毛俐慧，鄒清成，董青，曹雪蕊

（浙江省園林植物與花卉研究所，浙江 杭州 311251）

姜荷花（Curcuma alismatifolia）隸屬于姜科姜黃屬，該屬植物具肉質(zhì)、芳香的根莖，部分物種如姜黃（C.longa）、莪術(shù)（C.zedoaria）、郁金（C.aromatic）具有很高的藥用價(jià)值，對(duì)肺癌、胃癌、結(jié)腸癌、白血病、黑色素瘤均有療效。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在姜黃屬植物的化學(xué)成分提取、結(jié)構(gòu)鑒定、活性篩選等方面的研究［1-2］，主要的藥用成分物質(zhì)有姜黃素、姜黃新酮、姜黃酮等。姜荷花適用于觀賞，花序?yàn)殚L(zhǎng)圓形或橢圓形穗狀花序，花序艷麗且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。品種有30多個(gè)，不育苞片在花序上排列緊密呈呈荷花狀或火炬狀，荷花狀如‘清邁粉’、‘白雪’‘紫影’等，火炬狀如‘郁金’、‘玉如意’、‘紅火炬’等，姜荷花花期長(zhǎng)，姜荷花目前應(yīng)用廣泛的品種有‘清邁粉’，‘紅觀音’，‘白雪’，‘荷蘭紅’，‘印度郁金’，‘姜黃’，‘紅火炬’‘玉如意’等。姜荷花在園林應(yīng)用方面有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)：（1）花大色艷、花型辨識(shí)度高，既可觀花又可賞葉；（2）夏季秋初開花，在夏季花卉相對(duì)較少的長(zhǎng)江流域及以北地區(qū)是很好的花鏡植物；（3）由于觀賞部位是苞片，在我國(guó)南亞熱帶地區(qū)，如海南、兩廣、云南、福建等地花期更是長(zhǎng)達(dá)半年，從5月到11月；（4）生長(zhǎng)快，姜黃屬花卉一般種植后100 d左右開花，若先進(jìn)行人工催芽再種植，可顯著縮短營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的時(shí)間；（5）種球不易退化，與其他許多球根花卉（如百合、郁金香）不同，種球沒有發(fā)生退化現(xiàn)象；（6）病蟲害較少，栽培較容易。

鑒于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，姜荷花自推廣以來市場(chǎng)反應(yīng)熱烈，未來市場(chǎng)需要樂觀。目前，姜荷花的研究已經(jīng)涵蓋了育種、擴(kuò)繁、生長(zhǎng)生理及分子機(jī)理，本研究將從上述幾個(gè)方面進(jìn)行綜述姜荷花的研究進(jìn)展并展望未來的研究方向。

1 資源收集及新品種選育

國(guó)內(nèi)學(xué)者及園藝公司從泰國(guó)及荷蘭引種了30多個(gè)品種，關(guān)于品種間親緣關(guān)系的ISSR、SRAP及SSR分子標(biāo)記研究已經(jīng)開展［3-4］，為種間雜交育種工作奠定了基礎(chǔ)?？铝峥〉龋?］以30份不同姜荷花品種作為親本進(jìn)行雜交授粉，初步分析不同親本之間的雜交親和性及雜交種子重量等差異，結(jié)果表明其中27個(gè)雜交組合可以結(jié)種，未來雜交育種工作可以重點(diǎn)關(guān)注這27個(gè)雜交組合。楊維等［6］通過雜交手段育成了新品種‘紫云郁金’。另一方面，從種植的品種中選育新品種的工作也在開展，如紅觀音姜荷花是從現(xiàn)有品種種植過程中產(chǎn)生的深紅色突變株，通過組培快繁獲得大量穩(wěn)定性狀的植株后審定的新品種［7］。另外，γ射線長(zhǎng)時(shí)或短時(shí)輻射誘變育種工作也已開展［8-9］，γ射線輻射對(duì)姜荷花表型和DNA水平都會(huì)產(chǎn)生變異，是選育新品種的有效手段。

