瀕危植物古林箐秋海棠的扦插繁殖及回歸引種初探

李景秀　崔衛(wèi)華　胡梟劍　孔繁才

摘要： 該研究以生物統(tǒng)計(jì)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)為理論依據(jù)，列出影響秋海棠扦插生根成苗率的插穗水平、扦插基質(zhì)、生長刺激素和遮光率4個(gè)主要因子，每個(gè)因子設(shè)3個(gè)不同的水平，根據(jù)L9 （34）正交試驗(yàn)因素、水平組合進(jìn)行了9個(gè)4因素3水平的正交試驗(yàn)。結(jié)果表明：通過L9 （34）正交試驗(yàn)，獲得了瀕危植物古林箐秋海棠（Begonia gulinqingensis）的葉片扦插繁殖最佳方案為保持扦插床溫度22～28 ℃，基質(zhì)溫度18～22 ℃，空氣相對(duì)濕度60%～75%，遮光率70%～75%。以葉片作為插穗，珍珠巖為扦插基質(zhì)，100 mg·L-1萘乙酸處理切口，扦插期間給予插穗充足的水分管理，扦插20～25 d插穗切口產(chǎn)生不定根，70～85 d萌發(fā)不定芽形成新植株，扦插繁殖成苗率達(dá)74%。將獲得的扦插繁殖再生植株定植于云南馬關(guān)縣古林箐鄉(xiāng)柏木山自然分布區(qū)的原生森林生態(tài)生境地和次生開發(fā)杜仲、草果林生態(tài)生境地進(jìn)行回歸引種對(duì)比試驗(yàn)。原生森林生態(tài)居群的回歸植株平均保存率為57.6%，開花率為40%，結(jié)實(shí)率為36.6%，落子成苗率為36.1%。回歸植株能在原生地自然繁衍，是古林箐秋海棠回歸引種的可行方法。

關(guān)鍵詞： 瀕危植物， 古林箐秋海棠， 扦插繁殖， 回歸引種

中圖分類號(hào)： Q949.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1000-3142（2018）07-0851-08

Abstract： We made a orthogonal test based on the theoretical basis of biostatistics， and listed four main factors of cutting slips level， cutting medium， growth hormone and shading rate affecting the rooting seedling rate of Begonia gulinqingensis. Each factor was set to three different levels， according to L9 （34） orthogonal test， nine level combination of four factors orthogonal test at three level. Through L9 （34） orthogonal test， we obtained the best solution for breeding leaf cutting of B. gulinqingensis endangered plant： keeping cutting bed temperature 22-28 ℃， cutting medium temperature 18-22 ℃， humidity 60%-75%， shading rate 70%-75%， as the cuttings in leaves and cutting medium in the perlites， 100 mg·L-1 rhodofix to deal with cuttings， to give sufficient water during cutting management and its rooting rate 74%. Normally， cutting to adventitious roots needed 20-25 d and cutting to a new plant needed 70-85 d. The regenerated plants were planted in the natural distribution area be in progress reintroduction contrast test. The results showed that average preservation rate of native forest ecological group was 57.6%， the flowering rate 40%， the seed setting rate 36.6%， and seed regeneration rate 36.1%. Regression planting can reproduce the natural vegetation in the habitat of B. gulinqingensis， and it is a feasible method of ecological restoration.

Key words： endangered plants， Begonia gulinqingensis， cutting propagation， regression planting

古林箐秋海棠（Begonia gulinqingensis）系秋海棠科（Begoniaceae）秋海棠屬（Begonia L.）植物，為根狀莖類型，葉片團(tuán)扇形、深綠色至褐綠色，疏被白色硬毛，鑲嵌銀綠色近圓形斑紋，幼葉紫褐色?；ㄉ钐壹t色，開花數(shù)極多，葉鑲嵌緊湊、株型精巧玲瓏，具有很高的觀賞價(jià)值，可謂室內(nèi)觀賞植物精品，也是秋海棠屬植物中極為稀缺的遺傳育種種質(zhì)資源（圖版I：A，B）。古林箐秋海棠僅分布于云南東南部馬關(guān)縣古林箐鄉(xiāng)的林場林區(qū)和柏木山村狹域的山林范圍內(nèi)，資源調(diào)查結(jié)果表明，兩個(gè)居群植株的分布數(shù)量均未超過50株（馬宏等，2007）。根據(jù)IUCN紅色名錄類型和標(biāo)準(zhǔn)，以及國際‘植物保護(hù)中心提出確定保護(hù)對(duì)象的6點(diǎn)參考（王獻(xiàn)薄和郭柯，2002），古林箐秋海棠屬瀕危植物，應(yīng)加以保護(hù)。

