暖地杓兰种子繁育与栽培研究.pdf

/暖地杓兰种子繁育与栽培研究华梅 蒋宏 周彬 孔继君(云南省林业和草原科学院 云南 昆明 国家林业和草原局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室/云南省森林植物培育与开发利用重点实验室 云南 昆明)摘要:以暖地杓兰成熟未裂开的果荚作为试验材料 采用非共生萌发方法对暖地杓兰种子进行萌发培养 观察统计暖地杓兰种子萌发的时间及萌发率 筛选适合暖地杓兰种子萌发的培养基及培养方法 同时在获得的暖地杓兰无菌苗的基础上 筛选适合暖地杓兰幼苗栽培的基质及方法 结果显示:()在改良 培养基中暗培养 个月后 种子开始陆续萌发 种子的萌发率为 添加 (二甲基烯丙基氨基)嘌呤()能提高暖地杓兰种子的萌发率()且原球茎未褐化()暖地杓兰种子萌发成原球茎后 先分化出根在继代培养基中根长大长粗 并进一步分化出芽点 经过继代培养后根长到 左右 具 条根时即可进行炼苗处理 炼苗后的根茎苗洗净杀菌后避光放入 冰箱进行春化处理 个月 之后再进行栽培能明显地提高苗的成活率()在体积比为 的泥炭土和兰石混合基质中栽培 后 芽点进一步长大 并舒展长出叶片 成活率在 以上 结果表明:在改良 培养基(含)中暖地杓兰种子能成功萌发长成根茎苗 原球茎及苗均未出现褐化 出瓶苗春化后能顺利长大 最终能实现回归到原生境中使种群得以复壮关键词:暖地杓兰 非共生萌发 繁育与栽培中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.()()().第 卷 期 年 月 西 部 林 业 科 学 收稿日期:基金项目:国家自然科学基金()云南省林业和草原科学院重点实验室基金()科技基础资源调查专项专题(、)云南省重点研发计划社会发展专项专题()第一作者简介:华梅()女 硕士 助理研究员 主要从事兰科植物保育及繁育研究:通信作者简介:孔继君()女 硕士 副研究员 主要从事兰科植物传粉及繁育研究:.().:暖地杓兰()是野生动植物濒危物种国际贸易公约附录 物种 被世界自然保护联盟(物种红色名录)列为极危()物种 被国家重点保护野生植物名录(版)列为一级保护植物 被云南省生物物种红色名录(版)列为极危物种 被中国生物多样性红色名录:高等植物版(版)列为易危()物种 在全国极小种群野生植物拯救保护工程规划(年)中 暖地杓兰作为 种极小种群植物之一优先纳入了规划 实施保护暖地杓兰是杓兰属()在亚洲唯一的亚热带种 国内目前有少量分布 活植株仅存不足 株 暖地杓兰为仅有的常绿叶多花杓兰唇瓣独特 花色艳丽 具有非常高的观赏价值 遭受过度的商业化采集 加之原生境遭破坏和种群退化等原因 野外活体数量逐年锐减濒临灭绝 对暖地杓兰的保育工作迫在眉睫 人工繁育、引种回归、种群复壮、重建是兰科植物保育的有效措施杓兰的繁殖主要以种子无菌(非共生)萌发为主 繁殖的关键在于种子的质量及成熟度暖地杓兰的传粉昆虫为食蚜蝇()因原生环境因素传粉昆虫较少 自然结实率非常低 野外获取种子比较困难 暖地杓兰种子像其他兰科植物一样 细小如尘 无胚乳 无法提供种子萌发所必需的养分 同时暖地杓兰种子内层种皮被压缩成薄薄的一层 紧紧地包裹着胚 而外层种皮逐渐拉长 成熟种子看起来像头发一样 木质化的内层和外层种皮导致种子休眠 种子萌发极其困难 采用非共生的萌发方法 以暖地杓兰成熟未开裂的果荚为试验材料 筛选适合的萌发、继代培养基及培养方法 筛选适合暖地杓兰幼苗栽培的基质及栽培方法 