药用石斛种间有性杂交育种阶段性初报

1 / 7药用石斛种间有性杂交育种阶段性初报作者：潘春香 白音 包英华 范美玲【摘要】目的探索石斛种之间有性杂交的亲和能力。方法选用种间性状差异较大、花期相近的 4 种药用石斛种为材料，在蕾期和花期分别进行人工辅助自交和杂交试验。结果药用石斛种与种之间亲和力较高，各组合杂交结果率达%；花期人工自交和杂交的结果率均比蕾期高，其中花期的自交结果率在%，杂交结果率达%，蕾期的自交结果率为%，杂交结果率为%；而自然授粉的结果率均为 0。结论人工辅助授粉是提高药用石斛结果率的有效方法之一。该研究为药用石斛的有性繁殖和杂交育种工作的开展奠定了基础。 【关键词】 药用石斛； 种间； 有性杂交； 育种石斛属 Dendrobium Sw.植物，全世界约有 1100 种，我国境内有 76 种1 。收入中国药典的共 5 种2 。石斛含有的石斛碱，石斛醚碱等成分具有很高的药用价值和保健功能。在中国传统中医中药中石斛被列为“九大仙草”之首，又有“千金草” “软黄金”之称，并以其神奇的药效被广泛应用。然而，由于滥采滥挖和野生石斛自身自然结实能力差等原因，导致石斛种面临灭绝，且市场价格昂贵。因此，在采取各种拯救工作的同时，培育高产、优2 / 7质的药用石斛新品种对于满足市场需求，丰富石斛种质资源具有十分重要的理论意义和实际意义。关于药用石斛育种工作几乎处于空白。目前国内文献只有一篇多倍体阶段性育种结果报道，培育出了多倍体植株苗3 。项目组从XX 年开始在全国各地收集了近三十多个种，并进行了栽培驯化和繁殖。本项目选用差异较大、花期相近的 4 个种为材料，尝试着展开了石斛种间的有性杂交育种工作，拟在探索石斛种之间的亲和性，并摸索出一套成熟的有性杂交技术，培育出产量和药用价值较高的新品种，为药用石斛遗传规律的研究和遗传育种工作的开展奠定理论基础。介于育种所需年限较长，尤其是药用石斛种子发芽必须在培养基上进行，生长周期长，从播种到移栽大约需要 10 个月的时间，现将一些阶段性研究结果做一总结。1 材料与方法材料选用花期相遇，且种间性状差异较大的玫瑰石斛Dendrobium crepidatum Lind1ex Paxt，鼓槌石斛Dendrobium chrysotoxum Lindl.，细茎石斛 Dendrobium moniliforme Sw 和金钗石斛 Dendrobium nobile Lindl 4个种为亲本。人工自交与杂交实验实验分为蕾期自交、蕾期杂交、花期自交、花期杂交和自然授粉 5 种方式进行授粉。以自3 / 7然授粉为对照。其中花期授粉：选当天开放的花朵进行授粉，具体操作是在头一天选择第 2 天开放的花朵进行自交和杂交；蕾期授粉：选即将开放的大花蕾，去雄，取新鲜的花粉进行自交和杂交；授粉时将花粉置于母本的蕊腔中。用标签写明自交和杂交时间以及杂交组合名称，挂在母本植株上。授粉 34 d 后，蕊柱膨大，花瓣和花萼开始凋谢。自然授粉是不进行人工辅助授粉，任其自然授粉。2 结果四种药用石斛植物学特征和生物学特性观察结果见图 1 与表 1。表 1 4 种药用石斛开花生物学特性1 号石斛：花瓣质厚，有蜡质光泽。茎圆柱形，长者可达 45 cm。茎淡青绿色。总状花序，花 13 朵；花径34 cm，淡玫瑰红色。唇瓣中部以上是淡玫瑰色，以下是金黄色，有 2 紫色纵条纹。花期 45 月，花持续开 13周。2 号石斛：茎直立，纺锤状，肉质，具 25 节；叶互生，长圆形，长达 19 cm，宽 2 cm，先端急尖而有钩转；总状花序在近茎端位置长出，通常疏生 815 枚花，总状花序近顶端叶腋发出，有花 58 朵，花瓣金黄色，唇瓣金黄色，质厚，茎部有一花柢，唇瓣近肾形，暗黄色或中央有一深色斑，边缘波状。