由于馬關(guān)縣古林箐特殊的地理位置和地勢，使其形成低緯度亞熱帶東部型山地季風(fēng)氣候，年均氣溫16.9 ℃、日照1 802 h、降雨量1 345 mm、平均相對(duì)濕度在85%以上，終年溫暖濕潤，森林郁閉度大、光照較弱（圖版I：C），為古林箐秋海棠的生長發(fā)育創(chuàng)造了極其特殊的生境條件，也是當(dāng)?shù)匕l(fā)展杜仲、草果等經(jīng)濟(jì)植物的優(yōu)良基地。由于當(dāng)?shù)卮迕駥?duì)森林資源的亂砍濫伐和林下大面積草果地的開墾種植，極度破壞了古林箐秋海棠的適生環(huán)境，從而造成自然分布地本來就稀少的種質(zhì)資源瀕臨絕境。對(duì)古林箐秋海棠多年的引種栽培試驗(yàn)結(jié)果表明，古林箐秋海棠栽培適應(yīng)性極差、在秋海棠屬植物遷地保護(hù)栽培基地的生長勢較弱。通過改進(jìn)栽培技術(shù)措施、加強(qiáng)植株?duì)I養(yǎng)生長和生殖生長期的栽培管理和營養(yǎng)平衡，植株能在栽培溫室內(nèi)正常開花，但不能結(jié)實(shí)（圖版I：B）。因此，建立切實(shí)可行的扦插繁殖體系、尋求獲得扦插生根植株的最佳扦插方案，并將再生植株回歸自然，構(gòu)建種群，擴(kuò)大自然分布種群數(shù)量勢在必行。

1材料與方法

1.1 材料

從中國科學(xué)院昆明植物研究所植物園秋海棠引種栽培溫室內(nèi)栽培保存3 a的植株上采取旺盛生長的葉片，分別調(diào)整切取帶葉柄的葉片、含一級(jí)分枝脈的楔形葉片和含二級(jí)分枝脈的楔形葉片，于2009年7月9日在引種栽培基地進(jìn)行扦插試驗(yàn)。扦插床的溫度控制在22～28 ℃，基質(zhì)溫度 18～22 ℃，插床的空氣相對(duì)濕度60%～75%。2009年10月生根成苗后繼續(xù)留在扦插繁殖試驗(yàn)床內(nèi)復(fù)壯栽培，生根植株生長健壯并具3～5片成熟葉片。2010年8月9日起苗保濕處理包裝，于2010年8月11日定植于自然分布地進(jìn)行回歸引種試驗(yàn)。分別于2010年8月23日（定植2周），2011年3月9日（定植7個(gè)月），2011年12月8日（定植16個(gè)月），2012年2月29日（定植18個(gè)月），以及2013年9月7日（定植36個(gè)月），對(duì)其成活及生長狀況進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)。其中，定植36個(gè)月的調(diào)查統(tǒng)計(jì)前，回歸引種試驗(yàn)區(qū)被當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行大規(guī)模地森林植被砍伐和開墾，兩個(gè)居群的保存植株遭受嚴(yán)重破壞和毀滅。

1.2 扦插繁殖正交試驗(yàn)

針對(duì)古林箐秋海棠森林郁閉度大、光照較弱，空氣相對(duì)濕度較大的適生環(huán)境及栽培技術(shù)要點(diǎn)，從影響秋海棠扦插生根成活的插穗水平、扦插基質(zhì)、生長刺激素和遮光率等因素中，以生物統(tǒng)計(jì)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)為理論依據(jù)，列出影響扦插生根成苗率的主要因子，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)（表1）。

1.3 回歸引種對(duì)比試驗(yàn)

在古林箐秋海棠的自然分布區(qū)進(jìn)行實(shí)地踏查后選擇具有代表性的原生森林生態(tài)群落和次生開發(fā)杜仲、草果生態(tài)群落進(jìn)行2處理3重復(fù)的回歸引種對(duì)比試驗(yàn)。 2個(gè)處理均設(shè)100 m2 帶狀樣方，每個(gè)處理各設(shè)3個(gè)重復(fù)，各重復(fù)均為30 m2 帶狀小區(qū)，各定植30株回歸試驗(yàn)苗。

