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利用新技术育种促进国兰产业化 利用新技术育种促进国兰产业化 梁国平 （云南省热带作物科学研究所 景洪666100） 前 言 随着云南省花卉产业的迅猛发展，近几年来，国兰在我省的许多地区也得到长足发展，尤其是大理的兰花在短短的几年时间里，已是享誉国内外。然而，正是这斐誉中外的花草的背后，又是怎样的呢？在利欲的驱动下，人们到山上疯狂地挖掘。在获取珍稀品种的诱惑下，不惜将大量的无商品价值的兰草弃之废坑。为满足个人私欲，甚至铤而走险、杀人越货。在世人赏兰观兰之时，大理苍山在哭泣。 大理是我国兰花的主产地之一，在全国31个兰属植物中，大理地区就有25个。近年来在全国举办的各届兰展上，都有大理选送的兰花获得大奖，如大理名兰剑阳蝶、玉兔彩蝶、苍山奇蝶、黄金海岸等等。这些名品都是传统意义上的下山兰人工驯化栽培筛选的，目前真正人工杂交选育的兰花品种还非常少。在这里笔者就开发与保护国兰，为大理实现国兰产业化发展建言献策。 1 兰花开发与保护 兰花是我国传统名花，古往今来，多少文人墨客无不为其独特的花姿叶艺而沉醉其中，大有花卉的美止于兰。兰花的花色、花形、草姿以及其衍生出的独特生态韵味极富变化。因此，从十九世纪起就为世界各国人士所喜爱，西欧各国纷纷从热带亚洲、中南美洲大肆挖掘，许多野生原种被带回欧洲供观赏栽培，这当中有不少兰花的遗传资源就此从世界上消失。今天我们只能从一些杂志和画册中看到部分野生原种或杂交种的形态，但其中很多品种已消失，可知兰花遗传资源的损失是何等严重。 在不同国家、不同时期、不同文化背景下，人们对兰花性状的评价标准或观赏价值常常不同。在古代中国，兰花最早作熏香用的植物之一；在古希腊兰花仅被当作药草看待；第二次世界大战前，欧洲曾流行雍容华丽、花朵硕大的嘉德利雅兰；战后又对美国的三倍体、四倍体兰花感兴趣。今天，兰花除了香味外，人们主要追求新、奇、怪或叶艺等方面的性状。正是在这种不同背景下，致使很多兰花品种因不符合当时的评价标准或观赏价值而被淘汰，许多兰花资源从此绝灭了。 目前，世界上已知的兰科植物大约有700属25000种左右，并且还不断有新的物种被发现。 由于我们人类的生产和观赏需求，兰花品种资源的消失比被新发现的要多得多，其中有一部分兰花已失去原生地。主要受四个方面的因素影响：一是自然灾害，如地震、洪水、森林火灾、气候变化等等；二是人类生活、经济活动，如森林砍伐、开垦、修路、采矿、修建大型活动场所、空气和水污染等等；三是采集，人是经济动物，一旦听说什么地方的兰草值钱，往往是一窝蜂地到山上漫无目的的疯狂采挖；四是死亡、遗弃，因管理不善、感病等原因枯死、病死和毁弃，或因经济价值不高而被遗弃。以上种种原因造成今天兰花的遗传资源越来越少，丧失了种内性状的多元性和复杂性，对育种来说，其选择性就大大减少了。 大理地处云贵高原西部，气候类型多样，是中国生物资源多样性最为丰富的地区之一。这里冬无严寒、夏无酷暑、常年温凉的气候特征和独特的地形地貌造就了大理丰富多样的兰花资源。大理人爱兰、养兰、赏兰，并形成独具特色的大理兰文化。2004年大理的兰花业更是大获丰收，在大理州的大理、鹤庆、剑川、洱源等地先后举办了兰展，充分展示了大理兰花精品，引导和培育了兰花市场，促进了兰文化的发展。随着“兰热”的升温，野生兰花资源遭到破坏，甚至毁灭性的挖掘。对兰花资源的保护工作刻不容缓，这关系到大理的兰花产业和兰文化的可持续性发展。 因此，今天对于我们来说，既要开发，更要保护。开发要以科学技术为依托，大力进行人工杂交与新技术育种相结合，提高种苗快繁技术，促进兰花产业化健康发展。加强立法，杜绝乱采滥挖之风，确实保护好野生兰花的原生地，让野生兰花有一片属于自己的能繁衍生息的清静之地，为我们的子孙后代保存一些自然遗产。 2 兰花育苗与产业化 传统兰花的繁殖方法主要靠分株法，一株兰花一年可能只发一至二苗，这还要在管理好的情况下才行，依靠这种繁殖法速度慢、又易感染病害，尤其是病毒性病害，因此，这种方法根本不可能实现产业化。