版納植物園瀕危附生蘭科植物齒瓣石斛野外仿生態種植獲進展

2020-12-22 中國科學院

　　石斛屬（DendrobiumSwartz）為蘭科第二大屬，為多年生附生草本植物，全世界約有1100種，中國約有80餘種。石斛屬植物具有豐富的花部特徵多樣性，是四大觀賞蘭類之一；很多種類的石斛作為傳統的藥材和保健品也有著悠久的利用歷史。而由於其較高的觀賞和藥用價值，野生植物資源長期的過度採集，導致很多種類面臨野外滅絕的危險，比如齒瓣石斛(D.devonianum)。因此，如何有效地繁殖植株達到市場需求和物種保護之間的平衡是一個重要的科學問題。世界各國各地區對瀕危蘭科植物長期的保護實踐表明，基於蘭科植物生態學、傳粉生物學、繁殖技術、真菌相互關係和種群遺傳多樣性研究基礎上開展的蘭科植物回歸，是有效的蘭科植物綜合保護策略。蘭科植物是一類典型的菌根植物：自然條件下其種子的萌發和幼苗生長發育的早期階段都依賴於共生真菌，甚至在有些成年蘭科植物中菌根真菌仍起著重要的作用。菌根真菌是蘭科植物進化和生態過程中的最重要的影響因素之一，與傳粉特化一起在整個植株生活史、種群動態、系統進化與物種形成和蘭科植物多樣化過程中起至關重要的作用。

　　種子共生萌發有效真菌具有專一性，在原地和實驗室條件下專一性表現不同，分別稱之為「生態專一性(ecological specificity)」和「潛在專一性(potential specificity)」。實驗室條件下多種真菌菌株能夠促進蘭科植物種子萌發，表明宿主植物和真菌之間存在潛在專一性；而自然條件下與一個特定蘭花種形成菌根的真菌的範圍高度專一。中國科學院西雙版納熱帶植物園瀕危植物遷地保護與再引種研究組從蘭科菌根生物學角度，以齒瓣石斛為材料開展了野外種子共生萌發研究。科研人員利用前期分離自齒瓣石斛原球莖且經過實驗室種子共生萌發實驗驗證的有效真菌在野外茶樹樹幹上用不同的播種方法探索種子-真菌直播實驗的影響因素。其中實驗方法涉及一種全新的種子-真菌懸浮液播種方法；種子萌發影響因素包括不同的播種方法、懸浮液種子密度、播種地點和播種季節。

　　實驗結果顯示：不同播種方法在2個實驗樣地種子的萌發率有差異(0.94%-1.44%)但不顯著；播種密度對萌發率也有較大的影響，應用同一播種方法當每個播種點種子密度為1-50個時種子萌發率最高(2.78%-2.35%)；同樣條件下不同的播種季節（雨季，霧涼季和乾熱季）其種子萌發率也有所不同 (0.24%-5.87%)；在不同季節用不同的播種方法在兩個試驗樣地進行的對照試驗（僅播種齒瓣石斛種子而無共生真菌）顯示無種子萌發。研究結果顯示，此種方法不但可以直接在野外茶樹上播種齒瓣石斛種子，建立種群(見圖1)，保護瀕危齒瓣石斛物種資源，還可以用來較大範圍種植齒瓣石斛，顯示在齒瓣石斛栽培產業方面具有較大的應用潛力。這種方法為其他附生蘭科植物保護提供了一條切實可行的操作模式，也為地生蘭的種苗繁育提供了有益借鑑。

　　相關論文以Using in situ symbiotic seed germination to restore over-collected medicinal orchids in Southwest China 為題，在線發表於Frontier in plant science。

　　文章連結 

 

　　圖1. 齒瓣石斛種子原地共生萌發情況：A 絲帶水苔處理播種2個月幼苗；B 保鮮膜處理播種45天萌發幼苗；C 保鮮膜-種子袋播種30天萌發幼苗；D 絲帶水苔處理播種12個月健壯幼苗 

 