回歸引種結(jié)果調(diào)查計(jì)算：成活率=成活株數(shù)/定植株數(shù)×100%；保存率=現(xiàn)存株數(shù)/成活株數(shù)×100%；開花率=開花株數(shù)/現(xiàn)存株數(shù)×100%；結(jié)實(shí)率=結(jié)實(shí)株數(shù)/現(xiàn)存株數(shù)×100%；落子成苗率（落子成苗植株的比率）=落子成苗株數(shù)/現(xiàn)存株數(shù)×100%。

2結(jié)果與分析

2.1 扦插繁殖正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，A因素中K3 值等于128最大，即插穗因素中的最優(yōu)水平是3水平帶柄葉，B、C、D因素中的最大K值依次為K1 = 124、K1 = 197、K2 =102，即扦插基質(zhì)、激素處理、遮光率三個(gè)因素中的最優(yōu)水平依次為1水平珍珠巖、1水平萘乙酸、2水平70%～75%，最佳因素水平搭配是A3 B1 C1 D2。因此，在保持扦插床的溫度22～28 ℃，基質(zhì)溫度 18～22 ℃，插床的空氣相對(duì)濕度60%～75%的環(huán)境條件下。采用帶柄葉片作為插穗、以珍珠巖作為扦插基質(zhì)、100 mg·L-1萘乙酸處理切口、扦插環(huán)境遮光率70%～75%是古林箐秋海棠扦插生根成苗的最佳方案（表2，圖1）。

由于9個(gè)試驗(yàn)中沒有A3 B1 C1 D2 這樣的水平搭配，以帶柄葉片作為插穗、珍珠巖作為扦插基質(zhì)、100 mg·L-1萘乙酸處理切口、遮光率70%～75%的因素水平組合再次驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，扦插生根成苗率74% ，進(jìn)一步確立了古林箐秋海棠扦插繁殖最佳方案的可靠性。并以其它最佳因素水平為基礎(chǔ)，特別對(duì)生長調(diào)節(jié)物質(zhì)奈乙酸的使用濃度進(jìn)行了50、100、150、200、250 mg·L-1的梯度試驗(yàn)，結(jié)果表明：100和150 mg·L-1的使用濃度均能獲得70%和72%的生根成苗率。

2.2 回歸引種試驗(yàn)結(jié)果與分析

回歸引種的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，原生森林生態(tài)居群回歸引種植株定植2周后的成活率是94.4%，定植7個(gè)月后的植株存活保存率77.9%，定植16個(gè)月后的植株保存率58.8%，18個(gè)月后的植株保存率57.6%，開花率40%，結(jié)實(shí)率36.6%。定植36個(gè)月后的植株保存率19.9%，落子成苗率36.1%（表3，圖2）；次生開發(fā)杜仲、草果林生態(tài)居群相應(yīng)的成活率是98.9%，定植7個(gè)月后的植株存活保存率47.3%，定植16個(gè)月后的植株保存率7.9%，18個(gè)月后的植株保存率6.7%，無開花結(jié)實(shí)植株。定植36個(gè)月后的植株保存率5.6%，無落子成苗植株（表3，圖2）。2個(gè)回歸居群植株保存率的T檢驗(yàn)結(jié)果為t0.05=4.30t0.01=9.93，差異極顯著?？梢?，在植株定植2周內(nèi)人為活動(dòng)干擾未及，適度的次生開發(fā)對(duì)植株成活的影響不大。但植株成活后在自然分布地的保存率，2個(gè)回歸居群間有顯著差異，開花結(jié)實(shí)差異極顯著，葉片生長狀況觀測結(jié)果也呈現(xiàn)顯著差異（表4）。原生森林生態(tài)居群的回歸引種保存率及生長發(fā)育明顯優(yōu)于次生開發(fā)杜仲、草果林生態(tài)居群。也進(jìn)一步明確：

由樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum L.）、木姜子屬（Litsea Lam.），木蘭科（Magnoliaceae）擬單性木蘭屬（Parakmeria Hu et Cheng），殼斗科（Fagaceae）石櫟屬（Lithocarpus Bl.）、青岡屬（Cyclobalanopsis Oerst.），樺木科（Betulaceae）榿木屬（Alnus L.），榆科（Ulmaceae）榆屬（Ulmus L.），桑科（Moraceae）榕屬（Ficus L.），遠(yuǎn)志科（Polygalaceae）遠(yuǎn)志屬（Polygala L.），茜草科（Rubiaceae）滇丁香屬（Luculia Sweet.），野牡丹科（Melastomataceae）金錦香屬（Osbeckia L.），莎欏科（Cyatheaceae）莎欏（Gymnosphaera denticulata），姜科（Zingiberaceae）豆蔻屬（Amomum L.），蕁麻科（Urticaceae）冷水花屬（Pilea Lindl.），莎草科（Cyperaceae）莎草屬（Cyperus L.），秋海棠科（Begoniaceae）秋海棠屬（Begonia L.）等植物群落組成，及其植被茂密、郁閉度大、空氣極其濕潤的原生森林生態(tài)環(huán)境有利于古林箐秋海棠的生長和保存，是古林箐秋海棠的適生生境；由樺木科（Betulaceae）滇榿木（Alnus ferdinandicoburgii），木蘭科（Magnoliaceae）擬單性木蘭屬（Parakmeria Hu et Cheng），八角回香科（Illiciaceae）八角（Illicium verum），杜仲科（Eucommiaceae）杜仲（Eucommia ulmoides），姜科（Zingiberaceae）草果（Amomum tsao-ko），忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬（Lonicera L.）、接骨木（Sambucus williamsii）、莢蒾（Viburnum amplifolium），錦葵科（Malvaceae）地桃花（Urena lobata），茶科（Theaceae）柃屬（Eurya Thunb.），蕨類植物（Pteridophyta）鳳尾草（Pteris multifida）等，菊科（Compositae）紫莖澤蘭（Eupatorium adenophornm），禾本科（Gramineae）金茅屬（Eulalia Kunth.）、芒屬（Erianthus Michaux）等組成的次生開發(fā)杜仲、草果林生態(tài)群落，及其植被稀疏、郁閉度較小、光照略強(qiáng)的環(huán)境不利于古林箐秋海棠的生長發(fā)育和自然繁衍。

3討論與建議

3.1 扦插繁殖的突破拯救了枯竭的古林箐秋海棠種質(zhì)資源

中國科學(xué)院昆明植物研究所植物園秋海棠屬植物種質(zhì)資源保存基地于1998年從原生地引種圖 1各因素水平平均生根成苗率成苗植株進(jìn)行栽培保存試驗(yàn)，結(jié)果表明古林箐秋海棠的栽培適應(yīng)性極差，在與秋海棠屬植物其它種類同等的栽培管理?xiàng)l件下不能存活生長。根據(jù)自然分布區(qū)特殊的適生生境及栽培管理措施的調(diào)整與改進(jìn)，第3次引種植株能在栽培基地生長存活并正常開花，即使加以人工輔助授粉卻不能結(jié)實(shí)。古林箐秋海棠扦插繁殖最佳方案的求獲，以有限的栽培保存植株葉片作為插穗來源，采用帶柄葉片和楔形葉片進(jìn)行循環(huán)往復(fù)地扦插繁殖，為古林箐秋海棠的遷地保護(hù)和回歸引種等就地保護(hù)擊開了一個(gè)突破點(diǎn)，也拯救了目前枯竭的古林箐秋海棠種質(zhì)資源。但是， 古林箐秋海棠的孢粉生物學(xué)、胚胎發(fā)育等相關(guān)基礎(chǔ)研究須進(jìn)一步加強(qiáng)，為有性繁殖和種質(zhì)資源的有效保存提供指導(dǎo)性依據(jù)。

