菜科(拉丁学名:Cabombaceae)在
被子植物门分类系统下隶属于
睡莲目,下有两属,分别为莼菜属和水盾草属,约六至七种。莼菜科原产于美洲
热带和
亚热带的小河中,分布于中国、
俄罗斯、
日本、
印度、北美、大洋洲及
西非的池塘和河湖中。
莼菜科为多年生水生
草本,具匍匐状的
根状茎。茎细长,分支,被粘质。单叶互生至交叉对生或轮生沉水叶,沉水叶细裂。花单生于茎末端节部的叶腋,具梗,两性,子房上位,辐射对称。花被宿存。萼片3,离生或基部合生。花瓣3,离生,与萼片互生。
雄蕊3~6或18~36,花药纵裂。心皮3~18,离生,倒棍棒状或向一侧突出。子房1室,垂生。花柱短,柱头头状或者线状下延。果实
瘦果状或
蓇葖果状,不开裂。种子胚乳少,外胚乳明显。胚小,
子叶2枚,肉质。
莼菜科莼菜属主要作为食用蔬菜,
蛋白质和
糖类丰富,含有多种氨基酸和矿物质,营养价值较高,分泌胶质则含有多种活性成分,具有一定的美容功效。水盾草属部分物种具有精细雅致的沉水叶片,常被作为水族箱观赏水草,具有一定的观赏价值,但繁殖传播能力、对环境的适应能力强,进入适宜生长的水体后能迅速扩散,取代本地种形成优势群落,对生态环境产生一定的负面影响。
诸多人类活动使部分
莼菜科物种如莼菜(学名:Brasenia schreberi)的原生境遭到破坏,加之莼菜适应能力较弱,以及在物种竞争中处于劣势等导致当地莼菜的灭绝。莼菜科莼菜属莼菜被列为中国国家重点保护野生植物名录二级,《中国珍稀濒危植物图鉴》评估等级为极危(CR)。
分类
分类历史
莼菜科(Cabombaceae)是A. Richard(1828)建立的,所含的2个属:水盾草属(Cabomba Aublet.)和莼菜属(Brasenia Schreb.)。最初都是作为
睡莲科(Nymphaeaceae)内的属发表的。水盾草属和莼菜属之间的近缘关系几乎没有争议,而历史上莼菜科的系统位置有较多争议。
Caspary于1891年为广义睡莲科的9个属设2科3亚科3族,即金鱼草科(Ceratophyllaceae)和睡莲科(Nymphaeaceae),将水盾草属和莼菜属归于水盾草亚科,隶属于睡莲科。睡莲科的八个属的共有性状是具有胚乳和外胚乳、具有维管束木质部间隙、在维管束丛内具有带状维管束、倒生胚珠(仅合
瓣莲属具直生胚珠)、双珠被、
根状茎(但
睡莲属兼具有球茎,而合瓣莲属具有块茎和球茎)以及虫媒
传粉。而其中莼菜属和水盾草属的独特的共同衍征是离生心皮、背生胎座 (dorsalplacentation)(胚珠着生于心皮的背面)、丝状花丝、柱头侧生或顶生(不具柱头盘)、
坚果、具沉水茎以及在维管束丛内没有不规则维管束,
睡莲科的另外6个属(
萍蓬草属、合瓣莲属、Ondinea属、睡莲属、芡属和王莲属)的独特的共同衍征是合生心皮、层状胎座(laminarplacentation)[胚珠着生不一定局限于“胎座”部位,而是沿着中隔分散着生]花丝扁平、具柱头盘、
浆果或萌果、没有沉水茎以及在维管束丛内具有不规则维管束。这些特征将莼菜科的两属与睡莲科分开。
Li(1955)将睡莲类的这些属放在3个不同的目(设6科),认为莼菜属和水盾草属隶属于一个科,即莼菜科(Cabombaceae),并将莼菜科归于毛目(Ranunculales);倪学明等(1994)利用形态、生理以及生态方面的31个特征,对睡莲类9属进行分支分析,认为应该将
睡莲科提升为
睡莲目(Nymphaeales),将莼菜科归于睡莲目。关于莼菜科的系统位置,仍然处于多种结论并存的有争议的局面。目前多种分类系统种莼菜科的系统位置不一,在
