非洲與美洲之間)幾乎沒有共同種類(除黃獨D.bulbifearL.等個别廣布種之外),因而該科植物的起源應遠在聯合古陸分裂之前。
此外,該科一些植物具單溝花粉粒、具與毛食類植物相同生源的甾體化合物、具有與馬兜鈴科中的一些植物(如Asarum)相同類型的篩分子質體、具雙子葉植物類型的葉片等都說明了該科的原始古老性,它們的祖先很可能在被子植物發生過程中很早就已出現了,并可能與現代雙子葉植物中比較原始的類群(如馬兜鈴目等)存在一定的關系。
形态特征
中文名:薯蓣科
拉丁名:Dioscoreaceae
纏繞草質或木質藤本,少數為矮小草本。地下部分為根狀莖或塊莖,形狀多樣。莖左旋或右旋,有毛或無毛,有刺或無刺。葉互生,有時中部以上對生,單葉或掌狀複葉,單葉常為心形或卵形、橢圓形,掌狀複葉的小葉常為披針形或卵圓形,基出脈3-9,側脈網狀;葉柄扭轉,有時基部有關節。花單性或兩性,雌雄異株,很少同株。花單生、簇生或排列成穗狀、總狀或圓錐花序;雄花花被片(或花被裂片)6,2輪排列,基部合生或離生;雄蕊6枚,有時其中3枚退化,花絲着生于花被的基部或花托上;退化子房有或無。雌花花被片和雄花相似;退化雄蕊3-6枚或無;子房下位,3室,每室通常有胚珠2,少數屬多數,胚珠着生于中軸胎座上,花柱3,分離。果實為蒴果、漿果或翅果,蒴果三棱形,每棱翅狀,成熟後頂端開裂;種子有翅或無翅,有胚乳,胚細小。
本科的模式屬:薯蓣屬 Dioscorea L.
本科約有9屬650 種,廣布于全球的熱帶和溫帶地區,尤以美洲熱帶地區種類較多。我國隻有薯蓣屬 Dioscorea L. 約有60種。
下級分類
薯蓣屬
Dioscorea L.
纏繞藤本。地下有根狀莖或塊莖,其形狀、顔色、入土的深度、化學成分因種類而不同。單葉或掌狀複葉,互生,有時中部以上對生,基出脈3-9,側脈網狀。葉腋内有珠芽(或叫零餘子)或無。花單性,雌雄異株,很少同株。雄花有雄蕊6枚,有時其中3枚退化;雌花有退化雄蕊3-6枚或無。蒴果三棱形,每棱翅狀,成熟後頂端開裂;種子有膜質翅。細胞染色體基數為10,因種類不同染色體有四、六、八、十倍體。花粉粒的形态基本上可分為二種類型,根狀莖組為單溝型,而其他各組為雙溝型。
本屬的模式種:薯蓣 Dioscorea sativa L.