随着科技的发展，今天组织培养成为许多植物得以大量、快速繁殖，包括兰科植物在内，使我们对国兰产业化发展看到一线希望。 用植物组织培养快速繁殖兰花，这在蝴蝶兰、嘉德利雅兰、大花蕙兰等等兰属植物中已获成功，今天这些兰属植物的产业化发展已具相当规模。然而，此法应用在国兰上却并不成熟，这也是今天制约国兰产业化发展的一个瓶颈。兰科植物组织培养所需要的外植体，主要采用种子、幼芽（茎尖、腋芽）、根尖、嫩叶、花芽（包括花器）、花梗腋芽等材料作外植体。在热带兰中，以上这些外植体大都能培养成功，如除种子外蝴蝶兰用幼芽、根尖、嫩叶、花芽和花梗腋芽等；嘉德利雅兰用幼芽、嫩叶和根尖等；大花蕙兰用幼芽和花芽等能获得大量种苗。 而地生兰却困难得多。在地生兰中，用幼芽作外植体培养时容易褐化死亡，主要原因是切割的外植体在培养时组织中大量分泌酚类物质，这些酚类物质有阻碍外植体生长的作用，培养一段时间后外植体逐渐褐化死亡。这在兰科植物中是普遍存在的，不仅地生兰如此，像嘉德利雅兰等热带兰在用茎尖培养时也是如此。但为什么嘉德利雅兰等热带兰会快繁成功，而地生兰却非常困难呢？其实这只是一个成本和风险的问题。品种好的热带兰一株苗的价格在几元至几十元之间，而好的地生兰因稀少、珍贵，一株苗的价格在百元、千元，甚至几十万元，谁会舍得拿这么珍贵的品种去做实验呢！ 其实用种子是解决这个问题的根本办法。兰花种子细小，无胚乳，自然状态下很难萌发，尤其是地生兰的种子。许多种的地生兰种子成熟后，马上进入休眠状态，且休眠期比较长，据有关专家认为是种子胚中含有苯酚类物质抑制萌发所致（加古舜治，1968年）；还有的地生兰种子必须与兰菌共生才会萌发；像拖鞋兰属，将成熟种子进行冷藏处理可打破休眠现象而提高萌发率（Hadley，1982年）；而Wither（1943年）最早发现一些发芽困难的种类，其未成熟种子较易发芽，并被Tsuchiya（1954年）、Ito（1955年）、Sagawa（1966年）、泽（1968年）、Arditti（1981年）、Ballard（1987年）等人所证实。这就是为什么兰花种子数量如此庞大，而我们却看不到满山遍野的兰花植物，这也是物种进化的策略所在。 现在解决兰花种子萌发的方法有很多种。许多兰花种子可以在MS、KC、Kyoto、Vajrabha、Hyponex（花宝）等无菌培养基中成功发芽；还有的方法是种子在播种前进行预处理，如机械损伤、超声波低温处理、NaOH溶液、H2O2溶液、蔗糖溶液等物理的、化学的方法处理也有利提高萌发率；还有的温带地生兰种子要与兰菌共培养才能获得成功。在上述培养基中添加天然提取物，如椰子汁、番茄汁、苹果汁、香蕉汁、水解蛋白、蛋白胨、酵母提取液等有利于兰花种子萌发和生长。因此，采用兰花种子进行播种繁殖，对兰花产业化发展是即经济、风险又小的最佳方法。 3 兰花人工育种与选育 兰科植物的种类很丰富，其物种的数量仅次于禾本科。大多数兰花属于虫媒植物，其授粉过程非常复杂。在自然状态下，每一种兰花几乎都要依赖一种特定的昆虫来传粉，以免发生自交。 目前兰花的人工育种主要包括野生种引种驯化育种、人工杂交、诱变育种、基因工程育种等方法。其中野生种引种驯化育种是最简单易行的方法，只需从山上将野生兰花挖回或从农民手中购回，种植在兰圃中进行驯化栽培，从中筛选优良品种。但是，此法操作不当容易破坏野生资源，或会将那些商品价值不高的品种遗弃，减少兰花种内遗传基因的多样性。诱变育种是采用物理的（电离辐射等）或化学的（诱变剂）处理手段，使植物基因或染色体发生突变而产生新性状的育种方法，这种方法随机性大，缺乏预见性，而且筛选出的新性状稳定性差。基因工程育种是二十世纪70年代发展起来的一项尖端生物技术，通过将特定基因分离或合成，再通过多种手段将这些基因导入受体兰花品种中，并且表达出新性状的育种方法。这种方法育种目标明确，效率和预见性很高，采用此法培养的新品种又叫转基因植物。但是这种方法技术性要求极高，仪器设备非常先进、昂贵，还要有充足的资金才能开展此项研究。 而人工杂交育种是最简便、最有效、最成熟的育种技术。