有望解决暖地杓兰繁殖中的种子萌发率低、继代褐化及死苗、无菌苗出瓶成活率低、环境适应性差、幼苗生长缓慢等问题 获得的大量种苗 为暖地杓兰的回归、保育及产业化开发利用奠定基础 材料与方法 试验材料 暖地杓兰种子繁育材料暖地杓兰种子繁育材料采用野外居群人工授粉后所结的成熟未裂开的果荚 暖地杓兰种子非共生萌发培养基暖地杓兰种子非共生萌发基础培养基、/、/、花宝 号、改良 培养基改良 培养基为在原 培养的基础上 大量元素:、浓度减半 其他元素改用 /苹果酸、/蔗糖和 /琼脂构成 具体的配方见表 表 改良 培养基 大量元素成分质量浓度/维生素质量浓度/肌醇 维生素 维生素 维生素 微量元素质量浓度/氨基酸质量浓度/谷氨酰胺 丙氨酸 半胱氨酸 精胺酸 亮氨酸 苯丙氨酸 柠檬酸铁 酪氨酸 其他元素质量浓度苹果酸 /琼脂/蔗糖/西 部 林 业 科 学 年继代培养培养基 改良 培养基的基础上再添加/马铃薯匀浆构成 萌发培养基和继代培养基 值调节至 然后经过高温高压灭菌 实验方法 暖地杓兰人工授粉选取云南马关野生居群暖地杓兰开花植株(七月初盛开)进行套袋并人工异花授粉 记录授粉时间授粉时间授粉最佳时间为母本开花后 父本取已充分成熟的花粉块 以提高坐果率花粉块以松软膨胀、帽盖被稍顶起、边缘微显花粉为佳 一般选择在晴天 时进行雨天或露水未干时不宜授粉授粉方法 授粉工具一般用尖嘴镊子 无镊子可用针或竹针 授粉时先用镊子自下往上挑开父本药帽 将花粉块移到干净纸片上 随手将选定的母本的柱蕊和唇瓣撑开 夹取花粉块放到柱头上让粘液粘住 然后把柱蕊和唇瓣恢复原状 暖地杓兰果荚及种子采收采集暖地杓兰人工异花授粉后 的果荚作为种子繁育的材料 暖地杓兰果荚无菌处理采集成熟未裂开的暖地杓兰果荚 将果荚进行清洗 在无菌环境下用大量无菌水冲洗 果荚表面用 无水乙醇擦拭 后用 的次氯酸钠溶液(内加一滴 )消毒 再用 升汞消毒 表面灭菌后 将果荚切开 在无菌培养皿中用镊子取出种子 暖地杓兰种子繁育及培养基筛选配制、/、/、花宝 号、改良 培养基 用 /溶液来调节培养基的 至 在 高压灭菌 将已消毒的暖地杓兰种子均匀的播撒到培养基表面 每瓶约 粒种子 将培养瓶在()和恒定黑暗的生长室中进行培养 种子膨胀胚突破种皮确认为种子萌发 萌发率的计算方法是将萌发的种子数除以种子总数并乘以 根据种子的萌发情况及萌发率筛选出适合暖地杓兰种子萌发的培养基 暖地杓兰继代培养将已萌发并长到一定大小的暖地杓兰根茎苗转接到继代培养基中进行继代培养 暖地杓兰种苗移植前处理将可以出瓶的暖地杓兰无菌苗进行炼苗处理(将待出瓶无菌苗组培瓶放置于大棚中的阴凉位置处一周 后将瓶盖拧松 再放置一周 再将瓶盖拧开一半 再放置一周 最后将瓶盖全部拿开 放置一周 炼苗时将大棚温度控制在 相对湿度 光照强度为 )然后洗净根部培养基 将幼苗放在自封袋中(保湿)放入 冰箱进行春化 春化期间注意观察湿度及芽的情况 春天转暖时即可移栽 暖地杓兰种苗移栽及不同栽培基质对移栽的影响栽培基质分别选用森林土、森林土和树皮、泥炭土和兰石混合基质 基质用 倍的高锰酸钾溶液进行杀菌 筛选最适宜暖地杓兰栽培的基质 将经过春化的暖地杓兰小苗用 倍的农用硫酸链霉素浸泡 然后晾干 进行栽培 将经过杀菌处理的暖地杓兰种苗种植于装有混合基质的陶盆中 每种基质种植 盆 每盆种 棵 将根埋住 芽点裸露在外面 栽培条件为棚内温度控制在 相对湿度 光照强度为 结果与分析 暖地杓兰人工授粉及果荚采用异株异花授粉方式 对 株暖地杓兰进行人工授粉 每株异株异花授粉 个花朵 共授粉 朵花 授粉 