圖2. 2014年6月基諾鄉龍帕古茶園古茶樹共生萌發獲得幼苗進入花期 

　　石斛屬（DendrobiumSwartz）為蘭科第二大屬，為多年生附生草本植物，全世界約有1100種，中國約有80餘種。石斛屬植物具有豐富的花部特徵多樣性，是四大觀賞蘭類之一；很多種類的石斛作為傳統的藥材和保健品也有著悠久的利用歷史。而由於其較高的觀賞和藥用價值，野生植物資源長期的過度採集，導致很多種類面臨野外滅絕的危險，比如齒瓣石斛(D.devonianum)。因此，如何有效地繁殖植株達到市場需求和物種保護之間的平衡是一個重要的科學問題。世界各國各地區對瀕危蘭科植物長期的保護實踐表明，基於蘭科植物生態學、傳粉生物學、繁殖技術、真菌相互關係和種群遺傳多樣性研究基礎上開展的蘭科植物回歸，是有效的蘭科植物綜合保護策略。蘭科植物是一類典型的菌根植物：自然條件下其種子的萌發和幼苗生長發育的早期階段都依賴於共生真菌，甚至在有些成年蘭科植物中菌根真菌仍起著重要的作用。菌根真菌是蘭科植物進化和生態過程中的最重要的影響因素之一，與傳粉特化一起在整個植株生活史、種群動態、系統進化與物種形成和蘭科植物多樣化過程中起至關重要的作用。
　　種子共生萌發有效真菌具有專一性，在原地和實驗室條件下專一性表現不同，分別稱之為「生態專一性(ecological specificity)」和「潛在專一性(potential specificity)」。實驗室條件下多種真菌菌株能夠促進蘭科植物種子萌發，表明宿主植物和真菌之間存在潛在專一性；而自然條件下與一個特定蘭花種形成菌根的真菌的範圍高度專一。中國科學院西雙版納熱帶植物園瀕危植物遷地保護與再引種研究組從蘭科菌根生物學角度，以齒瓣石斛為材料開展了野外種子共生萌發研究。科研人員利用前期分離自齒瓣石斛原球莖且經過實驗室種子共生萌發實驗驗證的有效真菌在野外茶樹樹幹上用不同的播種方法探索種子-真菌直播實驗的影響因素。其中實驗方法涉及一種全新的種子-真菌懸浮液播種方法；種子萌發影響因素包括不同的播種方法、懸浮液種子密度、播種地點和播種季節。
　　實驗結果顯示：不同播種方法在2個實驗樣地種子的萌發率有差異(0.94%-1.44%)但不顯著；播種密度對萌發率也有較大的影響，應用同一播種方法當每個播種點種子密度為1-50個時種子萌發率最高(2.78%-2.35%)；同樣條件下不同的播種季節（雨季，霧涼季和乾熱季）其種子萌發率也有所不同 (0.24%-5.87%)；在不同季節用不同的播種方法在兩個試驗樣地進行的對照試驗（僅播種齒瓣石斛種子而無共生真菌）顯示無種子萌發。研究結果顯示，此種方法不但可以直接在野外茶樹上播種齒瓣石斛種子，建立種群(見圖1)，保護瀕危齒瓣石斛物種資源，還可以用來較大範圍種植齒瓣石斛，顯示在齒瓣石斛栽培產業方面具有較大的應用潛力。這種方法為其他附生蘭科植物保護提供了一條切實可行的操作模式，也為地生蘭的種苗繁育提供了有益借鑑。
　　相關論文以Using in situ symbiotic seed germination to restore over-collected medicinal orchids in Southwest China 為題，在線發表於Frontier in plant science。
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　　圖1. 齒瓣石斛種子原地共生萌發情況：A 絲帶水苔處理播種2個月幼苗；B 保鮮膜處理播種45天萌發幼苗；C 保鮮膜-種子袋播種30天萌發幼苗；D 絲帶水苔處理播種12個月健壯幼苗 
 
圖2. 2014年6月基諾鄉龍帕古茶園古茶樹共生萌發獲得幼苗進入花期 

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