白及種子直播繁育新方法

?？》?， 王喆之

(藥用資源與天然藥物化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710119)

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白及種子直播繁育新方法

?？》澹?王喆之*

(藥用資源與天然藥物化學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 陜西 西安 710119)

提出一種白及種子直播繁殖的新方法,該方法由種子活力測(cè)定、苗床整理、配制育苗基質(zhì)、種子的處理、播種及壯苗步驟組成。結(jié)果表明：選擇樹皮粉、腐殖質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)土、雞糞和草炭土按體積比為15∶20∶8∶1∶5配成的育苗基質(zhì)，控制空氣溫度20～35 ℃、濕度為60%～80%，在種子萌發(fā)不同階段定期噴灑不同的營(yíng)養(yǎng)液，種子萌發(fā)率可由自然條件下5%提升至69.7%±3.13%；播種180 d假鱗莖直徑可達(dá)1～1.5 cm。本方法簡(jiǎn)單易行，出苗速度快，且克服了因種子細(xì)小、沒有胚乳、在自然條件下極難萌發(fā)的困境，適合秦巴山區(qū)及以南的區(qū)域大規(guī)模種植白及。

白及； 快速繁殖； 直播技術(shù)； 活力檢測(cè)

白及作為國(guó)家二級(jí)瀕危藥材，其野生資源越來越少，而需求量逐年遞增(2014年白及鮮貨的需求量已達(dá)到2 000 t以上)，因此解決白及資源短缺的問題，除了尋求替代品之外，最行之有效的方式是通過人工種植的方式[1]。白及的繁殖方式主要靠假鱗莖的分株繁殖，雖然本實(shí)驗(yàn)室已通過催芽方式[2]，大大提升了白及的發(fā)芽率，但仍存在無性繁殖系數(shù)極低的問題，難以形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。而白及果莢內(nèi)存有種子3萬～5萬粒，自然條件下萌發(fā)率低(<5%)，能否通過提升萌發(fā)率使種子在自然條件有性繁殖長(zhǎng)大成苗成為制約白及繁育的瓶頸。

本文通過對(duì)白及種子在大田內(nèi)進(jìn)行直播育苗，克服了種子細(xì)小、沒有胚乳、在自然條件下極難萌發(fā)的困境，針對(duì)珍稀瀕危藥用植物特別是蘭科藥用植物資源再生過程中的種源問題，以珍稀瀕危藥用植物種苗快速繁育及優(yōu)良種質(zhì)資源收集篩選為重點(diǎn)，突破人工環(huán)境下白及微小種子高頻萌發(fā)技術(shù)難題，并自主創(chuàng)新工廠化快速繁育關(guān)鍵技術(shù)體系，使白及種子萌發(fā)率從自然條件下的不足5%提升至70%，球莖的催芽系數(shù)由傳統(tǒng)技術(shù)的1～3提升至4～5，將白及種植成本從現(xiàn)在的300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。本研究為白及繁育提供充足的種源,為白及快速有性繁殖開辟了一條新的途徑，同時(shí)為其優(yōu)良種質(zhì)資源的保存和繁育提供了新的方法。

1　實(shí)驗(yàn)材料與試劑

1.1實(shí)驗(yàn)材料

選擇陜西商洛小韓宇村白及(E：109°48′18″，N：34° 2′6″)種質(zhì)進(jìn)行種子直播。種質(zhì)資源種植于西北瀕危藥材資源開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室種質(zhì)資源圃，在白及開花后(4月底—5月初)通過人工授粉技術(shù)完成授粉，后選擇果莢發(fā)育良好、胚齡為18～20周的白及果莢。在成熟期采收白及果莢，裝入牛皮袋中陰干放置冰箱中冷藏保存以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.2實(shí)驗(yàn)試劑

TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)，營(yíng)養(yǎng)液(由實(shí)驗(yàn)室提供)，多菌靈(上海華農(nóng)化工有限公司)，磷酸二胺，甲殼素、菌毒導(dǎo)抗劑(瑞士聯(lián)邦化工集團(tuán)有限公司)，敵蟲威(威敵化學(xué)制劑公司)，樹皮粉(發(fā)酵)，營(yíng)養(yǎng)土，河沙 ，滑石粉，透明薄膜，草木灰。

2　實(shí)驗(yàn)方法

2.1檢測(cè)白及種子的活性

白及大田直播時(shí)期選擇4月上旬，首先通過TTC染色法[3]對(duì)種子進(jìn)行活力檢測(cè)。

2.2育苗基地的選擇與整理

選擇年降水量達(dá)到800～1 200 mm、年平均氣溫14 ℃以上且水源方便區(qū)域的田地搭建塑料大棚，將大棚內(nèi)的土地耕耙至上虛下實(shí)、平整至無坷垃，起低壟做育苗池。育苗池寬150～200 cm，深20～25 cm，在池上平鋪上塑料布，塑料布四周與土壤之間撒上殺蟲劑。

