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铁皮石斛人工授粉研究进展

2018-01-17卢志宏

安徽农学通报 2018年16期
关键词:结实率铁皮石斛

卢志宏

(铜仁学院,贵州铜仁 554300)

铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)为兰科(Orchidaceae)石斛属(Dendrobium)珍稀植物[1-3],《神农本草经》将其列为上品[4],位列中华九大仙草的首位[5],2010年版《中国药典》称其具有益胃生津、清热滋阴等作用[6]。现代药理学实验证明,铁皮石斛含有多糖、生物碱、氨基酸等成分,临床上用来治疗肿瘤、提高机体免疫能力等[7],应用广泛。

铁皮石斛主要分布于我国秦岭和长江流域以南地区,生长在树干或石缝中[8],靠侧芽分蘖进行无性繁殖,有性繁殖主要依靠昆虫传粉,成功率极低。野生资源资源十分有限,加之市场价值高,造成了无限制的掠夺性采摘,野生资源濒临灭绝,已被我国列为2级保护植物[3]。为了有效保护铁皮石斛的野生资源,实现可持续发展,我国科技工作者进行了大量的人工授粉及组培快繁技术工作,实现了铁皮石斛种苗的工厂化繁育。

本文从石斛花期(疏花)、花粉生活力、人工授粉、种子质量等4个方面介绍了铁皮石斛结实特性,以及种子组培技术,旨在为铁皮石斛种植和繁育工作提供参考。

1 花期和疏花

何平荣等通过观察丹霞地貌下铁皮石斛的花芽、花蕾和花被片的发育特征,划分为萌芽、现蕾、初花、盛花和枯萎等5个时期,时间分别为15~18d、20~25d、1~2d、8~12d和2~3d[9]。初花期少数在5月上旬,多数为6月上旬;盛花期一般集中6月中上旬,7月结束花期[10]。

疏花是一项典型的农艺措施,将开花密集枝条上的花朵摘除。铁皮石斛授粉前摘除弱小、有虫害的花朵,每个枝条一般保留3朵以下为宜,疏花可以降低营养损耗,便于操作[3],保证授粉后蒴果健康成长,提高种子质量。

2 花粉生活力

铁皮石斛为典型的唇型花,呈总状花序,花苞片干膜质,呈卵形;花瓣与萼片黄绿色,长圆状披针形,1枚异化为唇瓣,白色。雌雄蕊合体,雌蕊位于下方,雄蕊在上方,分为柱头窝和药室。花粉粒呈乳黄色水滴状,共四粒,两两构成花粉块,药帽覆盖于药室上方[10-11]。

测定石斛花粉活力的常用方法有氯化三苯基四氮唑(TTC)染色法、过氧化物酶法和碘-碘化钾染色法测定花粉活力。TTC染色法是将石斛的花粉染色[12],37℃黑暗环境下培养14h,100倍显微镜下观察统计染色花粉数量。过氧化物酶法是配制取甲乙2种试剂,试剂甲是由联苯胺、α-萘酚和碳酸钠组成的乙醇溶液,试剂乙是过氧化氢水溶液,花粉上滴试剂甲和试剂乙各1滴,涂匀,压片,3~4min后观察和统计,呈红色或玫瑰色为有活力花粉。李永清等认为不同品种石斛花粉染色时间不同,部分30min后变红,大部分14h后效果较好,铁皮石斛染色率在70%[12],朱波等认为有活力花粉在花蕾期的比例为29.4%,开花当天高达70.6%,7d后为31.9%,甚至花谢仍有活力[4]。

3 人工授粉

目前,铁皮石斛采用的授粉方式一般分为自花授粉和异花授粉,后者根据花粉来源不同又可以分为3种,即同株异花授粉、异株授粉和种质间授粉。授粉时,先去掉母本唇瓣及药帽内的花粉,用镊子去掉父本的唇瓣,摘除药帽后可看到4个黄色花粉团,将花粉团送到母本柱头内,即完成人工授粉[13]。

3.1 人工授粉方式 自花授粉是指将花粉块送到同一花朵的柱头,同株异花授粉指将同一枝条一朵花的花粉送到另一朵花的柱头,种质内异株授粉送到其他花朵柱头,种质间授粉指不同种质间进行的人工授粉。一般2个星期后统计成功率和座果率。王聪等通过对46个不同种子资源的铁皮石斛人工杂交授粉实验的观察,发现授粉成功率和座果率在不同种质间最高,自花授粉的最低[14]。李景蕻等认为异花授粉成功率显著高于自花授粉,人工授粉显著提高了授粉成功率[3]。朱波等对213朵花朵进行了人工杂交授粉,结实率为82.6%;对165朵花朵进行了人工自交,结实率为7.3%;温室内自由授粉326朵花,野外观察昆虫传粉156朵花,结实率均为0;认为人工授粉有助于提高铁皮石斛授粉率[4]。

3.2 授粉时间 未完成授粉的花朵,2~3d就会枯萎凋落,而成功授粉的子房逐渐膨大,花瓣逐渐萎蔫,7d左右可以观察到浅绿色果实的雏形,21d左右可以进行疏果处理,每个枝条上保留2~3个稍大的果实[3]。李景蕻等发现自花授粉在4d内均能结实,第3d结实率最高,达到30%,第5d为0;异花授粉在5d内均能结实,第3天结实率最高,可达到90%;无论是自花授粉还是异花授粉,最佳授粉时间均是开花后的第2~3天[3]。王怀青通过实验也获得了类似的结果,第3天异花授粉成功率为87.5%[13]。

3.3 授粉粘附助剂 使用粘附助剂可以提高铁皮石斛人工辅助授粉的成功率,粘附助剂将花粉润湿后,提高了授粉工具粘附花粉块的能力,可以极大地大提高工作效率。何玉友等应用75%的酒精和水作为粘附助剂,授粉成功率分别为92.46%和90.11%[15]。

4 种子

在普通光学显微镜下,铁皮石斛种子为黄绿色,两端具翅,长约0.2mm,直径约0.04mm[11]。充分成熟的种子,在切开蒴果后呈粉末分散装,而欠成熟的种子在切开蒴果后呈黏连的块状[16]。

不同部位花朵授粉是指花朵在铁皮石斛枝条着生的位置,可以分为稍部(顶端)、中部和基部3个位置。王怀青在授粉30d后,发现稍部、中部和基部铁皮石斛蒴果数量、重量差异不显著,但是稍部数量较高,基部重量较高[13]。

李景蕻等指出种龄为60、90、120、150、180、210d的种子接入培养基均可以发芽,60d种龄的种子约需28d,90d种龄的约14d,120d种龄以上的约7d,且萌发率超过90%[3]。付传明等指出,采用种子→原球茎→完整植株→移栽进行种子组培,可以实现铁皮石斛种苗的工厂化繁殖[17]。

5 小结

铁皮石斛是我国传统的药用植物,历史上由于地域和药效的原因,药用石斛的原植物种类较多,不同医学典籍上记录存在差异,但均为兰科石斛属植物,不同种类的石斛其有效成分存在差异,即使是同一种石斛,因产地的不同,品质也不同;而随着市场对石斛需求量的增加,野生石斛资源被大量毁灭性的采掘,导致我国石斛种质资源面临前所未有的挑战。另外,随着中药材规范化生产的市场需求,规范铁皮石斛种质资源和实现规模化生产成为现实。目前,铁皮石斛已经实现了种质资源的规范,规划化种植已经成为了现实,应用铁皮石斛种子工厂化组培育苗已投入了实际生产。

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