兜蘭屬植物是蘭科中最原始的洋蘭之一[,是極重要的種質(zhì)資源。由于被大量采挖瀕臨滅絕,兜蘭屬植物被列入2016版《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》(CITES 附錄I)2。兜蘭屬植物分布于亞洲至太平洋島嶼的熱帶、亞熱帶地區(qū),中國(guó)的云南、貴州和廣西是兜蘭屬植物的中心分布區(qū)之一[3。中國(guó)位于兜蘭屬物種分布的北緣,特殊的地理位置成就了我國(guó)極具特色的兜蘭種質(zhì)資源4]。
兜蘭屬植物傳統(tǒng)的繁殖方式有分株繁殖和種子繁殖。分株繁殖效率低,無法滿足市場(chǎng)需求和保護(hù)利用。在野外,兜蘭種子萌發(fā)依賴共生真菌的異養(yǎng),萌發(fā)率極低。當(dāng)前,無菌播種和共生萌發(fā)是擴(kuò)大兜蘭屬植物繁殖規(guī)模的關(guān)鍵方法,有極少數(shù)種攻克外植體去污難、愈傷組織誘導(dǎo)率低的難題,在離體快繁方面取得突破性進(jìn)展5。兜蘭的生長(zhǎng)發(fā)育都依賴于菌根真菌的共生。近年來,兜蘭屬植物原生地遭到嚴(yán)重破壞,加大其保護(hù)力度及提高栽培繁殖技術(shù)極為重要。
目前,兜蘭屬植物的相關(guān)研究主要集中在遺傳資源和地理分布、分類學(xué)、菌根真菌、快繁技術(shù)及栽培管理等方面?;诖?,進(jìn)一步提出針對(duì)兜蘭屬植物研究的建議:進(jìn)行系統(tǒng)的兜蘭屬植物資源調(diào)查,以詳細(xì)了解兜蘭屬植物的分布特征、生態(tài)環(huán)境、形態(tài)學(xué)特點(diǎn)和生長(zhǎng)發(fā)育情況;強(qiáng)化自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)和管理,提升公眾的保護(hù)意識(shí);加強(qiáng)遺傳多樣性的研究與保護(hù)以及對(duì)繁育技術(shù)的開發(fā),突破兜蘭屬植物栽培難、培育難的問題。
1種質(zhì)資源及分布
1.1資源概況兜蘭屬(PaphiopedilumPfitz)隸屬蘭科(Orchidaceae),其唇瓣呈兜狀或囊狀,花色艷麗,花期較長(zhǎng),是蘭科植物中的\"旗艦\"物種6-7。兜蘭屬植物花色艷麗多樣,如硬葉兜蘭(Paphiopedilummicranthum)唇瓣白色至淡粉紅色,與同屬顏色鮮黃的杏黃兜蘭(P.armeniacum)被稱為“金童玉女”,麻栗坡兜蘭花朵呈現(xiàn)獨(dú)特的黃綠色,并伴有香氣。兜蘭屬植物花瓣花紋呈不規(guī)則斑點(diǎn)或條紋,例如巨瓣兜蘭(P.bellatulum)的萼片和花朵上有許多紫褐色大斑點(diǎn),飄帶兜蘭具綠色條紋,斑葉類兜蘭的葉上表面具深或淺綠色相間的網(wǎng)格斑,而綠葉類的葉上表面綠色,不具網(wǎng)格斑[8]。
1.2地理分布及生境特征研究指出,大陸分裂和冰期氣候變冷造成了該亞科物種的不連續(xù)分布格局[。兜蘭屬植物在世界分布有130多種,東南亞分布116種,主要分布于中國(guó)西南部至越南中部、婆羅洲中部和菲律賓中部,中國(guó)是兜蘭屬植物的中心分布區(qū)之一[10]。中國(guó)現(xiàn)有兜蘭屬植物約41種,主要分布于中國(guó)西南部至南部,包括云南、廣西、貴州、廣東、海南、重慶、西藏等,其中云南是兜蘭屬植物的中心分布區(qū),在我國(guó)分布的41個(gè)種中,36個(gè)種在云南有分布,例如卷萼兜蘭(P.appletonianum)、根莖兜蘭(P.areeanum)紅旗兜蘭(P.charlesworthii)、波瓣兜蘭(P.insigne)淺斑兜蘭(P.jackii)硬葉兜蘭(P.micran-thum)、白旗兜蘭(P.spicerianum)瑰麗兜蘭(P.villo-sum? 翡翠兜蘭(P.smaragdinum)等。
兜蘭屬植物主要分布于熱帶及亞熱帶,海拔1 000~1 700m 的山林中,對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格,其自然居群常分布于石灰?guī)r山地的山坡、山脊等透氣、排水良好、相對(duì)干凈的林下環(huán)境中[1。兜蘭屬植物斑葉種喜溫,綠葉種喜涼,大部分為地生蘭,少數(shù)為附生蘭或石生蘭[2]。
2研究概況