3.2 過度的人為開墾開發(fā)是導(dǎo)致古林箐秋海棠瀕危的主要原因

從古林箐秋海棠的資源調(diào)查結(jié)果可見，2個(gè)野外自然分布居群為數(shù)不多的植株僅見于植被茂密的原生森林群落中，而在已開墾開發(fā)的八角、杜仲、草果林地及次生林下則難以尋覓，回歸引種試驗(yàn)的植株存活保存率也同樣揭示了相同的結(jié)果。植物物種滅絕或?yàn)l危的內(nèi)因是生殖繁育能力的退化與障礙，物種的生活力與競爭能力下降，外因是人類活動(dòng)和自然災(zāi)害所導(dǎo)致的生境破碎和喪失，以及生態(tài)環(huán)境急劇變化等，對(duì)于因生境地喪失或遭破壞而致瀕的物種來說， 種群遷移與重建是拯救該物種極為有效的方法（Conan，1998；Griffith et al，1989；Pavlik et al，1993）。許多瀕危物種的瀕危機(jī)制調(diào)查研究結(jié)果明確，人類活動(dòng)和自然災(zāi)害的影響是壓倒性的干擾因素，由植物自身的繁殖能力和遺傳因素導(dǎo)致瀕危的種類很少（田朝陽等，2008）。古林箐秋海棠雌雄配子體發(fā)育過程的研究表明其發(fā)育正常，不存在敗育或不良現(xiàn)象，采自野外的種子實(shí)驗(yàn)室發(fā)芽率也可達(dá)60%以上，在自然條件下不存在生殖障礙（馬宏等，2007）。古林箐秋海棠的野外調(diào)查和觀察可見原生森林群落中的植株能夠正常開花結(jié)實(shí)，并在結(jié)實(shí)的成苗植株下觀察到脫落種子萌發(fā)成苗的幼株。充分肯定古林箐秋海棠瀕危的主要原因是森林資源的亂砍濫伐及不合理的開墾開發(fā)等人為活動(dòng)干擾。

3.3遷地保存與就地保護(hù)相結(jié)合是種質(zhì)資源保護(hù)的有效途徑

古林箐秋海棠的自然分布地馬關(guān)縣古林箐曾砍伐上層喬木開墾種植八角、杜仲，近年來由于草果的市場需求及經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提高，非常適宜于草果生長的古林箐鄉(xiāng)又被規(guī)劃為草果種植生產(chǎn)基地，開墾開發(fā)的范圍日趨擴(kuò)大加劇，發(fā)展經(jīng)濟(jì)付諸的過度開發(fā)與瀕臨絕境的古林箐秋海棠資源保護(hù)的矛盾日益突出，遷地保存成為迫在眉睫的方法和優(yōu)先措施。在扦插繁殖獲得成功，遷地保存有了基本保障的基礎(chǔ)上，將扦插繁殖獲得的再生植株回歸自然，恢復(fù)種群，修復(fù)原生生態(tài)群落，劃定自然保護(hù)區(qū)進(jìn)行就地保護(hù)，實(shí)行遷地保存與就地保護(hù)并舉的措施才能真正有效地保護(hù)和保存古林箐秋海棠的遺傳種質(zhì)資源。

3.4 以植物群落及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)回歸引種相關(guān)研究及種群重建力度

古林箐秋海棠的適生環(huán)境溫暖濕潤，森林郁閉度大，且具有低緯度亞熱帶東部山地季風(fēng)氣候特有的森林植物群落。特定的植物群落組成及其形成的特殊生態(tài)環(huán)境是古林箐秋海棠賴以生存的基礎(chǔ)和條件，就地保護(hù)必須以植物群落及生態(tài)環(huán)境的保護(hù)為基礎(chǔ)。隨著環(huán)境的變化，林下物種的居群生存能力發(fā)生變化，因?yàn)閰^(qū)域環(huán)境的變化影響植物的生長率和開花（Horvitz & Schemske，1995；Damman & Cain，1998；Endels et al，2005；Lehtila et al，2006）。物種對(duì)生態(tài)環(huán)境的退化十分敏感，周圍群落的復(fù)合性比群落內(nèi)部的特征和種群基因特征在決定種群的存活上發(fā)揮更大的作用。植物繁殖與種群規(guī)模呈正相關(guān)（Hans et al，2002）。此階段的回歸引種試驗(yàn)獲得初步成功，回歸植株和種群的繁衍、遺傳物質(zhì)及其性狀的穩(wěn)定性等種群恢復(fù)的動(dòng)態(tài)需要繼續(xù)深入研究后另文報(bào)道，并提高遷地保存的繁殖系數(shù)和數(shù)量，加大回歸引種及其種群重建力度、擴(kuò)大回歸種群規(guī)模，有效保護(hù)古林箐秋海棠的遺傳種質(zhì)資源。

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