2.3配制基質(zhì)

為了篩選最佳育苗基質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)分別選取了發(fā)酵過的樹皮粉與腐殖質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)土、雞糞、草炭土按照一定體積比混合，旨在通過觀察不同比例配制基質(zhì)上白及苗子的生長(zhǎng)狀況，進(jìn)而選出最佳的基質(zhì)體積配比(見表1)。

表1　不同育苗基質(zhì)體積配比

基質(zhì)與多菌靈按體積比為1 000∶5 充分混勻后裝入育苗池中，向池中放水至基質(zhì)徹底澆透，浸泡3～6 d。

2.4種子處理

保存的白及果莢剝開取出種子，將種子在0.5 mg/L的萘乙酸水溶液中浸泡5～12 h，取出用吸水紙吸干，將滑石粉與萘乙酸的質(zhì)量比為10 000∶1混合物、種子按照體積比為50∶1 充分拌勻。

2.5播種及育苗

將拌好的種子播撒在育苗池上，播撒密度為3～5 g/m2，在育苗盤表面覆蓋一層透明薄膜，播種一周后每隔3 d澆水一次，控制空氣溫度20～35 ℃、濕度為60%～80%，在種子萌發(fā)的5個(gè)階段控制不同的濕度和定期噴灑不同的營(yíng)養(yǎng)液。

2.6壯苗

待白及幼苗長(zhǎng)出1片真葉，每周噴灑磷酸二胺水溶液2～3次，待白及幼苗長(zhǎng)出2片真葉，將壟上的弓形塑料棚揭開1/3，1～2 d后揭開2/3，再過1～2 d全部揭開，每天早晚各噴水1次并保持大棚內(nèi)通風(fēng)，空氣溫度超過35 ℃給大棚搭上雙層遮陽網(wǎng)，大棚內(nèi)每月噴灑青霉素1次；待白及幼苗長(zhǎng)出4～5片真葉，每隔15 d噴灑營(yíng)養(yǎng)液(甲殼素與菌毒導(dǎo)抗劑按照體積比為2∶1混合)1次。

2.7直播苗翌年移栽技術(shù)

將通過大田直播倒苗后的白及假鱗莖通過播撒的方式移栽至河沙、腐殖質(zhì)與發(fā)酵過的雞糞按體積比為3∶3∶1的基質(zhì)上，控制大棚內(nèi)的溫度為20～25 ℃、相對(duì)濕度為40%～60%，每隔15 d交替噴灑磷酸二氫鉀水溶液和尿素水溶液1次。

2.8大規(guī)模育苗與規(guī)范化種植

對(duì)本研究所篩選的優(yōu)良種質(zhì)，通過白及種子直播繁育技術(shù)體系，指導(dǎo)部分中藥材種植企業(yè)和藥農(nóng)大規(guī)模繁育白及種苗和規(guī)范化種植。

3　結(jié)果與討論

3.1TTC染色結(jié)果

采用TTC染色法，對(duì)冷藏保存5個(gè)月的白及種子進(jìn)行活力檢測(cè)，通過顏色變化能更好反映種子活力。通過對(duì)種子胚的顏色變化進(jìn)行計(jì)數(shù)分析，得出種子活力為83.38%±11.04%，染色結(jié)果照片見圖1。白及種子細(xì)小、無胚乳，只有發(fā)育不完全的胚和一層由單細(xì)胞組成的種皮。

圖1　白及種子TTC染色圖

3.2不同基質(zhì)種植結(jié)果

參考蘭科植物萌發(fā)過程[4]，白及種子在萌發(fā)過程中分為5個(gè)階段：1)種子吸水，胚膨大突破種皮，出現(xiàn)假根；2)胚繼續(xù)變大，假根繼續(xù)增多；3)原球莖，葉原基形成；4)真葉伸長(zhǎng)，原球莖繼續(xù)膨大；5)根出現(xiàn)。前期白及萌發(fā)的關(guān)鍵問題是在各個(gè)階段的吸水率及營(yíng)養(yǎng)供給問題，不同階段吸水率及營(yíng)養(yǎng)需求不一樣，我們?cè)O(shè)計(jì)了針對(duì)白及前期育苗的育苗盤[5]，在前期進(jìn)行了相關(guān)研究。