被子植物门分类系统和APGⅢ分类系统中作为
睡莲目下的独立科。
代表物种
莼菜(Brasenia schreberi)
为莼菜科莼菜属唯一种,多年生水生
草本;
根状茎具叶及匍匐枝,后者在节部生根,并生具叶枝条及其它匍匐枝。叶椭圆状矩圆形,下面蓝绿色,两面无毛,从叶脉处皱缩;叶柄长25-40厘米,和
花梗均有柔毛。花直径1-2厘米,暗紫色;花梗长6-10厘米;萼片及花瓣条形,长1-1.5厘米,先端圆钝;花药条形,约长4毫 米;心皮条形,具微柔毛。
坚果矩圆卵形,有3个或更多成熟心皮;花期6月,果期10-11月。
莼菜产于中国江苏、
浙江省、
江西省、
湖南省、
四川省、
云南省。常生于池塘、河湖或沼泽。在
俄罗斯、
日本、
印度、
美国、
加拿大、大洋洲东部及非洲西部也均有分布。莼菜富胶质,嫩茎叶常作蔬菜食用。
水盾草(Cabomba caroliniana)
莼菜科水盾草属的一种,多年生水生
草本;茎长可达5m;叶二型,沉水叶具叶柄,对生,扇形,二叉分裂,裂片线形;
浮水叶在花枝上互生,叶狭椭圆形,盾状着生;花生于叶腋,花瓣6,白色或淡紫色,基部黄色;原产于美洲,20世纪90年代初在中国首次发现,在中国江浙一带已逸生,现具有一定入侵性。常生于溪流、湖泊及沼泽中;喜温暖及阳光充足的环境,不耐荫,喜微酸性的软水,对土壤要求不高;生长适温18℃-30℃。
特征
莼菜科植物多为多年生水生草本。
茎
具匍匐状的
根状茎;茎细弱,较长,被粘质,薄壁组织具通气道及有节乳管,茎内维管束散生,无形成层及导管。
叶
叶二型或同型;单叶互生至交叉对生或轮生沉水叶,沉水叶细裂;
浮水叶盾状,叶柄长。
花
花单生于茎末端节部的叶腋,伸出水面,形小,具梗,两性,子房上位,辐射对称0;花被片6,2轮,花瓣状,宿存;萼片3,离生或基部合生,花瓣离生,与萼片互生0;
雄蕊3-6或12-18,花丝稍扁,花药侧向,纵裂;子房上位,心皮2-18,离生,每心皮2-3倒生胚珠;花柱短,柱头顶生或侧生。
果实和种子
果实
瘦果状或膏
英果状,果不裂,果皮革质;种子1-3,胚小,具少量胚乳,富含外胚乳;
子叶2枚,肉质。
染色体数目2n=24,26,80~104。
分布
莼菜科原产于美洲
热带和
亚热带的小河中,分布于中国、
俄罗斯、
日本、
印度、北美、大洋洲及
西非的池塘和河湖中。
莼菜属
莼菜现代分布区为中国、日本、印度、
澳大利亚、北美、
古巴和
墨西哥等地。集中分布在北纬40°以南的亚热带地区,在中国主要分布在
云南省、
四川省、
湖南省、湖北、
浙江省和
江苏省七省,在北纬30°以南分布广。在中国
黑龙江省伊眷市新纪录的莼菜是旧大陆分布最北处之一。俄罗斯、在日本、印 度、
美国、
加拿大、大洋洲东部及非洲西部也均有分布,在俄罗斯主要分布在
俄罗斯远东地区,在北美以
新英格兰地区以南分布最广,但在
缅因州、
新罕布什尔州,
佛蒙特州和
密歇根州以北的地区分布较少,在
澳大利亚主要分布南回归线以北的地区,在印度主要分布在
恒河流域。
水盾草属
水盾草属原产美国(南部至东南部)和
墨西哥。
欧洲、大洋洲和
亚洲作为水族馆植物引种栽培,在日本和澳大利亚已逸为野生。在中国归化时间较短,主要分布于中国
江苏省和
浙江省。
20 世纪 90 年代,中国首次发现
水盾草 ,随后,水盾草扩散到中国
长江三角洲地区。
繁殖
莼菜科繁殖方式以无性繁殖为主。莼菜属具有性和无性两种繁殖方式,其繁殖体为种子、越冬芽和
匍匐茎。研究表明
