鐵皮石斛組培苗移栽馴化階段的生長動態(tài)研究

蔣影　林昌虎　王文華　魏德生　郁建新　趙力文　覃信鈺

摘 要 研究鐵皮石斛組培苗在移栽馴化階段的生長動態(tài)及其影響因子。結(jié)果表明：組培苗各形態(tài)特征的變化與時間呈正相關(guān)關(guān)系，其中株高、根粗、根數(shù)、莖粗及葉厚差異極顯著，根長、葉長寬比差異顯著，葉數(shù)與節(jié)數(shù)差異不顯著，葉色變化明顯；生物量變化主要表現(xiàn)在莖的積累，初期葉所占比例最大，后期莖比例逐漸增大，而根系生物量積累速度要慢于莖與葉。結(jié)合主成分分析，在移栽馴化時主要考慮莖粗、根粗、葉數(shù)、節(jié)數(shù)及根長5個指標(biāo)，其中莖粗與根粗為最優(yōu)先考慮影響因子，表明幼苗加粗生長對該過程的順利完成比伸長生長更重要。

關(guān)鍵詞 鐵皮石斛；移栽馴化；生長發(fā)育；主成分分析

中圖分類號 S331 文獻標(biāo)識碼 A

鐵皮石斛（Dendrobium catenatum）為蘭科石斛屬的多年生附生草本植物，是中國傳統(tǒng)名貴中藥之一[1]。目前關(guān)于藥用石斛人工繁殖培育的研究廣泛[2]，從最初的栽培技術(shù)改良、組培苗馴化、培養(yǎng)基的篩選[3-4]，再到屬內(nèi)種源鑒定、藥用成分分析、共生真菌[5]等多個方面；研究從宏觀的栽培學(xué)到微觀的分子生物學(xué)方面，再到兩者結(jié)合共同探討藥用石斛采用種子繁殖、組培育苗后，能否通過馴化順利移栽或繼續(xù)成活，能否長時間高效保持藥質(zhì)等石斛達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵性技術(shù)。

研究結(jié)果表明，鐵皮石斛對環(huán)境條件要求較高，大規(guī)模種植時幼苗馴化成活率波動較大。組培育苗時，出瓶后幼苗進行移栽時易出現(xiàn)苗弱現(xiàn)象[6]，幼苗的莖軟且細、葉薄且葉色不濃厚或根系不發(fā)達粗壯，影響幼苗生長發(fā)育，導(dǎo)致幼苗成活率低，養(yǎng)護困難、植株有效藥用成分含量低[7-8]；采用仿生態(tài)或原生態(tài)模擬石斛生境種植時，幼苗生長較適宜，利于其馴化，可提高石斛成活率和產(chǎn)量，但是該方法成本高，易受所選擇培育環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不強；而共生真菌利于石斛種子萌發(fā)[9]，促進生長繁殖[10]，但專一性特點限制其只適用于特定屬或特定種，對其它種則可能降低種子萌發(fā)率或阻礙幼苗生長發(fā)育[11]，使共生真菌技術(shù)還不能在附生蘭類上有效運用[12]。當(dāng)采用以上幾種方式育苗時，鐵皮石斛幼苗致死通常出現(xiàn)在適應(yīng)環(huán)境的階段，也即是移栽馴化期，而目前組培育苗作為鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)的最適方式，這一特點極為明顯。在大規(guī)模種植時，鐵皮石斛對生長環(huán)境的適應(yīng)性體現(xiàn)在幼苗馴化的完成，而馴化過程的成功則表現(xiàn)為幼苗成活率高、植株生長發(fā)育好，因此對馴化過程中植株生長動態(tài)變化的研究則有助于馴化完成。

本試驗通過對鐵皮石斛幼苗馴化期不同時間段不同部位生長發(fā)育狀況的觀測，研究鐵皮石斛組培苗移栽馴化過程中幼苗生長動態(tài)變化，以為鐵皮石斛組培苗在移栽馴化階段制定適宜的栽培管理措施提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的鐵皮石斛組培苗，來自貴州省平壩縣貴州正茂生物農(nóng)業(yè)開發(fā)公司科技示范園鐵皮石斛種苗繁殖基地。組培苗經(jīng)過1月的開瓶煉苗后，按照出苗標(biāo)準(zhǔn)分株出瓶種植，煉苗基質(zhì)采用脫脂松樹皮，出苗標(biāo)準(zhǔn)見表1，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)選擇試驗用種苗。

