出品:科普中国
作者:魏周睿(中国科学院植物研究所)
监制:中国科普博览
审核:张树仁(中国科学院植物研究所)
五月的国家植物园是一片花卉的海洋。流苏遮道,落九天之银瀑;牡丹献宝,返盛唐之旧章。更有各种其他花卉,争奇斗艳,夹杂其间,令人目不暇接,流连忘返。
在这之中,有一种外貌奇特的小花,既似风铃随风飘摆,又如红心赤诚待客,它就是今天要介绍的主角——荷包牡丹。
荷包牡丹 Lamprocapnos spectabilis (L.) Fukuhara
(图片来源:魏周睿)
名含“牡丹”,却和牡丹无亲无故
荷包牡丹是罂粟科荷包牡丹属的多年生草本花卉,原产于我国东北、朝鲜半岛、日本、俄罗斯等地,常生长在山坡草地或稀疏潮湿的落叶林中,喜爱凉爽湿润的环境。
“荷包牡丹”的名字是如何产生的呢?其中“荷包”是形容其独特的花朵形态,而“牡丹”则是因分裂的叶片,不仅和牡丹的叶相似,而且花期还与牡丹同时。但其实,这种植物与芍药科芍药属的牡丹Paeonia × suffruticosa Andrews并无亲缘关系。
荷包牡丹(上)与牡丹(下)的叶
(图片来源:魏周睿)
荷包牡丹在中国作为盆栽花卉的历史悠久。北宋初年画家徐崇嗣的作品中就有荷包牡丹的身影。南宋周必大称其为鱼儿牡丹,描述它“花红而蕊白,状类双鱼,累累相比,枝不能胜压而下垂,若俛首然”,这是因为荷包牡丹具有牡丹的叶和芍药的枝干(荷包牡丹与芍药均是草本植物)。周必大所见的荷包牡丹“得自湘中”,且“闻江东山谷间此品甚多”,提到的湖南和江浙一带,其实距离其原产地东北万里之遥,这说明在当时这种植物已是具有成熟栽培技术的观赏植物。
荷包牡丹在西方被称为“Bleeding Heart”,意为“滴血的心”。1765年,近代植物分类学的奠基人卡尔·冯·林奈(Carl von Linné)在其学生的论文中第一次见到了荷包牡丹的画像。19世纪初也有一些欧洲文献提及了这种植物。1846年,英国园艺家罗伯特·福琼(Robert Fortune)将这种花卉从上海的一个苗圃引入欧洲园林,受到广泛欢迎,迅速传播到欧洲其他国家和北美洲。
今天这种植物已在全球广泛栽培,除常见的粉色外还有白色品种,主要用于园艺、切花等。
白花荷包牡丹
(图片来源:魏周睿)
北宋 徐崇嗣 画花卉册 舞蝶垂鱼 台北故宫博物院藏
(图片来源:台北故宫博物院)
步步为营,为繁衍而生的精细构造
荷包牡丹奇特的心形花朵有着复杂的结构。这表现在很多方面,例如,花梗基部有一片细小的苞片,开花前会脱落。荷包牡丹的花具有两侧对称的结构,但四片花瓣形态却不一致,并分为两层:外层2片粉色,上部狭窄反折,下部鼓起呈囊状,就是我们看到的“荷包”、“双鱼”或“心形”的主体部分;内层2片白色,尖端常贴合在一起,内花瓣背部有突起并略带紫色和黄色。其中,被两片内花瓣包裹着的就是它的雌雄蕊。雄蕊基部有两个绿色的小圆点,便是荷包牡丹的蜜腺,分泌花蜜以吸引传粉者。
荷包牡丹的花序
(图片来源:魏周睿)
荷包牡丹花的解剖结构
(图片来源:Zhang et al., 2018,作者稍有修改)
荷包牡丹不能自花结实,主要依靠熊蜂为其传粉。花后结细长的蒴果,成熟时裂成两瓣,释放其中的种子。荷包牡丹的种子上有一块晶莹剔透的肉质结构,称为油质体(elaiosome),而油质体是荷包牡丹种子无足而行的诀窍。油质体营养丰富,对蚂蚁来说是诱人的美食。所以,为了享用这一佳肴,蚂蚁会收集荷包牡丹的种子,并将其搬走储藏起来。被搬走的这些种子会在储藏地悄悄发芽,就这样,借助蚂蚁的搬运,荷包牡丹实现了后嗣的传播。
荷包牡丹的果实和种子,种子上透明部分即油质体
(图片来源:Hodges 2012)
毒是最好的保护色,勿近!
荷包牡丹全株有毒,在西方有Poisonous Beauty(有毒的美人)之称。和许多罂粟科的植物一样,荷包牡丹的毒性归于多种生物碱,如原阿片碱、二氢血根碱、血根碱、紫堇碱等。其中,神经毒素原阿片碱被认为是最主要的毒性成分,在荷包牡丹的根部含量最高。这些毒性成分可有效地保护荷包牡丹免受食草动物的取食,属于植物面对外界刺激的防御,是植物对环境的一种适应。
荷包牡丹的毒性,对不小心接触或误食的人来说有没有危险?答案是肯定的!
