木兰科濒危种的种质资源保存及繁殖技术研究进展

1、木兰科濒危种的种质资源保存及繁殖技术研究进展第28卷2007芷第l期2月四川林业科技journalofsichuanforestryscienceandtechnologyvo1.28,no.1feb.,2007木兰科濒危种的种质资源保存及繁殖技术研究进展刘均利,马明东(四川农业大学林学园艺学院,四川雅安625ooo)摘要:木兰科多珍稀观赏植物和优良用材树种,也有传统药用树种.目前其天然资源日趋枯竭,加快其种群恢复的研究已刻不容缓.本文概述了木兰科植物的应用及濒危保护现状,并对近年来木兰科植物繁殖技术的研究进展作了介绍.无性繁殖技术将是推进木兰科濒危植物种质资源保存及永续利用的有效手段.关键词

2、:木兰科;濒危植物;种质资源保存;繁殖技术中图分类号:$718.4文献标识码:a文章编号:10035508(2007)01002905advanceinresearchesonthegermplasmaresourcesprotectionandreproductivetechniqueofendangeredspeciesofmagnoliaceaeliujun?-limaming?-dong(collegeoffomstryandhorticulture,sichuanagriculturaluniversity,yaan625000)abstract:theplantsofmagnoli

3、aceaefamilyincludesomeexceflentornamentaltreespecies.thenaturmresourcesofmagnoliaceaearegraduallybecomingexhausted,andthereforeitisnecessarytoconductresearchesintothetechniqueoftherestorationoftheirpopulationrevivingtechniques.thispapersumsuptheutihzationandthecurrentconservationstatusofmagnohaceaef

4、amily,andmakesadetaileddescriptionofthereproductivetechniquesusedinthisfamily.theresultshaveshownthatasexualreproductivetechniquesareeffectivemeansofprotectingandsustainableutilizingmagnoliaceaeplants.keywords:magnohaceae,rareandendangeredplant,germplasmaresourcesprotection,reproductivetechnique木兰科(

5、magnohceae)植物属种资源丰富,全世界共l5属约250余种.其中我国产ll属,130多种(包括即将发表的),居世界首位.中国南部,西南部及其邻近地区具有丰富的木兰科属种代表,众多的特有类群和该种最原始的成员,以及反映木兰科系统发育不同阶段的类型,是木兰科植物的现代分布中心,分化中心和保存中心,也可能是起源中心】.木兰科植物包含有丰富的材用,药用,油用和观赏种质资源,开发前景非常乐观.目前由于自身繁殖能力的衰退和生境的破坏,其生存已处于危险状态,多数种趋于濒危灭绝.因此,加强木兰科树种的保护与繁育工作就具有重要的生态意义和经济价值.1木兰科植物的濒危及保护现状木兰科植物大多是第三纪古热带

6、植物区系的古老孑遗植物,据化石记录起源于早白垩纪亚尔必期(aptianalbian)甚至更早,是现存被子植物中较原始的类群.但在外围生境的恶化,人类无节制利用收稿日期:20068-08基金项目:t)ll省教育厅应用基础研究项目:木兰科红色警报级几乎绝迹种华盖木人工繁育技术体系研究(06-08)作者简介:刘均利(1982一),女,四川雅安人,在读硕士研究生,研究方向;林木生物技术.通讯作者:auorforcorrespondence.四川i林业科技28卷的影响,动物掠食的威胁与自然自身繁殖,传播的障碍等几方面因素影响下,其生存已日益受到严重威胁.据中国植物红皮书记载,该科被列为国家重点保护的珍稀

7、濒危植物有39种之多,占总种数的39.4%.其中包括渐危种l3种:濒危种23种,极危种3种华盖木(仅存7株),宝华玉兰(残存18棵)和峨眉拟单性木兰(不足200株)j.木兰科濒危植物多原始种,特有种和孑遗种,是大自然留给我们的宝贵物种资源.因此,强化其种质资源保存措施,并进行其濒危机理和种群恢复的研究已迫在眉睫.当前,木兰科植物分布的重要区域大多已建立了保护区,生境破坏和森林砍伐得到了一定的缓解.自20世纪80年代以来,国内的许多研究机构,在木兰科植物的迁地栽培和引种驯化方面做了大量研究,并积极建立了木兰科珍稀树种基因库,为其保护创造有利条件;营造单独的木兰园,也成为木兰科物种保护的有效手段.

