鐵皮石斛組培苗移栽成活率影響因素研究進(jìn)展

朱艷芳 盛清遠(yuǎn) 汪杰 沈佩華 鄒捷 張楊巧巧 薛建平 盛瑋

摘?要：闡述影響鐵皮石斛組培苗移栽成活率的因素，對提高其移栽成活率的關(guān)鍵因素進(jìn)行展望，為大規(guī)模工廠化生產(chǎn)鐵皮石斛提供參考.

關(guān)鍵詞：鐵皮石斛;移栽成活率;影響因素

[中圖分類號]Q949.95?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

Research?Progress?on?Factors?Affecting?Survival?Rate?ofTissue?Culture?Seedlings?of?Dendrobium?officinale

ZHU?Yanfang，SHEGN?Qingyuan，WANG?Jie，SHEN?Peihua，ZHOU?Jie，ZHANG?Yangqiaoqiao，SHENG?Wei*

（1.College?of?Life?Sciences，Huaibei?Normal?University，Huaibei?235000，China;2.Anhui?KeyLaboratory?of?Plant?Resources?and?Biology，Huaibei?235000，China）

Abstract：In?this?paper，the?factors?affecting?the?survival?rate?of?tissue?culture?seedlings?of?Dendrobium?officinale?were?elaborated，and?the?key?factors?to?improve?the?survival?rate?of?transplanted?seedlings?were?prospected，which?provided?a?reference?for?the?large-scale?industrial?production?of?Dendrobium?officinale.

Key?words：Dendrobium?officinale;transplant?survival?rate;affecting?factor

鐵皮石斛（Dendrobium?officinale?Kimura?et?Migo）又名黑節(jié)草，為蘭科石斛屬多年生附生草本植物，以鮮莖或干燥莖入藥，具有益胃生津、滋陰清熱、提高免疫力以及防癌抗癌的功效，被譽(yù)為“九大仙草之首”.鐵皮石斛對生長環(huán)境要求苛刻，野生狀態(tài)下，鐵皮石斛主要生長于熱帶、亞熱帶原始森林及相類似的溫暖濕潤環(huán)境中，主要附生于森林中一些闊葉樹的樹干上，要求溫暖、濕潤、通風(fēng)、透氣的生長條件.[1]由于野生鐵皮石斛生長緩慢加上人為的大肆采挖及其生態(tài)環(huán)境的破壞，野生鐵皮石斛資源已瀕臨滅絕，先后被《中華人民共和國珍稀瀕危植物名錄》《瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約》和《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》等收錄.[2]為了保護(hù)鐵皮石斛野生資源并實(shí)現(xiàn)鐵皮石斛資源的可持續(xù)利用，國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)開展了大量的鐵皮石斛組織培養(yǎng)快繁技術(shù)研究.[3-5]鐵皮石斛組織培養(yǎng)體系的成功建立可為人工栽培提供大量的種苗.鐵皮石斛工廠化生產(chǎn)中，仍然存在許多問題，如組培苗馴化移栽后成活率低、難以成苗、生長緩慢、產(chǎn)量低等[6]，生產(chǎn)成本居高不下，對于開展大面積人工栽培非常不利.[7-8]目前鐵皮石斛組培苗馴化移栽成活率低是鐵皮石斛工廠化生產(chǎn)的瓶頸.本文綜述了影響鐵皮石斛組培苗移栽成活率的多種因素，并對影響鐵皮石斛組培苗馴化移栽成活率的多種因素進(jìn)行分析，希望能為大規(guī)模工廠化生產(chǎn)鐵皮石斛提供參考.

1?培養(yǎng)基質(zhì)

基質(zhì)是影響組培苗移栽成活率的重要因素，是試管苗馴化和優(yōu)質(zhì)高效栽培的關(guān)鍵.疏松透氣、既保水又瀝水且某些真菌豐富的半腐熟基質(zhì)更適合鐵皮石斛的生長.[9]不同氣候區(qū)域、不同種植設(shè)施環(huán)境，鐵皮石斛組培苗馴化基質(zhì)選擇各異.目前用于鐵皮石斛栽培基質(zhì)的有水苔、珍珠巖、花生殼、椰殼類、甘蔗渣、磚碎、樹皮、刨花、菌糠、木糠、木炭、泥炭等十多種?[10-12]，基質(zhì)種類及比例的選擇仍具有盲目性;馴化培養(yǎng)基質(zhì)以及營養(yǎng)液配方?jīng)]有一個(gè)普遍適用的標(biāo)準(zhǔn);沒有穩(wěn)定的專用肥料.[13-14]