本屬約600多種,廣布于熱帶及溫帶地區;我國約有49種,主産西南和東南部,西北和北部較少。
1、闆磚薯蓣
Dioscorea banzhuana Pei et C. T. Ting
纏繞草質藤本。根狀莖橫生,圓柱形,彎曲,不規則分枝,外皮深褐色,粗糙,幹後有深皺紋。莖左旋,光滑無毛。單葉互生,葉片薄膜質,兩面光滑無毛,莖基部葉為掌狀裂葉,長8-13厘米,寬7-15厘米,基部深心形,邊緣不等大小的3-5裂,裂片頂端通常鈍圓,葉柄基部通常有刺;頂端葉片為卵狀披針形,基部廣心形,截形或圓形,邊緣全緣或微波狀。花單性,雌雄異株。雄花有梗,長約2毫米,單生或2-4朵聚成小傘狀,再組成總狀花序,花序分枝又呈圓錐花序;雄花通常不全部發育,花被長約2毫米,呈漏鬥狀,頂端6裂,裂片卵圓形,花開時不平展;雄蕊6枚,着生于花被管基部,花藥個字形着生。雌花序與雄花序相似。蒴果三棱形,每棱翅狀,近半圓形,長1.5-1.8厘米,寬0.8-1.2厘米;種子通常每室2枚,着生于每室中軸中部,成熟後四周有薄膜狀翅。花期8-10月,果期9-12月。
産雲南蒙自。常生于海拔1550米左右的山坡稀疏喬灌木林中。模式标本采自雲南蒙自芷村。
2、柳葉薯蓣
Dioscorea lineari-cordata Prain et Burkill
纏繞草質藤本。塊莖長圓柱形,垂直生長,外皮幹時淡土黃色或棕黃色,斷面白色。莖較細纖,無毛,右旋。單葉,在莖下部的互生,中部以上的對生;葉片紙質,線狀披針形至披針形或線形,長5-15厘米,寬0.8-2.5厘米,頂端漸尖,基部圓形、微心形至心形,有時箭形,兩面無毛,背面常有白粉,基出脈5-7。葉腋内有珠芽。雄花序為穗狀花序,長2-5厘米,2至數個或單個着生于葉腋;雄花的外輪花被片為卵狀寬橢圓形或寬卵形,長約2毫米,頂端鈍,内輪為倒卵狀橢圓形,稍小而薄;雄蕊6。雌花序為穗狀花序,單生于葉腋;雌花的外輪花被片為寬卵形,長約1毫米,内輪為倒卵形,較小;有退化雄蕊。蒴果不反折,三棱狀扁圓形,長1.5-2厘米,寬2-3厘米;種子着生于每室中軸中部,四周有膜質翅。花期6月,果期7月。
産湖南、廣東、廣西東部。生于海拔400-750米的山坡灌叢或疏林中。模式标本采自廣西梧州。
3、丁字形毛組
Sect. Combilium Prain et Burkill
産東南亞和馬來西亞,廣泛栽培,也有野生的。
塊莖供食用。
4、周生翅組
Sect. Enantiophyllum Uline
單葉,全緣,對生或互生。雄花序為穗狀花序,單生或簇生于葉腋,或排列呈圓錐狀;雄花小,無柄,單生;花被片離生,内凹;雄蕊6,少數3,花藥内向。雌花序為穗狀花序,單一或分枝,1-3個着生于葉腋。蒴果不反折。細胞染色體基數x=10(2n=40、60、80、100、120)。花粉粒扁球形,兩端平截,雙溝,外壁網狀紋飾。除薯莨的塊莖富含鞣質外,其餘各種均含粘液質,尿囊素、膽堿、精氨酸、澱粉酶、蛋白質、脂肪、澱粉。
主要分布于非洲和亞洲熱帶;我國約有14種、5變種,分布于黃河以南,尤以華南及西南地區種類較多。
塊莖主要供食用或提取栲膠。
5、複葉組
Sect. Lasiophyton Uline
掌狀複葉,具3-9小葉。雄花序穗狀或總狀,有時再排列成圓錐狀;雄花通常3枚發育雄蕊與3枚不發育雄蕊互生,有時6枚雄蕊全部不發育或大部分不發育。雌花序穗狀,1-3個着生于葉腋。蒴果反折。細胞染色體基部x=10(2n=40)。花粉粒為雙溝型。塊莖不含甾體皂苷元。