8、近年来有关木兰科植物群落,种群生态学及生境脆弱性的研究也日益受到重视.2木兰科植物的作用及应用价值2.1极为重要的科学研究材料木兰科植物属白垩纪残遗树种,对于研究第三纪植物区系起源有着十分重要的科研价值.作为较原始的被子植物科,它还是研究被子植物起源,系统发育不可缺少的珍贵材料,一直是国内外植物学家研究的重点,迄今已积累了许多形态,分类,分子生物学等方面的研究资料¨.2.2经济价值木兰科植物大多树体高大通直,干形良好,出材率高,是军工,造船,家具等方面的高级用材.有的还可作胶合板和微薄板材,或是造纸原料,开发价值很高.此外,许多木兰科植物的花,叶,枝条乃至木材都含有芳香油,是提炼香精

9、的好原料.如黄兰等的花,叶还可作酿酒,熏茶的辅料.2.3珍贵的园林绿化树种木兰科植物在园林绿化中应用广泛卜j.它们既可改变冬季"缺绿"现象,又可增加城市的"香化","彩化"树种比例,而鹅掌楸,广玉兰等抗污染树种更是城市园林绿化的上佳树种.在美国等开发利用木兰科植物较好的国家,在将其充分应用于园林的同时,还培育出许多园艺新品种.2.4传统的药用树种木兰科植物还是重要的药材.如厚朴,红花木莲,滇藏木兰,观光木等的树皮,木莲,乳源木莲的果实,紫玉兰,玉兰等的花均可药用.宋晓凯等1】为了充分利用木兰科药用植物的生物活性,对木兰科中某些中国特有

10、植物的化学成分及生物活性进行了研究,并对国内外有关木兰科药用植物生物活性成分研究(内容涉及抗肿瘤,抗氧化,抗菌,抗炎,对中枢神经系统的作用,美容护肤化妆品,抗补体活性等方面)进行了综述.这方面的研究将会对木兰科植物药用价值的深度发掘提供参考.3木兰科植物的繁殖技术3.1常规播种繁殖木兰科植物大多依赖种子进行有性繁殖.该科植物的果实成熟期在8月l1月-l.其种子为瞢荚果类,当果皮变为黄褐或红色,可认定为形态成熟,应及时采集.杨成华等】刊通过对9种木兰科种子的场圃发芽率试验表明,总体上发芽率高的种类,保存率也高,但也有例外,如金叶含笑,发芽率达55.9%,但保存率只有12.0%.对于大多数木兰科珍

11、稀濒危种,采用随采随播或湿沙贮藏后翌年2月3月播种的方法可保持较高的种子发芽率.如观光木种子一般发芽率为60%70%,红花木莲加发芽率在80%以上,云南拟单性木兰-22则为46%86%.但也有少数种类的发芽率相对较低.如鹅掌楸,种子饱满率一般不到15%,而种子发芽率仅在5.0%以下.总的说来,种子繁殖是较为可行的繁殖方法,对于自然授粉率低的物种还可采用人工辅助授粉来提高粉率,促进种子发育.吴冬生等2的研究表明用砂床播种,芽苗移植法播种育苗,是值得大力提倡的方法,既节省种子,方便管理,种子出苗率与苗木成活率又高.但对于一些种源极度缺乏或发芽率过低的木兰科濒危植物而言,要利用种子繁殖来完成其种群的

12、扩大与恢复几乎不可能.因此,建立以扦插,嫁接和组织培养为主的木兰科植物快速繁殖体系对其种质资源保存和种群的恢复扩大有着决定性的作用.3.2无性繁殖3.2.1扦插繁殖木兰科植物的扦插繁殖很困难,早期扦插成功的报道,成活率多在2%10%.近年来的研究1期刘均利,等:木兰科濒危种的种质资源保存及繁殖技术研究进展31取得了一些进展,不少濒危植物都达到了较高的成活率.含笑属植物扦插较易成活,不少学者对其进行了研究,成活率均较高2引.如峨眉含笑可达98.21%,乐昌含笑可达9o.8%以上.为加强对珍稀濒危植物无性繁殖的研究,缪林海进行了观光木的高龄植株扦插,仅就插穗基部处理方式,生物促进剂,abt生根粉处