通過在不同基質(zhì)上進(jìn)行白及直播實(shí)驗(yàn)，15 d左右種子萌發(fā)至第1～2階段，即種子發(fā)生吸脹作用。在第21天時(shí)，種子萌發(fā)至第3階段，種子變綠，葉原基形成。在第45天時(shí)，萌發(fā)至第4～5階段，葉原基繼續(xù)生長(zhǎng)，長(zhǎng)出第一片真葉且須根出現(xiàn)，不同階段基質(zhì)的吸水率及營(yíng)養(yǎng)參照前期結(jié)果[6]。在白及種子萌發(fā)至4～5階段統(tǒng)計(jì)白及出苗結(jié)果。

本實(shí)驗(yàn)以出現(xiàn)一片真葉且出現(xiàn)須根標(biāo)記為正常萌發(fā)，反之記為非正常萌發(fā)，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)萌發(fā)結(jié)果。通過統(tǒng)計(jì)直播45 d之后的發(fā)芽結(jié)果，基質(zhì)A的萌發(fā)率(69.7%±3.13%)顯著高于B(55.9%±3.06%)和C(61.5%±2.19%)，因此通過不同基質(zhì)篩選出最佳直播基質(zhì)為A，對(duì)比結(jié)果如圖所示2。

圖2　不同基質(zhì)發(fā)芽率結(jié)果

*表示差異顯著(P<0.05),**表示差異極顯著(P<0.01)

3.3最佳基質(zhì)直播105 d結(jié)果

為了更好地反映白及直播育苗技術(shù)，本研究分

別選取了直播105 d植株生長(zhǎng)圖。最優(yōu)基質(zhì)A直播105 d后，白及出苗相對(duì)整齊，植株個(gè)體較大，均長(zhǎng)出2～3片真葉，株高約6 cm，此時(shí)長(zhǎng)勢(shì)較快，植株健壯，植株生長(zhǎng)情況見圖3。

圖3　基質(zhì)A直播105 d植株圖

3.4最佳基質(zhì)直播180 d結(jié)果

通過本實(shí)驗(yàn)室直播體系研究，直播180 d后，植株均長(zhǎng)成4～5片真葉，植株個(gè)體為10～15 cm，植株根須發(fā)達(dá)，假鱗莖1～1.5 cm，苗子可以作為成品苗進(jìn)行移栽。具體結(jié)果見圖4。

圖4 基質(zhì)A直播180 d植株圖

白及的大田直播體系是在“白及的溫室直播繁育方法”研究成果[6]上，首次將直播技術(shù)成功運(yùn)用于大田中[7]，本技術(shù)體系大大降低了白及種子在自然條件下萌發(fā)所需要的各種條件，為白及優(yōu)良種質(zhì)資源的保護(hù)提供了一種新興的人工種植方法。

3.5直播苗翌年移栽結(jié)果

白及假鱗莖播撒120 d后，植株長(zhǎng)出4～5片葉子，植株高度普遍超過12 cm，且播撒180 d后，假鱗莖直徑普遍可以達(dá)到2 cm 以上，結(jié)果見圖5。

通過“白及種苗移栽方法”[8]的實(shí)施，縮減了白及直播苗在移栽過程中耗時(shí)費(fèi)勁、對(duì)種苗根系損傷嚴(yán)重的現(xiàn)狀。采用本移栽方法，白及出苗率高且植株生長(zhǎng)迅速，能在短時(shí)間內(nèi)完成白及直播苗的大規(guī)模移栽，具有生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)上的雙重意義，可以對(duì)篩選的優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行有效的保護(hù)。

圖5　直播苗移栽180 d圖

3.6大規(guī)模育苗與規(guī)范化種植結(jié)果

本方法解決白及種子在自然條件下難以萌發(fā)、發(fā)育周期長(zhǎng)的問題，將種子萌發(fā)率提高至70%，將白及種植成本從現(xiàn)在的300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。同時(shí)本方法采用有性繁殖的方式，使后代具有更強(qiáng)的生活力和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

通過實(shí)驗(yàn)室對(duì)白及“大規(guī)模育苗與規(guī)范化種植技術(shù)體系”已在西北瀕危藥材資源開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室合作基地廣泛推行，分別在陜西漢中、安康、商洛和云南普洱4市6家企業(yè)建立白及直播育苗基地20 000 m2，年可育苗1.2億株，建立白及規(guī)范化種植基地333.3 hm2。圖6為大規(guī)模直播育苗，圖7為規(guī)范化種植結(jié)果。