2 組織培養(yǎng)及種球擴(kuò)繁

球根植物要大量推廣應(yīng)用，高效擴(kuò)繁是一個(gè)重要議題。以不同濃度茉莉酸甲酯和萘乙酸噴施，探討不同生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度對(duì)姜荷花種球的繁殖系數(shù)影響，綜合種球數(shù)量和質(zhì)量、種球直徑等，Me-JA 0.50 mmol/L和NAA 0.25 mmol/L處理更有利于姜荷花種球繁育［10］。

以往的研究表明對(duì)于姜荷花而言，合適的外植體是組培成功的關(guān)鍵因素，一些品種的球莖芽［11-13］或球莖小芽［14-15］均可以順利誘導(dǎo)成苗。以上方法都是直接芽誘導(dǎo)而不經(jīng)愈傷誘導(dǎo)的組培擴(kuò)繁方法，因此擴(kuò)繁倍率都不太高，最高的為鄒清成等［15］的5～8倍。球莖芽或球莖小芽的污染概率當(dāng)然比一般莖、葉要高，姜荷花的消毒方式多采用75%的酒精消毒30～60 s，再用0.1%升汞消毒5～10 min，或者第二步用0.5%次氯酸鈉溶液，其相比升汞毒性小，消毒時(shí)間則要長(zhǎng)，為15～20 min［16］。

最近的研究認(rèn)為，利用姜荷花幼嫩花序進(jìn)行組織培養(yǎng)，誘導(dǎo)其中的幼嫩花蕾逆轉(zhuǎn)為葉芽，增殖形成叢生芽也是一種高效工廠化生產(chǎn)的手段［17］，增殖倍數(shù)為2.3～4.7倍。另外品種‘紅火炬’的花軸也可作為外植體進(jìn)行芽誘導(dǎo)，增殖倍數(shù)為1.75～3.65倍［18］。也可用姜荷花球莖直接在瓶?jī)?nèi)誘導(dǎo)生芽，后培養(yǎng)成苗，增殖系數(shù)為3.21～4.12倍［19］。

3 生長(zhǎng)生理研究

作為原產(chǎn)熱帶的花卉，在我國(guó)長(zhǎng)江流域及以北地區(qū)應(yīng)用時(shí)，如何提高抗寒性是一個(gè)重要的研究課題。相關(guān)的耐寒試驗(yàn)表明，姜荷花不同品種受冷害脅迫的最低溫度在10℃左右［20-21］，劉建新等［21］對(duì)姜荷花‘玉如意’種球進(jìn)行了多種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的處理，其中ABA、6-BA、PP333可通過調(diào)節(jié)滲透系統(tǒng)或調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)來增強(qiáng)種球的抗寒性。姜荷花抗?jié)承砸话?，澇害?huì)促進(jìn)無氧呼吸，導(dǎo)致有毒物質(zhì)積累（如丙二醛的增加等）、激素含量不平衡、植物酶含量及其活性變化，60%～70%含水量比較適宜其生長(zhǎng)［22］。

研究不同氮磷鉀配比的控釋肥和普通復(fù)合肥對(duì)姜荷花生長(zhǎng)的影響，表明控釋肥比復(fù)合肥更利于提高姜荷花的葉長(zhǎng)和葉綠素含量，其中以氮鉀型控釋肥對(duì)姜荷花的生長(zhǎng)最佳，磷鉀型控釋肥開花率最高［23］。25℃是姜荷花生長(zhǎng)最適溫度，光照延長(zhǎng)至14～16 h時(shí)，可打破姜荷花休眠，實(shí)現(xiàn)周年生產(chǎn)，姜荷花分蘗數(shù)隨光照時(shí)長(zhǎng)的增加而顯著增加［24］。對(duì)姜荷花花莖氮磷鉀含量與開花品質(zhì)相關(guān)性的研究表明，花莖長(zhǎng)、花序長(zhǎng)分別與N含量呈正相關(guān)，但均與P、K含量呈負(fù)相關(guān)；花序直徑與P、K含量之間具有較高的正相關(guān)［25］。