13、理效果,扦插基质等方面作了初步探讨,成活率最高可达66.1%.对种源稀缺的乐东拟单性木兰,在众多学者的不断努力下,其扦插成活率已从10%20%上升到了90%以上.黄运平等研究了巴东木莲嫩枝扦插繁殖技术,最高生根率可达83.3%.运用适当的激素和一定量的营养元素能有效地促进木兰科植物的生根.李福秀等研究了不同激素处理对香木莲生根的影响,得到最佳处理组合:abt30.05g?kg,生根率100d时可达89%.据钟国斌的报道,鹅掌楸的扦插繁殖成活率可达85%以上,扦插时配用abt生根粉3,7号,可促进不定根形成,提早10d15d生根,提高扦插成活率25%以上.辛夷与厚朴为我国着名的传统药材,人为的无

14、节制开采造成资源严重匮乏.魏建根通过不同基质和不同激素种类,不同浓度处理,探索了紫玉兰(又名辛夷)扦插成活与相关因子的关系.张应团则探讨了紫玉兰绿枝扦插生根率与采条时期的关系,证明其采条时间对扦插生根影响极显着.朱西存等副报道了其多年实践基础上的紫玉兰嫩枝扦插与苗木管理技术.赵杰等-39首次报道了辛夷植物望春玉兰扦插育苗试验,在一定条件下,插条成活率达95%以上,且根系发达.何福基等-帅对厚朴的扦插繁殖进行了研究,其研究表明,插穗本身是影响厚朴扦插成活率的主导因子,插床基质也有一定影响.随着扦插技术的进一步完善和扦插设备的更新,在生产上运用用光照喷雾扦插技术,解决了一些难生根树种的问题,部分植

15、物的扦插成活率也相应得到了提高.据高艳鹏等所做的实验:以一定浓度的abt1号和6号处理白玉兰插穗,生根率高达94%.金继良的扦插试验也取得了较高的生根率,经abt处理的含笑最高生根率可达到92.2%.有效的借鉴此类繁殖技术对木兰科珍稀树种的利用保护十分有利.综合来看,木兰科珍稀濒危植物扦插繁殖的研究已引起了不少学者的注意,但遗憾的是,对于木兰科极危种华盖木,宝华玉兰和峨眉拟单性木兰的扦插研究却不见报道.3.3嫁接繁殖木兰科濒危植物由于种源稀少,种子发芽率低,采种困难,扦插不易生根等特点,嫁接作为一种可行的快速繁育手段,在生产上和科研上已经被广泛运用,亦成为木兰科珍稀濒危植物种质资源保存的有效手

16、段.首先,在砧木种类的选择上.嫁接用的砧木根据各地的种源而定,中亚热带地区一般采用玉兰;南亚热带用树种种源比较丰富的醉香含笑与黄兰.白玉兰作砧木可接木兰亚科各属的树种且嫁接成活率较高.贺中采用白玉兰做砧木嫁接乐昌含笑,嫁接成活率达87.8%,嫁接苗生长速度明显高于播种苗.对于抗寒性能较差的濒危物种则可利用耐寒性较强的树种(如白玉兰)为砧木通过砧穗之间的相互影响,提高其抗寒能力-"j.因此,利用砧木来培育需要的植物群体类型,对进一步扩大引种从而加快濒危植物的种群恢复很有帮助.嫁接方式和嫁接时间对嫁接成活率均有较大影响.不少学者的实验均表明利用带顶芽切接的方法成活率较高,而芽接的效果则普

17、遍较差-45一'j.陈万利对38种木兰科植物进行嫁接繁殖试验后表明,木兰科植物的嫁接时间必须根据接穗与砧木两者的物候状况来择定,其最佳时间应是接穗处于萌动期而砧木则处于韧皮部能较易剥离木质部的时期,一般为1月3月,有些种类也可在9月12月.对于一些具有原始性和特殊生境的木兰科濒危植物来说,在砧木的选择上应特别注意它与接穗二者物候状况间存在的差异.这在黄运平,李毅进行巴东木莲的属间嫁接实验中就表现明显,由于巴东木莲自身原始性以及砧木与接穗二者物候状况间存在的明显差异,造成平均成活率仅为29.1%.此外,砧木和接穗的粗度亦是影响嫁接成活的主要因素.广玉兰嫁接试验中,其成活率随砧木粗度增大而