后共采集到 个果荚 其中有 个果荚发育不完全枯死 暖地杓兰异株异花坐果率达 授粉前进行套袋处理 能显著提高果荚质量 果荚在野外被虫咬食的情况得到控制图 暖地杓兰人工授粉及果荚采收注:野外套袋人工授粉 用于繁育的暖地杓兰果荚 暖地杓兰果荚消毒与播种处理在无菌工作台中 用 的次氯酸钠溶液消毒 播种 后污染率为 采用 升汞消毒 播种 后污染率为 分别用的次氯酸钠溶液(内加一滴 )消毒 第 期 华梅等:暖地杓兰种子繁育与栽培研究 和升汞消毒 后 播种 后污染率为 见图 图 暖地杓兰果荚无菌处理 暖地杓兰种子非共生萌发培养基确定暖地杓兰种子在、/、/、花宝 号、改良 培养基中暗培养 除了在改良 培养基中种子有萌发外 其余培养基中种子均没有萌发 最终确定暖地杓兰种子无菌萌发培养基为改良 培养基暖地杓兰播种在改良 培养基中 个月后种子开始陆续萌发 种子的萌发率为 在萌发培养基中添加 /(二甲基烯丙基氨基)嘌呤()能提高暖地杓兰种子的萌发率()且原球茎未褐化 见图 图 暖地杓兰种子在培养基中萌发情况注:为播种 后种子开始萌发 为种子在萌发培养基萌发 后 原球茎开始分化根和芽 暖地杓兰继代培养次数从播种后第 个月开始将发育中的幼苗转移到继代培养基中 培养 个月后 幼苗体积增大根系形成明显 之后再培养 个月 再进行 次继代培养 当根长到 左右 长出芽点时 即可出瓶移栽 继代培养过程中 暖地杓兰幼苗能根长大长粗并长出芽点 见图 从图中可以看出 随着继代培养时间及次数的增加 暖地杓兰幼苗体积增大 根长长、长粗 长出芽点 两次继代培养后根长到 左右 有 条根图 暖地杓兰继代培养注:为继代培养 为继代培养 为继代培养 不同栽培基质对暖地杓兰移栽成活率的影响将根长 左右 具 条根 并具芽点的暖地杓兰根茎苗进行炼苗 然后从培养瓶中拿出洗净培养基后晾半干 放入塑料密封袋中放 冰箱中避光进行春化处理 个月(图)春化后的根状苗拿出进行种植 在 种基质中 暖地杓兰幼苗都能成活 在森林土中栽培 后种苗平均成活率为 在 森林土和树皮栽培 后种苗平均成活率为 最适宜暖地杓兰栽培的基质为 泥炭土和兰石混合基质 在该基质中移栽 后暖地杓兰小苗平均成活率达 图 暖地杓兰根茎苗春化处理 西 部 林 业 科 学 年表 种栽培基质对暖地杓兰移栽成活率的影响 栽培基质栽培 后种苗平均成活率/栽培 后种苗平均成活率/栽培 后种苗平均成活率/森林土 森林土和树皮 泥炭土和兰石混合基质 暖地杓兰幼苗栽培暖地杓兰幼苗移栽成活后 进行栽培管理 施肥:每盆施撒 缓释肥 每年春季、秋季各施撒一次()浇水 基质发白喷洒水 浇湿即可()病虫害 暖地杓兰幼苗常见的病害有蜗牛和地老虎 用四聚乙醛和氯氰菊酯进行杀虫 暖地杓兰移栽后的生长情况见图 由图 可知 暖地杓兰幼苗移栽栽培 后 芽点进一步长大 并舒展长出叶片图 暖地杓兰幼苗栽培注:为幼苗移栽栽培 为幼苗移栽栽培 讨论与结论 讨论杓兰的繁殖主要以种子无菌(非共生)萌发繁殖为主 影响兰科植物种子非共生萌发培养的主要因素包括种子成熟度 温度 光照 基本培养基的种类 植物激素(生长素类、细胞分裂素及其浓度配比)氮源 碳源(蔗糖、果糖、葡萄糖、海藻糖等)活性炭是否添加及其浓度 天然有机物提取物(土豆汁、香蕉汁、椰汁等)等通过控制这些影响因素可以调节兰科植物种子的非共生萌发 使得兰科种子的萌发可能性更大、萌发速度更快、萌发率更高 同属不同种兰花 因生态分布不同、海拔、气候及土壤环境不同 会导致兰花的生存模式、植株及种子营养利用模式的不同进而导致对营养贫富利用的各异 