1.2 幼苗移栽馴化生長動態(tài)調(diào)查

組培苗出瓶采用基質(zhì)栽培后即進行觀測，時間為2013年4月15日至2013年7月15日，此階段為移栽馴化期。約20 d調(diào)查1次，按叢測量各指標(biāo)，每叢約3～5株，隨機抽取30株觀測，對幼苗生長狀態(tài)進行測量，測量項目為株高（莖基部到莖的最高點距離）、根長（每叢測量3～5根）、根粗、根數(shù)（每叢總數(shù)）、莖粗（莖最粗處）、莖節(jié)數(shù)、葉數(shù)、葉長寬比（每株最大葉的葉長與葉寬比值）、葉厚（最大葉中端最厚處）、葉色及生物量（根、莖、葉分開測定鮮重與干重）。其中株高、根長葉長與葉寬用直尺測量，精度0.1 mm；根粗、莖粗與葉厚用游標(biāo)卡尺測量，精度0.01 mm；葉數(shù)與節(jié)數(shù)用計數(shù)法；葉色用2013版PANTON國際標(biāo)準(zhǔn)色卡GP1401測量，植株生物量用稱重法，精度0.000 1 g。同時觀察幼苗馴化情況，記錄幼苗植株根系萌動、新葉萌發(fā)、出現(xiàn)新芽的時間。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過SPSS16.0統(tǒng)計軟件對植株形態(tài)特征的差異用單因素方差分析和LSD多重比較法檢驗均值，生物量用t檢驗，顯著性水平α=0.01及α=0.05；對株高、根長、根粗、根數(shù)、莖粗、莖節(jié)數(shù)、葉數(shù)、葉長寬比、葉厚9個指標(biāo)進行主成分分析，特征根λc=0.8 ；作圖采用Excel 2003。

2 結(jié)果與分析

2.1 鐵皮石斛幼苗生長描述

在移栽馴化階段，植株各部位均發(fā)生顯著性變化，最初的10 d，莖葉失水萎蔫，葉片發(fā)黃或脫落，等適應(yīng)環(huán)境之后根系萌動，地下部分生長；10 d后，地上部分開始營養(yǎng)生長，新葉展開，莖加粗，并分蘗新芽，葉色逐漸加深、濃厚，變化持續(xù)到馴化階段結(jié)束（見表2）。

2.2 鐵皮石斛幼苗生長動態(tài)變化

2.2.1 形態(tài)特征變化 在移栽的3個月中，葉數(shù)變化為4.9±1.43～5.6±1.28，而節(jié)數(shù)為5.6±1.19～5.9±1.48，均沒有顯著性差異，則未列入表3中，表3顯示該階段鐵皮石斛形態(tài)指標(biāo)發(fā)生顯著性變化，其變化與時間呈正相關(guān)關(guān)系，株高、根粗、根數(shù)、莖粗及葉厚差異極顯著，根長、葉長寬比差異顯著。

2.2.2 植株各部位生物量分配關(guān)系 圖1表明根、莖、葉的生物量分配比在移栽馴化階段完成前后出現(xiàn)變化，根與葉所占比例減小，莖所占比例增大。其中，對于鮮重分配比，葉所占比例最大，但是由4月的0.464降低到7月的0.420，隨著時間推移葉所占比例的減小較多，而根系變化平緩，莖增加較多，說明此階段鮮重變化以莖的生物量積累為主；對于干重分配比，莖所占比例最大，由4月的0.397提高到7月的0.467，而葉的變化平緩，根系減小較多，說明此階段根系干物質(zhì)的積累速度要小于莖和葉。

2.2.3 植株根冠比關(guān)系 由圖2可知，隨著時間的推移，根冠比逐漸減小，4月與7月的根冠比分別為0.350及0.232，差異顯著，說明在移栽馴化階段，莖葉生物量的積累速度要大于根系，而根冠比較小，說明鐵皮石斛試管苗的根系不發(fā)達，不抗旱。

2.3 移栽馴化影響因子分析

從表4可知，1～6主成分對應(yīng)的λ值都大于0.8，表明這6個主成分得分的方差都大于1，其累計百分比達到84.802%，顯示選取這6個主成分，即可描述鐵皮石斛移栽馴化階段的生長狀況。