約21種,分布于歐亞大陸;我國約有8種、1變種,多分布于熱帶與亞熱帶地區。
6、基生翅組
Sect. Opsophyton Uline
塊莖一年生,單生或二個着生,亞洲種類通常塊莖頂端不延長,非洲的通常延長呈柄狀。野生的有毒,栽培後毒性減少。莖無毛,少數有多細胞的指狀毛或單細胞毛。單葉互生,心形。雄花序穗狀或總狀,簇生或排列成圓錐狀;雄花花被片離生。蒴果反折下垂,種子着生于中軸胎座頂部,種翅向基部延伸。細胞染色體基部x=10(2n=80)。約5-6種,分布于東半球,我國有以下1種。
7、頂生翅組
Sect. Shannicorea Prain et Burkill
單葉互生,心形,紙質。雄花數朵組成小聚傘花序,再排列成穗狀花序;花杯狀、鐘狀或碟形;雄蕊6,着生在花被管喉部或花被裂片基部,花藥背着,内向。雌花排列成穗狀花序。蒴果反折下垂,長大于寬,少數叢生在短果序軸上,不下垂。細胞染色體基數x=10(2n=20、40、60)。花粉粒扁球形,兩端平截,雙溝,外壁網狀紋飾。
塊莖含粘液質、尿囊素、膽堿、精氨酸、澱粉酶、蛋白質、脂肪、澱粉。
約有8種,分布于緬甸、老撾、泰國、越南和我國;我國約有7種、1變種,分布于西南。
8、根狀莖組
Sect. Stenophora Uline
單葉,少數具複葉;葉片常為心形。雄花序為總狀或穗狀花序,有時再排成圓錐花序,通常在花序基部由2-4朵花集成小傘,中部以上多數為單花。細胞染色體基數x=10(2n=20,40)。花粉粒為一單溝型。根狀莖含甾體皂苷元。
歐亞大陸約有25種;我國是該組的分布中心,約有17種、1亞種、2變種
經濟用途
薯蓣科植物具有多種經濟用途,特别是薯蓣屬含有多種甾體皂素配基,是合成激素藥用的重要原料。此外,還有澱粉食用及釀酒等用途。薯蓣皂素又名薯蓣皂甙元,或稱地奧配基,一種白色微黃結晶粉末,是合成激素的重要中間體,有抗感染、抗過敏、抗病毒、抗休克的重要藥理作用,是治療風濕、心血管、腦炎和搶救危重病人的重要藥物。
1943年研究證明,薯蓣皂素是合成甾體激素的藥物原料,從此薯蓣植物的開發利用在世界迅速發展。我國植物學工作者于1957年開始對薯蓣資源進行調查研究和開發利用。貴州省是薯蓣屬資源分布的重要地區,共計有25種1變種,全國所産薯蓣中,共有17種1亞種2變種含有薯蓣皂素,尤其是柴黃姜、穿龍薯蓣、黃山藥和盾葉薯蓣,是提取合成激素的重要基始原料,是加工合成的雙烯沃氏氯化物等中間體原料藥物,如黃體酮、布地奈德、甲基睾丸素、環丙孕酮、米司酮和去氧表雄酮等系列産品,用途極其廣泛,是世界僅次于抗生素的第二大類藥物,稱為“醫藥黃金”。
在我國西南貴州發現多種野生薯蓣資源,計有25種1變種。“我國開始成功提取薯蓣皂素,從而打破了西方的壟斷。20世紀80-90年代我國一躍而為世界首産國,并壟斷出口。薯蓣屬很多種的根莖可供食用和藥用。山藥是主要食用種類,其藥用可補脾養胃、生津益肺、補腎澀精,主治脾虛少食,洩瀉便溏、久瀉不止、肺虛咳嗽、腎虛遺精和虛熱消渴等;毛膠薯蓣和粘山藥主産雲貴及老撾、緬甸和泰國,塊莖含薯蓣膠可作粘合劑,是供制牙膏膠的重要原料(稱龍膠)。
薯莨塊莖用作染料,廣東稱為荔枝綢、香雲紗的織物,薯榔塊莖也用為染料,日本的黑褐色大鳥紬衫即此種染成;南非産的象腳薯蓣塊莖供可食用,由于莖基部寬而龐大,可供觀賞,在我國有的地方稱作龜甲龍;歐薯蓣是習見于籬笆上的攀援的植物,有細長扭絞的綠莖,光亮的心形葉,供栽培爬籬笆牆用,塊莖含有洋括摟素。



