蒋宏等在改良/培养基中对长瓣杓兰()进 行 体 外 萌 发 繁 育 最 佳 萌 发 率 为 黄家林等以授粉 周后的黄花杓兰()种子经 溶液处理后在改良型 培养基中培养 周后种子最高萌发率达到 同时以 ()为基本培养基对紫点杓兰()成熟蒴果中的种子进行离体繁殖 成功地繁育出紫点杓兰植株 邓莲等以大花杓兰()蒴果为研究材料 对大花杓兰种子进行非共生萌发研究 在 改良培养基上种子萌发最好 萌发率可达 培养基中加入 /的 可以促进种子萌发并维持低褐化率暖地杓兰种子木质化的内层和外层种皮导致种子休眠 种子萌发极其困难 暖地杓兰的繁育研究鲜有报道 本研究采用非共生的萌发方法 以暖地杓兰成熟未开裂的果荚为试验材料 分别在、/、/、花宝 号、改良 培养基中进行非共生萌发暗培养 结果显示:除了在改良 培养基中种子有萌发外 其余培养基中种子均没有萌发 最终确定暖地杓兰种子无菌萌发培养基为改良 培养基虽然研究中暖地杓兰种子在筛选出的改良 培养基中可以萌发成苗 但种子萌发率仅有 今后深入研究以提高改善暖地杓兰的种子萌发率以期获得更多的种苗 结论暖地杓兰播种在改良 培养基中 个月后 种子开始陆续萌发 种子的萌发率为 在萌发培养基中添加/(二甲基烯丙基氨基)嘌呤()能提高暖地杓兰种子的萌发率()且原球茎未褐化 最终能分化出根及芽 根茎苗出瓶春化栽培后能顺利舒展出叶片 长大的植株最终能否回归到原生境中 实现回归保育 缓解濒危状况仍需长期观察评估 第 期 华梅等:暖地杓兰种子繁育与栽培研究参考文献:陈心启刘仲健陈利君等.中国杓兰属植物.北京:科学出版社.():.()().():.():.李彩虹崔卓越郭铁城等.杓兰属植物研究现状及进展.安徽农业科学():.():.():.:.:徐可王涛张毓.兰科杓兰属()植物种子非共生萌发研究进展.生物资源():.王艳丽林昊赵洪颜等.大花杓兰的组织培养与快速繁殖.植物生理学通讯():.黄家林胡虹.黄花杓兰种子无菌萌发的培养条件研究.云南植物研究():.():.华梅向振勇孔继君等.文山兜兰种子非共生萌发方法的研究.西部林业科学():.华梅孔继君向振勇等.文山兜兰种子非共生萌发成苗的研究.西部林业科学():.黄家林胡虹.紫点杓兰的离体繁殖.植物生理学通讯():.邓莲张毓王苗苗等.濒危兰科植物大花杓兰种子非共生萌发的研究.种子():.(责任编辑:李甜江)上接第 页 邱凯男张杰宋婷婷.钝叶酢浆草的离体培养与快速繁育研究.北京农学院学报():.李娜章晓琴祝怛均等.种钝叶酢浆草花色表型数量分类研究.种子():.之午.浅谈南非产秋植酢浆草种间杂交.花卉():.郭小龙赵秋玲张晶.灰楸不同杂交组合杂种后代叶片特征与光合能力的关系.西南林业大学学报(自然科学)():.唐星林刘艳梅潘会堂等.小报春与岩生报春种间杂交亲和性研究.西北植物学报():.刘红霞任士福史宝胜等.不同花柱类型连翘的花粉形态和生活力比较.河北农业大学学报():.():.袁雪唐英陈庭巧等.紫牡丹杂交结实率的差异.分子植物育种():.龙莉高超韦红莉等.威宁短柱油茶优良无性系授粉组合筛选试验研究.西部林业科学():.叶秀仙陈艺荃林榕燕等.石斛兰杂交结实性研究.福建农业科技():.傅巧娟赵福康李春楠等.兰属植物种间杂交结实性分析.分子植物育种():.吴洪娥赵敏周洪英等.现代月季品种的杂交结实性研究.种子():.储博彦李金霞尹新彦等.大花萱草 个品种杂交结实性研究.西部林业科学():.李静郭成博李正华等.山杨柱头可授性及雌花枝质量对花芽发育影响.森林工程():.(责任编辑:胡光辉)西 部 林 业 科 学 年