莼菜繁育系统为专性异交型,雌雄异熟,单朵花花期2天,授粉有效期短,主要靠风媒传播,自然结实率仅为20.9%;无性繁殖又分为越冬芽繁殖和匍匐茎繁殖,前者是秋季茎端形成的粗壮芽体脱落到水中越冬,次年春季萌芽形成新的植株;后者则于生长期不断长出新的匍匐茎和直立茎进行扩繁。水盾草属部分物种如水盾草繁殖力强,主要以无性繁殖方式进行繁殖,以带沉水叶的断枝进行繁殖和扩散,任一个带有一对开展叶片的节都能长成一个个体。
生长习性
目前中国广泛生长的
莼菜科物种以莼菜(Brasenia schreberi)及
水盾草(Cabomba caroliniana)为主。
莼菜性喜温暖水湿,生长于池塘、沼泽和湖泊中,于水深20 ~ 60 cm的水域中生长良好。莼菜的生长发育过程中需要适宜光照强度和温度、清洁的水质和肥力充足的土壤。
水盾草一般生长于池塘、渠道、小型浅水湖泊、缓流小溪以及
热带内陆地区。它能在水面以下10米处生长,但一般分布在3米左右的浅水区域。水盾草喜欢温暖湿润、全年有雨、年均温15℃~18℃的气候,最佳生长温度为13℃ ~27℃,但其也可以忍耐0℃以下的低温。
水盾草在酸性和碱性水体中均能生长,但最适宜生长在pH为4~6的水体中;当pH达到7~8时,生长受到抑制;pH超过8以上,则茎干落叶,停止生长。
生态
莼菜科水盾草属水盾草(Cabomba caroliniana)根系发达,其
人工浮岛对水体污染物去除效果显著。水盾草人工浮岛对水体TN去除率达到72.64%,对水体TP去除率达到65%,对水体中COD去除率达到59.14%。由于水盾草自身生长过程中的衰败残留物增加,使其对水体中COD去除效果相对偏低。可见
水盾草人工浮岛在现实生活中对水体污染物能起到很好的净化作用。
近年来有研究表明,莼菜属在净化水质方面也具有一定的作用。朱秀红等人发现,
莼菜采用生态浮床技术能对氮、磷元素具有比较明显的净化作用,采用莼菜净化水质成本较为低廉。因此,莼菜有望成为一种绿色、低成本、高效治理污水、净化水质的新方法。
保护
莼菜科莼菜属莼菜被列为中国国家二级重点保护野生植物,《
中国珍稀濒危植物图鉴》评估等级为极危(CR)。
原生境保护
野生莼菜大多生长在面积1000
平方米以下的水塘里,诸多人类活动使部分莼菜的原生境遭到破坏,加之莼菜的适应能力较弱,以及在物种竞争中处于劣势等科能导致当地莼菜的灭绝。原生境对物种遗传多样性的保护使最重要和最合理的方法,中国已对
利川莼菜、
莽山莼菜等进行了原生境的保护。
异地保存
异地保存是对原生境保护的有效补充,由于中国已发现的野生莼菜原产地并不多,国家种质武汉水生蔬菜资源圃近年来开始对莼菜野生资源进行考察、收集、鉴定和保存等工作。
栽培
目前莼菜科莼菜属在中国广泛作为食用蔬菜栽培养殖,水盾草属一般作为观赏水草栽植。
栽培方式
莼菜属的栽培方式分为湖泊栽培和塘田栽培两种。湖泊栽培受自然的影响大,水位不易调节控制,也不便于整地施基肥,无法进行清塘,所以管理工作仍较粗放,不利于稳产、高产。但水质较清洁,不易浑浊。塘田栽培是人造湖泊,用低洼的稻田、沤田加高田梗,贮以深水来栽培
莼菜,具有密度大、能调控水层、管理细致等优点,有利于稳产、高产。生产上最大的障碍是草害严重。
水盾草属部分物种除野外栽培常以水箱养殖。
设施栽培
莼菜属对不同光质的响应与大多数陆生植物不同,在设施栽培中适当使用红、蓝光源可提高莼菜芽和卷叶的产量,配合白光源可保证光合产物的充分积累。此外,还推荐在保护地栽培中使用性能优于白光LED光源的白色
荧光光源。
水肥管理
在莼菜养殖过程中,定时更换清水也可以防止发生病虫害影响品质,一般在生长旺盛期,3 d左右可更换1次清水。