花期 45 月。 4 / 73 号石斛：茎高 1020 cm。叶长圆状披针形，长4 cm，宽 710 mm，先端钝；叶鞘非灰色不清洁状。总状花序具花 24 朵；花白色，直径约 2 cm；中央萼片线状披针形，两侧萼片稍带镰刀形；唇瓣黄绿色，中央有 1褐色的斑点。花期 45 月。4 号石斛：茎丛生，上部稍扁而稍弯曲上升，高1060 cm，粗达 cm，具槽纹，节略粗，基部收窄。叶近革质，长圆形或长椭圆形，长 612 cm，宽 13 cm，先端 2 圆裂，花期有叶或无叶。总状花序有花 14 朵；花大，下垂，直径达 8 cm，花被片白色带浅紫色，先端紫红色；唇瓣倒卵状矩圆形，长 4 cm，宽 3 cm，先端圆形，唇盘上面具 1 紫斑。花期 45 月。人工杂交授粉实验见表 23。表 2 4 种药用石斛自交及杂交组合方式由表 3 可见，总体来看，花期人工自交和杂交结实率比蕾期的高，这是符合一般植物的开花生物学特性的。从人工辅助自交结实率来看，不论是蕾期还是花期均以 2号最高，1 号次之。其中蕾期 2 号高达%，1 号达%，3 号和4 号相近，分别为%和%；花期 2 号高达 75%，1 号为 60%，3号为 50%，4 号较低为 25%；由此可见，石斛不同种的结实率是有差异的，2 号和 1 号石斛两个种的自交结实能力较强，适宜于自交繁殖。从杂交结果来看，蕾期杂交结实率以 35 / 7号1 号、4 号3 号、1 号3 号最高，达%，2 号3 号为25%，3 号4 号、1 号4 号、4 号1 号为 20%；花期杂交结实率以 3 号1 号、3 号4 号、4 号3 号最高，分别达50%，其次是 1 号3 号和 2 号3 号，达 40%，1 号4 号，4 号1 号为 25%，最低为 2 号1 号，为%。由此可见，4个种相互杂交都可以结实，说明石斛种之间亲和力较强，适合于种间杂交，尤其是 3 号1 号和 4 号3 号这两个组合的亲本的亲和力更强。而自然授粉的对照组的四个石斛种的结果率均为 0，验证了药用石斛在无外力辅助授粉时几乎不能结实4这一现象。而且，在实验过程中我们观察到，对照组的所有花朵在自然脱落时，其药帽还紧包在花粉上完好无损，我们认为这就是石斛自然授粉不易结实的原因。表 3 4 种药用石斛人工自交、杂交与自然授粉的结果率3 结论与讨论药用石斛无论是自交或杂交，均以花期授粉的结果率最高，蕾期授粉结果率相对较低。由此也证实了一般植物花期花粉生活力高于其他任何一个时期的结果。对照组没有结果，其原因在于花朵未发生授粉受精。实验过程中还发现，即使结果率高的花期授粉也要注意花粉的选择，成熟花粉必须是鲜黄色，黏性好，松散不板结。此外，要注意观察柱头的生活力，一般柱头生活力的强的，柱头里6 / 7面粘性很好，不干燥。石斛类植物具有丛生性的特点，即许多个体聚集成丛，生长旺盛，养分积累多，而单株种植生长弱小，甚至不能成活4 。本试验中以 2 号石斛 10 株为一丛的结果率最高，果荚也较大，也说明了这一点，但是也不排除石斛种与种之间存在差异，有待于进一步研究。石斛的花朵无香味，在实验中，未发现有昆虫来采粉。同时石斛花朵结构特殊，其 4 团花粉被 2 个药帽盖住，成熟花粉的药帽必须有外力的作用才能脱落。对照组中的所有花朵在自然脱落时，其药帽还紧包在花粉上完好无损。这也是对照组自然授粉没有结实的原因，我们分析认为药用石斛自然繁殖率低与其特殊的花器构造有关，这一点还有待于进一步证实。药用石斛有性杂交育种目前为止尚未见报道，也就是说，药用石斛目前为止还没有品种。本项工作的开展，势必对药用石斛育种工作起到积极的促进作用。本实验结果得出：石斛种间杂交亲和力较强，结果率在%75%，且不存在远缘杂交不育性等问题，