圖6　大規(guī)模直播育苗

圖7　規(guī)范化種植育苗

4　結(jié)論

針對(duì)優(yōu)良白及種質(zhì)的保存與繁育技術(shù)，本研究攻克了白及種子直播萌發(fā)技術(shù)，解決了白及自然條件下繁殖率低的難題。白及果莢在冷藏5個(gè)月后，其活力為83.38%±11.04%，篩選出樹皮粉、腐殖質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)土、雞糞和草炭土體積比在15∶20∶8∶1∶5為最佳育苗基質(zhì)。通過控制不同階段需要的吸水率和營(yíng)養(yǎng)需求，通過大田直播45 d，種子的萌發(fā)率為69.7%±3.13%；在直播180 d后，苗子均長(zhǎng)成4～5片真葉、植株個(gè)體為10～15 cm、植株根須發(fā)達(dá)、假鱗莖約1～1.5 cm，可以作為成品苗進(jìn)行大田移栽。將第一年倒苗后的假鱗莖翌年進(jìn)行移假鱗莖栽，120 d后，植株長(zhǎng)出4～5片葉子、高度普遍超過12 cm，在播撒180 d后，假鱗莖直徑普遍可以達(dá)到2 cm 以上。

本技術(shù)體系大大降低了白及種子在自然條件下萌發(fā)所需要的各種條件，為白及優(yōu)良種質(zhì)資源的保護(hù)提供了一種新興的人工種植方法。種子在自然條件下萌發(fā)率提高至70%，而且在生產(chǎn)上將種植成本從300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。同時(shí),本技術(shù)體系采用有性繁殖的方式，使后代具有更強(qiáng)的生活力和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

利用已建立的育苗技術(shù)體系，每年指導(dǎo)中藥材種植企業(yè)和藥農(nóng)大規(guī)模繁育優(yōu)良性狀白及種苗1.2億株，解決了白及種苗極缺的現(xiàn)狀并保護(hù)了白及野生資源免受進(jìn)一步破壞。

[1] 黃璐琦, 肖培根, 王永炎. 中國(guó)珍稀瀕危藥用植物資源調(diào)查 [M]. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2012.

[2] 王喆之，?？》?，肖婭萍,等. 一種白及的催芽方法：201410004870.6[P].2015-07-08.

[3] MIKULA A, NIEDZIELSKI M, RYBCZYSKI J J. The use of TTC reduction assay for assessment ofGentianasp. cell suspension viability after cryopreservation [J]. Acta Physiologial Plantarum, 2006, 28:315-24.

[4] TAN X M, WANG C L, CHEN X M, et al. In vitro seed germination and seedling growth of an endangered epiphytic orchid,Dendrobiumofficinale, endemic to China using mycorrhizal fungi (Tulasnellasp.) [J]. Scientia Horticulturae, 2014, 165: 62-68.

[5] 王喆之, ?？》? 肖婭萍,等. 一種蘭科植物育苗裝置： 201410448567.5[P].2014-04-23.

[6] 王喆之, ?？》? 肖婭萍,等. 白及的溫室直播繁殖方法：201310337879.4[P].2015-03-04.

[7] 王喆之, 牛俊峰, 肖婭萍,等. 一種白及的繁殖方法：201310336950.7[P].2014-07-23.

[8] 王喆之, ?？》? 肖婭萍,等. 一種白及種苗的移栽方法：201410005079.7[P].2015-05-20.

〔責(zé)任編輯王勇〕

The new direct seeding and breeding method ofBletillastriata

NIU Junfeng, WANG Zhezhi*

(Key Laboratory of Ministry of Education for Medicinal Resources and Natural Pharmaceutical Chemistry, School of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi′an 710119, Shaanxi, China)

This research reported a new method about direct deeding and breeding ofBletillastriatawhich includes measure the seed vigor, settle seedling bed, prepare the seeding substrate, dispose of the seeds, sowing, cultivating seedings and strong seedlings. The research established “The direct seeding and breeding method ofB.striatain farmland”, prepared substrate consisted of bark meal, humus, nutrient soil, manure and peat with the volume ratio of 15∶20∶8∶1∶5. Keeping air temperature of 20～35 ℃, humidity of 60 to 80%, spraying different nutrient solution in different stages of seed germination regularly, the seed germination rate increased from 5% to 69.7±3.13%. The false bulb diameter was 1～1.5 cm after breeding 180 d. This new method is simple and the seedling emergence is fast, which overcomes the difficulty of germination under natural conditions due to small seeds and no endosperm. It is suitable for large-scale cultivation ofBletillastriatainthe Qin-ba Mountain areas.

Bletillastriata； intermediate propagation； direct seeding； seed vigor test

1672-4291(2016)04-0083-04

10.15983/j.cnki.jsnu.2016.04.346

2016-02-25

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃(2011BA106B06)

王喆之，男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail: zhezhiwang@snnu.edu.cn

O643.1

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