随着兰花种子无菌萌发成功，为兰花人工杂交育种开辟了更广阔的前景。兰花的品种间、种间及近缘属间的杂交育种非常容易，这些种属间杂交一直到其高层次的杂交后代，都能保持较高的结实性能。现在我们看到的大多商品洋兰品种都是经若干杂交或高层次杂交的后代，在植物育种领域里没有其他植物可以相比的。采用此途径可将国兰与洋兰进行杂交，培育花形大而艳丽又带香味的兰花新品种，目前此项工作有人已在大花蕙兰和嘉德丽雅兰上进行，并已获得初步成果。因此，人工杂交育种将成为国兰新品种培育的主要途径。 笔者曾以墨兰进行杂交试验，将墨兰种子播种在培养基上，使种子无菌萌发，获得大量原球茎，原球茎进一步发育成根状茎，根状茎进一步培育成幼苗，整个过程非常容易获得成功。值得一提的是，利用组培方法进行培养，种子在培养基中大多能萌发，这在自然环境下是不可能达到的。这就使所有种子，无论发育正常的，还是发育不正常的都能萌发，而人们今天追求的新、奇、怪等性状，往往是那些发育不正常或畸形的种子产生的，通过组织培养所有杂交后代的性状得以表达，从而为我们获得更多、更奇、更怪的新品种，这是其一。 其二，组培快繁时往往会产生变异体，这在所有植物组织培养过程中常会发生的现象。有时我们在进行组培快繁时不希望产生变异体或尽量降低变异体，如在培育果树苗、经济作物或某一特定性状时。但是在进行花卉品种选育时，我们又希望它的变异率大，为我们提供更多可供筛选新品种的余地。在此过程中，我们往往在继代增殖时对根状茎进行物理或化学诱变，进一步扩大筛选的几率。 4 存在问题 4.1兰花组培快繁技术有待提高 随着植物组织培养快速繁殖技术的不断发展完善，组培快繁技术已广泛应用于农业生产的多个方面，尤其是“工厂化”育苗，为农业生产优质化、规模化、产业化发展提供了根本保障。目前，并不是所有植物的组织培养都能获得成功，如有的国兰品种采用茎尖培养时容易褐化死亡；有的兰花种子必须与特定的兰菌共培养才能萌发；现在采用的MS、KC、Kyoto、Vajrabha、Hyponex（花宝）等基本培养基不一定适合某种兰花的培养等，加之以往我们对国兰的组织培养研究得少，起步也晚，还有许多未知因素等待我们去研究。随着我国经济的发展和对国兰需求量的增加，仅靠传统的分株繁殖根本满足不了市场的需求，提高国兰组培快繁技术，将是实现国兰新技术育种以及加快国兰产业化发展的根本途径。 4.2 缺乏育种所需的种质资源基地 近几年随着“国兰热”的升温，全国各地大炒国兰，把炒作国兰称之为炒“绿股”。无论懂行的、不懂行的，纷纷加入这项行业来，四处搜集，上山采挖，投入大量的人力物力，有的甚至不惜血本。表面看兰花市场一派欣欣向荣之势，其结果往往带来很大负面因素。兰花的自然资源造成毁灭性的挖掘，当时不具商品价值的品种被毁弃，种内性状的多样性被逐渐丧失，真正在兰市中赚钱的人不多，影响到社会的稳定。大量野生兰花精品、珍稀品种被民间收集于各个兰苑或兰圃中，民间收集者大多缺乏现代育种技术，他们利用传统的驯化栽培经验从中筛选优良品种，而从事科学研究的机构和相关人员手中又缺乏这些资源，不能很好地开展育种工作，这也是制约国兰产业化发展的因素之一。因此，在这里我呼吁我们民间收集家们加强与科研人员合作，将你们的资源与研究人员的技术进行整合，共同开创国兰的选育种，为实现国兰产业化作出贡献。 4.3 缺乏足够的资金来开展相关研究 兰花的育种周期较长，一粒种子从萌发到开花，需要3~4年的时间，再结合各个综合因素（花色、花形、叶姿、叶艺等）的考量，选育一个品种需要几年、甚至几十年时间，在短期内往往很难一下子看到效益。开展新技术育种工作，还必须购置一些仪器设备、建立一定的设施以及相关的研究经费。而政府相关机构和一些业内人士往往更偏向一些短平快项目，不愿将经费投入到周期长、见效慢、风险大的项目上来。因此，希望我们的政府部门和民间人士对兰花事业加大一些投入，加快兰花品种的选育种工作，使我们拥有更多自主知识产权的品种，更好地保护野生兰花资源。 |
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