另外，姜荷花也是很好的切花材料，其中清邁粉、紅火炬品種切花瓶插時(shí)間達(dá)16 d［26］。陳麗璇等［27］研究了1-MCP對(duì)姜荷花切花貯運(yùn)期間生理代謝指標(biāo)的影響，結(jié)果表明4 μl/L劑量處理對(duì)活性氧代謝抑制的效果最好，可以選擇此濃度的1-MCP作為切花的保鮮劑。適宜的光照是姜荷花切花品質(zhì)的關(guān)鍵，在生長(zhǎng)期用60～70%遮光網(wǎng)可以改善切花的品質(zhì)［28］。

4 分子生物學(xué)研究

基于高通量測(cè)序技術(shù)，分析了姜荷花的SSR位點(diǎn)，獲得的19902個(gè)SSR位點(diǎn)存在于15891條序列中，獲得unigene數(shù)為64471條，共132833884 bp，獲得的SSR可應(yīng)用于種間關(guān)系分析與性狀關(guān)聯(lián)的分子育種，獲得的unigene為姜荷花的分子水平的研究奠定了基礎(chǔ)［29］。利用Illumina測(cè)序和de novo轉(zhuǎn)錄組組裝技術(shù)對(duì)清邁粉和白雪品種進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與組裝拼接，分別鑒定到62105個(gè)unigenes，48813個(gè)unigenes，篩選出150對(duì)SSR引物用于分子標(biāo)記開發(fā)［30］。

隨著轉(zhuǎn)錄組測(cè)序工作的開展，獲得了大量基因數(shù)據(jù)，一些基因的克隆工作已經(jīng)開展，如葉綠素降解酶基因PPH、類胡蘿卜素合成關(guān)鍵基因、查爾酮合成酶基因（Chalcone）已克隆并做了序列分析［31-33］。CONSTANS（CO）和CONSTANS-like（COL）基因在光周期敏感植物開花調(diào)控中具有重要作用。研究了姜荷花轉(zhuǎn)錄組測(cè)序中獲得的8個(gè)CONSTANS-like同源基因在短日照和長(zhǎng)日照環(huán)境下的結(jié)構(gòu)、親緣關(guān)系和表達(dá)模式。CaCOL1、CaCOL2、CaCOL4和Ca-COL7在長(zhǎng)日照處理中的表達(dá)量明顯高于短日照，表明它們是潛在的開花誘導(dǎo)因子，是研究姜荷花開花調(diào)控和晝夜節(jié)律的候選基因［34］。

姜荷花‘清邁粉’染色體數(shù)目為32條，是二倍體，流式細(xì)胞術(shù)測(cè)定結(jié)果表明姜荷花‘清邁粉’的基因組大小為998.5 Mbp［35］，全基因組測(cè)序工作已經(jīng)開展（未發(fā)表數(shù)據(jù)），未來分子生物學(xué)的研究將繼續(xù)深入。

5 展望

作為具有較大生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的觀賞花卉，高倍率擴(kuò)繁仍是重要的研究目標(biāo)，現(xiàn)有的組培擴(kuò)繁研究是通過芽誘導(dǎo)，繁殖倍率不高（最高為8），未來應(yīng)著手于誘導(dǎo)愈傷組織的高效組培擴(kuò)繁研究，高效繁殖才能降低成本促成其在園林中的廣泛應(yīng)用。原產(chǎn)于熱帶的姜荷花，其在我國(guó)長(zhǎng)江流域及以北地區(qū)的應(yīng)用中存在無法原地過冬的難題，培育具有抗寒特性可以在長(zhǎng)江流域地區(qū)過冬的品種是未來育種工作的重點(diǎn)，染色體加倍育種形成的多倍體使細(xì)胞核、細(xì)胞以及組織器官增大，同時(shí)也因基因劑量效應(yīng)和互作效應(yīng)等原因植株更矮壯、抗性更好，是抗性育種工作的方向。隨著基因組測(cè)序工作的完成，未來姜荷花花色、花型、花朵發(fā)育等相關(guān)的分子機(jī)理工作將逐步開展。