2.1分類學(xué)研究基于形態(tài)學(xué)特征,德國(guó)植物學(xué)家E.H.Pfitzer在1886年首次將兜蘭屬從杓蘭屬中獨(dú)立出來。此后,眾多植物學(xué)家針對(duì)兜蘭屬植物的分類提出了各自的分類體系[13-15]。我國(guó)蘭科植物專家陳心啟認(rèn)為兜蘭屬下設(shè)2個(gè)亞屬較為恰當(dāng),將中國(guó)產(chǎn)兜蘭屬18個(gè)原生種劃分為寬瓣亞屬(SubgenParvisepa-lum)和兜蘭亞屬(Subgen Paphiopedilum)[]。而另一分類學(xué)家Cribb則將兜蘭屬分為3個(gè)亞屬,即Parvisepalum、PaphiopedilumBrachypetalum[4]。陳業(yè)采用ISSR對(duì)23種中國(guó)兜蘭屬植物親緣關(guān)系進(jìn)行分析,所有供試種被分為3個(gè)類群,第一個(gè)類群包括14個(gè)種,例如帶葉兜蘭、紫毛兜蘭、格利兜蘭、亨利兜蘭等;第二個(gè)類群包括3個(gè)種,文山兜蘭、巨瓣兜蘭、同色兜蘭;第三個(gè)類群包括6個(gè)種,杏黃兜蘭、硬葉兜蘭、德式兜蘭、麻栗坡兜蘭、白花兜蘭、韓式兜蘭。范繼征通過親緣關(guān)系分析,將29種兜蘭屬植物分為6個(gè)類群。目前國(guó)內(nèi)兜蘭屬的分類系統(tǒng)劃分:兜蘭屬分為2個(gè)亞屬和8個(gè)組:寬瓣亞屬和兜蘭亞屬,寬瓣亞屬再分為3個(gè)組:小萼組、綠葉組和同色組;兜蘭亞屬分5個(gè)組:兜蘭組、單花斑葉組、多花短瓣組、多花長(zhǎng)瓣組和多花無耳組[1,12]
2.2繁殖技術(shù)研究兜蘭屬植物的傳統(tǒng)繁殖方式為分株繁殖和種子繁殖。分株繁殖的周期長(zhǎng),繁殖系數(shù)低,無法滿足物種保護(hù)和市場(chǎng)需求,而兜蘭種子需與真菌共生才能萌發(fā),且萌發(fā)率極低。目前,兜蘭的組培快繁技術(shù)還未達(dá)到完善的階段,導(dǎo)致大多數(shù)兜蘭的種類和品種還無法大規(guī)模量產(chǎn)。無菌播種、共生萌發(fā)、組織培養(yǎng)、離體快繁等是提高兜蘭的繁殖效率、培育新品種的有效手段。研究表明,硬葉兜蘭、亨利兜蘭和巨瓣兜蘭種子的發(fā)育階段對(duì)無菌播種的萌發(fā)率有重要影響,綠莢種子在未成熟階段存在一個(gè)最佳采集時(shí)期,有利于種子萌發(fā),而成熟種子會(huì)在發(fā)育后期產(chǎn)生次生抑制因子,其萌發(fā)率會(huì)降低[18-19]。接種共生真菌是提高兜蘭種子萌發(fā)率的有效方法之[20-22]
大多數(shù)兜蘭種子萌發(fā)需低鹽濃度的培養(yǎng)基,高鹽濃度的培養(yǎng)基會(huì)抑制種子萌發(fā)[23],通常以1/2或1/4MS較為適宜,但培養(yǎng)基濃度過低不利于種子萌發(fā)后的生長(zhǎng)發(fā)育,可通過添加有機(jī)物來解決這一難題[24]。謝欣宇等人以綠摩帝兜蘭“云之君\"成年株的側(cè)芽作為外植體組培快繁,發(fā)現(xiàn)接種前噴施并澆灌殺菌劑處理,用 75% 酒精、 1% 有效氯的 NaClO 溶液、0.1%HgCl2 溶液依次消毒,消毒成功率 51.7% ,后將其置于醫(yī)用鏈霉素溶液中處理,消毒成功率提高至60%[5]
2.3菌根真菌的研究在自然界中,兜蘭種子萌發(fā)、生長(zhǎng)和繁殖過程都依賴菌根真菌獲取有機(jī)養(yǎng)分25。兜蘭屬植物內(nèi)生真菌的研究主要集中在菌根真菌的分離、鑒定及其與共生真菌互作等方面。從兜蘭屬植物中分離的內(nèi)生真菌主要是擔(dān)子菌綱,包括從硬葉兜蘭中分離得到的優(yōu)勢(shì)菌群膠膜菌屬、瘤菌根菌屬、鐮刀菌屬和絲核菌屬[26-27],從杏黃兜蘭中分離得到的優(yōu)勢(shì)菌群鐮刀菌屬和組絲核菌屬[28],從帶葉兜蘭中分離得到的優(yōu)勢(shì)菌屬膠膜菌屬、鐮刀菌屬和輪層菌屬[29-30]。其中,膠膜菌屬是兜蘭屬中主要的共生真菌,并促進(jìn)其宿主植物的生長(zhǎng)發(fā)育[31-32]。