18、递增的效应是显着的引.徐桂玲等的实验则表明接穗越粗,接芽成活后,生长势越旺,形成树冠也愈理想.李修鹏,俞慈英等以近2o种树种作为供试树种,对影响嫁接成活率的因素作了探讨.结果表明:落叶树种普遍以秋季切接成活率较高,达90%以上,而常绿树种则普遍以春季切接成活率较高;温32四川i林业科技28卷度偏高,雨水偏少季节嫁接时,侧方庇荫有助于提高成活率,可有效防止接穗当年抽梢.3.4组织培养木兰科植物属于常规无性繁殖中生根难的品种,用于离体繁殖有很大难度.因此当前木兰科植物的组织培养大多处于初步探索阶段,仅在木兰属,含笑属弱-6o,鹅掌楸属卜和拟单性木兰属的十几个种有报道.刘贤旺等-6s研究了凹叶厚朴的

19、组织培养技术和愈伤组织超低温保存技术,取得了诱导芽形成愈伤组织的最适培养基,并认为黑暗培养对愈伤组织的生长极为有利.童再康等利用厚朴酚类物质含量高的单株材料诱导愈伤组织,为其通过组织,细胞培养生产药物有效成分的研究提供基础.蒋泽平等加将乐昌含笑带腑芽的茎段接于适宜的培养基上,在一定条件下,其再生植株的移栽成活率可达75%.陈金慧等和蒋祥娥等分别以鹅掌楸的春季萌动芽和种子发芽后的无菌苗为外植体,通过诱导不定芽生根实现快速繁殖.前者组培苗的移栽成活率还达到了85%以上.苏梦云,姜景民研究得到了乐东拟单性木兰茎段愈伤组织诱导形成不定芽的最佳培养基:wpm+ba1.5+kt0.5+ma0.2+2,4d

20、0.2mg?l一,并对其组培过程中褐变的控制进行了探讨.王碧琴等"研究了7种木兰种植物的不定芽诱导与增殖,但未能解决不定芽生根的难题.综合看来,木兰科植物的组培工作近几年来取得了较大进展.一些种还有效解决了生根难的问题,为今后更广泛的建立木兰科植物的离体快速繁殖体系提供了宝贵的经验.当然,需要解决的问题也很多.该科植物酚类成分含量高,褐化较严重.不少实验表明,活性炭和维生素c-55-的使用对于防止褐化具有较明显的效果.而降低k_no(硝酸钾)浓度和降低碳水化合物含量也可以提高其组培成功率mj.木兰科植物在组培过程中有玻璃化生长的趋势,芽十分易碎和充满水分,这种芽不能生根,很少能恢复到

21、正常生长,但目前关于该科植物玻璃化现象的研究未见有系统报道.此外,该科植物通过愈伤组织途径诱导获得再生植株较为困难,因此加大对体细胞胚胎发生途径的研究十分必要.4研究前景中国是木兰科植物现代的分布和多样性保存中心,原始种,特有种,孑遗种较多,目前还在不断发现新的种类.在自身繁殖力衰退与生境破坏的情况下,珍稀濒危植物种类数量日益减少.探索一套系统实用的木兰科濒危植物人工快速繁育和引种栽培技术体系,以逐步减轻对野生资源的破坏,挽救濒临灭绝的木兰科珍稀濒危物种意义重大.利用建立自然保护区与迁地保护相结合,使其从极危处境中挽救过来是较为积极有效的方法,但是,要在短期内达到濒危种种群的恢复与扩大,就需要

22、依靠无性繁殖手段建立种群恢复的快速繁育体系.就目前的研究情况看来,嫁接技术相对成熟,已在濒危植物的种群恢复与保护中起到了较大的作用.而扦插和组织培养技术虽取得了一定进展,但在生产实践中运用尚未完善,这将是今后的研究重点.此外,还应积极利用以华盖木为代表的木兰科植物分布中心地位在国际上引起的特别关注,争取进一步开展科学研究及国际合作,把木兰科珍稀植物的保护和种群恢复相关研究深入下去.参考文献:1姜景民,盛能荣.试论我国木兰科植物濒危现状及其保护利用j.浙江林业科学,1997,17(5):5458,63.2王南溥,蒋高明.中国木兰科植物受威胁的状况及其保护措施j.植物资源与环境,2001,10(4

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