荷包牡丹根部断口渗出的汁液,仅需接触皮肤和黏膜就能引起过敏和起疱,口服少许便将导致中毒,严重者将导致呼吸麻痹甚至死亡。不过,荷包牡丹中的生物碱对人类来说并非一无是处,具有一定的药用价值。
原阿片碱(protopine)的分子结构
(图片来源:Zulauf et al., 2020)
喜提属内单种新身份
荷包牡丹最初被认为属于马裤花属Dicentra,这个属在经典分类学上包含了多种具有两侧对称花的植物,但一直以来都有自然领域的科学家怀疑这个属的划分是不够自然的。后来的分子系统学研究表明,荷包牡丹确实与其他马裤花属物种不同,并在系统发育树上位于荷包牡丹亚科最基部,应该独立出来。于是荷包牡丹最终自立门户,成了荷包牡丹属Lamprocapnos的唯一成员。
罂粟科的系统发育树
(图片来源:Peng et al., 2023,作者稍有修改)
马裤花属属的其他物种也多具有与荷包牡丹类似的独特花形,是优秀的观赏植物。该属的丽荷包Dicentra formosa (Andrews) Walp.在国家植物园南园也有栽培。
丽荷包 Dicentra formosa (Andrews) Walp.
(图片来源:魏周睿)
专业打假,你们都不是真牡丹!
牡丹作为中国传统名花,自古以来就深受人们喜爱,是花卉中著名的文化符号之一,几乎是美丽的代名词。因此,不光是荷包牡丹,许多其他与牡丹非亲非故的花卉也都被冠上了“牡丹”的名号。下面为大家简单介绍几种。
缠枝牡丹属旋花科打碗花属,是毛打碗花的变种,其实和牵牛花是近亲,它的原变种也具有喇叭状的花冠。而这个变种花形比较特殊,不仅重瓣,花冠还呈不规则撕裂状,乍一看与牡丹有些类似。它的植株仍为旋花科常见的草质藤本,会缠绕在栏杆、树干上爬升,因此得名。
缠枝牡丹 Calystegia dahurica f. anestia (Fernald) Hara
(图片来源:魏周睿)
芹叶牡丹(洋牡丹),即花毛茛,为毛茛科毛茛属植物,原产西亚及欧洲东南部,品种繁多,花色各异。其花大而艳丽,多为重瓣,是鲜切花市场的常客。
花毛茛(芹叶牡丹/洋牡丹) Ranunculus asiaticus L.
(图片来源:魏周睿)
秋牡丹是打破碗花花的重瓣变种,属毛茛科银莲花属。打破碗花花广泛分布在华中、华南、西南各省区,花期常在夏秋之交,既是美丽的观赏植物,也可用作药用。这里插一句,“打破碗花花”是一个正经的植物专业名词。关于这个名字的来源,一种说法是以前人们为了防止小孩摘花,就吓唬小孩说摘花就会打破碗,打破碗就吃不成饭,于是这种花就被称为“打破碗花花”。
秋牡丹 Anemone hupehensis var. japonica (Thunb.) Bowles et Stearn
(图片来源:魏周睿)
桑叶牡丹(朱槿牡丹),即朱槿的重瓣变种,是锦葵科木槿属灌木,又称扶桑花。朱槿花大色艳,四季常开,有各种颜色,是园林绿化的常用树种。
重瓣朱槿(桑叶牡丹/朱槿牡丹) Hibiscus rosa-sinensis var. rubro-plenus Sweet
(图片来源:魏周睿)
松叶牡丹(龙须牡丹),即大花马齿苋,又名太阳花、半枝莲,是马齿苋科马齿苋属植物,原产巴西。它的叶片肉质,花大,花色繁多,繁殖容易,非常耐旱和暴晒,在街头巷尾的公园、花圃、盆栽中经常能见到它的身影。
大花马齿苋(松叶牡丹/龙须牡丹) Portulaca grandiflora Hook.
(图片来源:魏周睿)
国色从来重洛阳,独开生面斗新妆。
流霞自昔原如绮,盛露于今别有囊。
赏去恰宜金缕曲,摘来应叠女儿箱。
裙腰更有青青草,引得春闺几日忙。
这是清代诗人周卓咏荷包牡丹的诗作,生动地描写了这种花卉的美丽形态。
春光正好,正宜踏出樊笼,怀抱自然,蜂蝶为伴,共赏群芳,享受这转瞬即逝的美好。
参考文献:
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[4] Zhang X. H., Zhao L. Morphology, structure and ultrastructure of staminal nectary in Lamprocapnos (Fumarioideae, Papaveraceae) [J]. Flora, 2018, 242: 128-136.
[5] Zulauf N., et al. Toxicity of bleeding heart (poisonous plant of the year 2017) Poisonous beauty[J]. Zentralblatt für Arbeitsmedizin, Arbeitsschutz und Ergonomie, 2020, 70 (3): 145-148.
[6] Peng H. W., et al. A complete genus-level phylogeny reveals the Cretaceous biogeographic diversification of the poppy family[J]. Molecular Phylogenetics and Evolution, 2023. DOI: 10.1016/j.ympev.2023.107712
(注:文中拉丁文部分应为斜体。)