由表5可知，莖粗、根粗、葉厚在第一主成分上載荷較大，相關(guān)系數(shù)較高；葉數(shù)、節(jié)數(shù)在第二主成分載荷較大；根長、株高在第三主成分載荷較大；而葉厚在第四主成分的載荷絕對值較大，則負相關(guān)程度較高；根數(shù)、根長在第五主成分上載荷較大；株高在第六主成分上負相關(guān)程度較高。由于葉厚與株高在不同主成分間呈現(xiàn)正負兩種相關(guān)性，因此在實際中，可不考慮其作為鐵皮石斛移栽馴化的主要影響因子，而重點考慮莖粗、根粗、葉數(shù)、節(jié)數(shù)及根長5個指標(biāo)。此外，根粗與葉數(shù)的公因子方差較小，在提取6個主成分時，這兩方面的信息有較多損失。而方差貢獻則反映對應(yīng)主成分在描述鐵皮石斛移栽馴化生長狀態(tài)的重要性，顯示莖粗及根粗可能是最優(yōu)先考慮的因子。

3 討論與結(jié)論

在馴化過程中，對于植株的形態(tài)特征變化可以看出，鐵皮石斛對環(huán)境有一段適應(yīng)期，表現(xiàn)在莖失水萎蔫，葉片發(fā)黃或脫落，之后再返青重新生長發(fā)育，而根系經(jīng)過短暫休眠后也開始伸長生長。濮曉珍等[13]對鐵皮石斛組培苗光合作用、根系活力的測定，顯示了幼苗需要經(jīng)過約20 d的適應(yīng)期，植株才能繼續(xù)生長，并逐漸提高植株活力及抗性，本研究的結(jié)果與其一致。由于沒采集莖失水萎蔫及葉片脫落的數(shù)據(jù)，此次葉數(shù)與節(jié)數(shù)在測量中沒有顯著變化，但是在主成分分析中將葉數(shù)與節(jié)數(shù)作為影響鐵皮石斛移栽馴化成功的主要因子則顯示了這2個指標(biāo)的重要性，這也體現(xiàn)了石斛種苗分級標(biāo)準(zhǔn)中將其作為考核指標(biāo)的可靠性[14]。

對于植株根莖葉生物量分配的變化，通過測定鮮重與干重，發(fā)現(xiàn)葉片所占比例變化較大，可能是因為葉片含水量大，因此其鮮重分配比變化大，干重分配比較穩(wěn)定，葉片厚度隨時間逐漸加厚，也可驗證其含水量的增大。而根冠比的降低，除了根系生物量積累慢于莖葉外，還可能與灌水量過大有關(guān)。陳連慶等[15]的研究表明苗期根系的抗旱，有利于提高根冠比，而Cassana等[16]的研究表明在水分脅迫下，葉面能顯著地吸收水分與養(yǎng)分，比根系更加敏感。Bruijnzeel等[17]也提出了長時間的云霧利于降水以霧氣的形式凝結(jié)于葉片上，再滴落至地面以供植物利用，將減少水分損失，因此采用噴霧灌溉，有可能利于鐵皮石斛幼苗營養(yǎng)生長，根系強壯；而根系減少灌水，則有助于減少根系腐爛并促進根量增加，增加根冠比，利于植株后續(xù)發(fā)育。

主成分分析中選定莖粗、根粗、葉數(shù)、節(jié)數(shù)及根長5個指標(biāo)，并重點考慮莖粗及根粗2個影響因子用于描述鐵皮石斛移栽馴化的生長變化，說明幼苗加粗生長比伸長生長更顯著影響此過程的完成，這與石斛試管苗定植成活以莖粗增加為標(biāo)準(zhǔn)之一的結(jié)論相符[18]。而研究表明石斛在出苗期、馴化期、生長期等不同發(fā)育階段，不同生長指標(biāo)的變化均有不同[19]，并最終影響其藥用成分含量，因此在不同發(fā)育階段，應(yīng)考慮不同的生長指標(biāo)對鐵皮石斛產(chǎn)生的主要影響，考慮不同策略以利于其生長發(fā)育，達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)目的。而對鐵皮石斛組培苗移栽馴化階段的生長主要影響因子的考慮，則利于提高組培苗的成活率，穩(wěn)定植株后續(xù)營養(yǎng)生長。

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