莼菜种植水位的控制与气孔位置有关,气孔是植物与空气接触进行气体交换的重要部位,由于莼菜的气孔分布于上表皮,莼菜叶片气孔与水位的关系影响其生长。由于浮叶植物对水位变化的敏感性,水生生态系统应该考虑季节变化、温度变化、莼菜生长期变化等多方面因素进行多次水位调节的科学补水措施以更好地保护莼菜的生长发育。
莼菜田需肥量不大,以有机肥为主。研究发现不同浓度的营养液下药菜植株的长势情况不同,浓度较高的营养液反而不利于蔬菜的生长,因此,
莼菜可能更适合在寡营养条件下生长,在每年冬春根茎萌芽前,可施加适量腐熟饼肥和
过磷酸钙或腐熟有机液肥,在生长旺盛阶段,一般不用施加肥料,以免抑制其生长。
水盾草属栽植水温在13℃~27℃下生长良好,要求水质较软。
用途与危害
观赏价值
莼菜科水盾草属部分物种具有精细雅致的沉水叶片,常被作为观赏植物引种至
加拿大、
日本、
澳大利亚、东南亚等地。
营养价值
莼菜属的营养丰富,含有27%的
蛋白质,39%的
糖类,含Fe、Ca、Mg、P 、Se等矿质元素。莼菜叶背能分泌一种类似“
琼脂”的粘液,新叶的粘液更多,这种
多糖可以用热水或稀碱溶出。粘液中含有0.59%的阿位伯糖,10.9%的L一
岩藻糖,34.1%的D一半
α-乳糖,17.3%的D一
葡萄糖醛酸,13.4%的
甘露糖,11.4%的L一
鼠李糖,7%的D一
木糖,另外含有D一半乳糖醛酸,D一果糖,D一
氨基葡萄糖等。此外
莼菜中还检出有
亮氨酸﹑
L-苯丙氨酸﹑
甲硫氨酸﹑
L-脯氨酸﹑
Thr﹑
天门冬氨酸和
组氨酸等氨基酸。
莼菜主要食用新鲜的叶和部分茎。莼菜具有易保持绿色、滑口等特点。目前已有些地方将莼菜制成罐头,销往全国以至出口
日本、东南亚等地,倍受人们的青睐。
药用价值
莼菜药用全草,一般在夏季5—7月采集。莼菜可利水消肿,清热解毒。主治湿热
痢疾,黄疸,水肿,
小便不利,热毒肿。
莼菜
多糖能增加
巨噬细胞的吞噬功能,促进溶血素的生成,有较好的增加体液免疫和细胞免疫功能,可作为免疫
促进剂。
美容价值
莼菜胶质层中含有多种活性成分,如多糖、活性肽、
单宁类物质、
黄酮、
维生素c、
DL-苹果酸等抗氧化成分,能够起到滋润、清洁、保养皮肤的功效。植物提取液成分对界面效果相当显著,不仅质地温和,且兼具保湿成分与吸除残妆成分,可以紧肤、预防皮肤老化、美白、保湿和除皱纹作用,长期使用能达到缩小毛孔功效。同时对过敏性肌肤有舒缓作用,可以有效洗净多余皮脂及毛孔深处的污垢。
危害
莼菜科水盾草属部分物种的繁殖传播能力、对环境的适应能力强,进入适宜生长的水体后能迅速扩散,取代本地种形成优势群落,对生态环境产生负面影响。如入侵的
水盾草通过根、叶直接吸收水体中的氮磷,大量生长,改变着水生境。茂密的
水盾草群落死亡后腐烂,大量消耗水体中的溶解氧,并可能增加锰含量,危害水质,影响环境的营养循环。此外,水盾草快速生长,争夺本地物种的生存空间,威胁原生水生植物的存在,
生物多样性降低,破坏水生生态系统。
文化
春秋时期人们已开始采摘
莼菜并以莼菜为食,
魏晋时期是食用莼菜的兴盛时期,也是莼文化开始传播的起点。
张翰和
陆机的“莼羹鲈脍”“千里莼羹"成为影响深远的文学典故。
在诗文中莼代表的因味怀乡多由张翰的“莼鲈之思"作为典故引申出来。此外,新鲜的莼菜枝叶间,尤其是叶子具有黏性,折后有丝。古人又喜欢常借"丝"托"思"之意。故药丝也自然引申出药思之意。
莼在诗文中作为意象出现时,除了表达乡思之情,在送别友人的诗文中出现得也很频繁。譬如《
全唐诗》有写到莼的诗句里,有的劝送友人不要为了江南药鲈的口腹之欲,牵绊在他乡才能的施展;也有的说莼动摇了游子内心的归意,还有的则言一尝到莼就想到了已故的友人。