在野外,蘭科植物種子的萌發(fā)依賴于與1種或多種特定真菌建立穩(wěn)定的共生關(guān)系,并依靠真菌異養(yǎng)以獲取養(yǎng)分和水來促進(jìn)胚胎發(fā)育和植物形態(tài)建成[33。楊文科從遷地共生萌發(fā)的白旗兜蘭原球莖中分離純化得到2枚膠膜菌屬真菌,利用該菌與白旗兜蘭種子進(jìn)行真菌促進(jìn)種子萌發(fā)的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其有效促進(jìn)了白旗兜蘭種子的萌發(fā),幼苗形成率增加至 50.83%[20] 。兜蘭屬植物與真菌共生可有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)。朱鑫敏等采用菌株P(guān)M-1與兩種兜蘭屬植物進(jìn)行共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示接種了該菌株的兜蘭生物量較對(duì)照組有顯著提升。同時(shí),菌株P(guān)A-1也被發(fā)現(xiàn)對(duì)杏黃兜蘭的干重增加具有積極影響[22]。
2.4栽培管理兜蘭常采用分株方式進(jìn)行栽培繁殖。兜蘭栽植時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2\~3年,新老植株的莖根滿盆、抑制植株正常生長(zhǎng)時(shí)便可進(jìn)行分株換盆。分株的最佳時(shí)間是春季,可選擇在新芽萌發(fā)前或開花后進(jìn)行,該時(shí)段兜蘭積累了較多養(yǎng)分,有利于分株后新植株的快速恢復(fù)。夏季高溫,分株會(huì)導(dǎo)致植株根部腐爛,而冬季溫度低,不利于植株恢復(fù)。兜蘭喜疏松、透氣性好且有機(jī)質(zhì)豐富的栽培基質(zhì),可用腐殖土、樹皮、杉木屑、椰糠等材料按照適當(dāng)比例混合配制。兜蘭屬植物常見的病害為細(xì)菌軟腐病,應(yīng)以預(yù)防為主,栽培基質(zhì)要進(jìn)行消毒,棚內(nèi)每 15d 噴灑多菌靈或百菌清。
3結(jié)論與展望
3.1結(jié)論兜蘭是世界著名觀賞花卉,中國(guó)作為多種兜蘭屬植物種質(zhì)資源的分布中心,擁有多種顏色、花紋豐富和香花品種的兜蘭,而云南是中國(guó)兜蘭物種分布最多的省份,目前發(fā)現(xiàn)分布有36個(gè)種。目前,國(guó)內(nèi)將兜蘭屬系統(tǒng)劃分為寬瓣亞屬和兜蘭亞屬共8個(gè)組。其次,兜蘭屬植物的繁殖技術(shù)研究已取得初步成果,無菌播種、共生萌發(fā)等技術(shù)手段有效提高了兜蘭的萌發(fā)率,而通過改良培養(yǎng)基、接種菌根真菌等措施能有效加快兜蘭的生長(zhǎng),但其繁殖技術(shù)、規(guī)模等相較于其他蘭花品種仍有較大差距。此外,在栽植兜蘭時(shí)應(yīng)注意選擇透氣性良好的栽培基質(zhì)。
3.2展望目前,對(duì)于兜蘭屬植物的分類學(xué)、繁殖技術(shù)、菌根真菌及栽培管理等方面已有突破性研究,但其深度和廣度仍需進(jìn)一步拓展,尤其在基礎(chǔ)研究方面,仍有諸多問題亟待深入探討,主要集中在以下兩個(gè)方面。
第一,需強(qiáng)化兜蘭屬植物的種質(zhì)資源的鑒定與評(píng)價(jià)工作。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)優(yōu)先對(duì)現(xiàn)有的原生種野生生境加以保護(hù),深人研究其在自然生境中的生長(zhǎng)表現(xiàn)與形態(tài)特征,考慮采用遷地保護(hù)等方法,以促進(jìn)兜蘭屬植物的可持續(xù)發(fā)展。通過分類形態(tài)學(xué)、分子數(shù)據(jù)等解決兜蘭屬植物的分類爭(zhēng)議。
第二,加速兜蘭的育種進(jìn)程?,F(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)兜蘭品種選育工作主要依賴傳統(tǒng)的雜交育種,育種效率相對(duì)較低,且未形成特色,未來的育種方向?qū)⒔Y(jié)合傳統(tǒng)育種技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù),旨在培養(yǎng)出更具觀賞性、抗逆性和市場(chǎng)潛力的新品種。
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