1.1?生物廢棄菌渣

栽培食用菌的廢棄菌渣中富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)成分，具有疏松通氣、養(yǎng)分含量高等特點(diǎn)，不僅能保證水分和空氣的供應(yīng)，還能不斷釋放養(yǎng)分，促進(jìn)鐵皮石斛根系生長[15]，非常適用于鐵皮石斛栽培基.唐敏[16]等人在鐵皮石斛組培苗移栽過程中利用生物廢棄菌渣復(fù)合肥料作為基質(zhì)，認(rèn)為水苔∶菌渣=7∶3的基質(zhì)配方較好.沈少華[17]等人研究發(fā)現(xiàn)，菌渣與樹皮比例為8∶2時(shí)的培養(yǎng)基能有效促進(jìn)鐵皮石斛植株生長，二者有機(jī)結(jié)合能提高有機(jī)質(zhì)含量，表明木腐菌菌渣基質(zhì)替代常規(guī)純樹皮具有可行性，是一種良好的石斛栽培基質(zhì).因而，利用生物廢棄菌渣開發(fā)鐵皮石斛栽培基質(zhì)，不僅可以降低基質(zhì)的制作成本，同時(shí)還可以減少廢棄菌渣引起的環(huán)境污染.

1.2?生物炭

生物炭是一種富有孔隙結(jié)構(gòu)、含碳量高的難溶性固態(tài)物質(zhì)[18]，具有較大的比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)和陽離子交換量等特點(diǎn)，不僅對有害物質(zhì)有吸附作用，還可以為菌根和細(xì)菌等有益微生物提供一定的生存空間和繁殖場所，提高養(yǎng)分有效性，促進(jìn)特殊類群微生物的棲息生長.[19]在自然條件下，鐵皮石斛根部無根毛，需與真菌共生形成蘭科菌根（orchid?mycorrhiza），擴(kuò)大植物根的吸收面積，促進(jìn)鐵皮石斛對無機(jī)養(yǎng)分和水的吸收.[20]陳慶飛[19]等人的研究表明，短期3%的生物炭可替代泥炭作為鐵皮石斛的新基質(zhì)，為生物炭在作物栽培方面的合理利用提供參考，長期的效果需進(jìn)一步研究.

1.3?樹皮

松樹皮是鐵皮石斛常用的栽培基質(zhì).李雪[21]等研究認(rèn)為，樹皮可以顯著提高鐵皮石斛的生物量、鐵皮石斛葉片和莖干的蛋白質(zhì)含量及株高和節(jié)間距等指標(biāo).林賢銳[22]等人比較了不同規(guī)格的樹皮基質(zhì)對鐵皮石斛生長的影響，認(rèn)為鐵皮石斛不同生長時(shí)期需要的樹皮基質(zhì)規(guī)格不同，如細(xì)樹皮能夠提高前期鐵皮石斛的成活率，而粗樹皮能夠顯著提高鐵皮石斛生長后期的成活率，且鐵皮石斛表現(xiàn)出較大的生長量，整體研究效果來看，粗樹皮的效果較好，適合作為鐵皮石斛培養(yǎng)的基質(zhì).黃靖[23]等研究了松樹皮、椰糠、谷殼及腐殖土等4種基質(zhì)對鐵皮石斛組培苗移栽成活率的影響.結(jié)果表明，鐵皮石斛組培苗以松樹皮為栽培基質(zhì)的移栽成活率最高，可以作為栽培基質(zhì)大面積推廣使用.

1.4?其他基質(zhì)

潘宏兵[12]等研究認(rèn)為，水苔保水性要優(yōu)于刨花和鋸末，刨花的透氣性要優(yōu)于水苔和鋸末，刨花和水苔更適合鐵皮石斛組培苗的成活，且效果顯著優(yōu)于鋸末.陳瀟倩研究不同基質(zhì)的配比對鐵皮石斛移栽效果的影響，松樹皮∶椰糠∶蛭石=3∶2∶2的配比更適合于作為鐵皮石斛組培苗移栽的基質(zhì).[24]李宏蛟[25]等篩選了適合鐵皮石斛練苗期生長的栽培基質(zhì)，認(rèn)為在水苔基質(zhì)上栽植的鐵皮石斛幼苗長勢最好，表現(xiàn)為新根萌發(fā)快，新芽分蘗力較強(qiáng)，幼苗生長強(qiáng)壯，葉色濃綠，是一種適合鐵皮石斛幼苗煉苗的基質(zhì);而鋸末的顆粒細(xì)，通透性差，澆水容易板結(jié)，不利于鐵皮石斛根系的生長，說明鋸末不適合單獨(dú)作為鐵皮石斛組培苗的移栽基質(zhì)，此結(jié)論與吳雅[26]等的研究結(jié)果一致.

劉太林[27]等篩選了蛭石與珍珠巖分別為1∶1搭配泥炭土、酸性培養(yǎng)土、酸性有機(jī)培養(yǎng)土、水苔和椰糠等移栽基質(zhì)對鐵皮石斛移栽苗成活率的影響，發(fā)現(xiàn)蛭石∶水苔=1∶1的基質(zhì)中移栽苗成活率最高，蛭石∶有機(jī)酸性營養(yǎng)土=1∶1的基質(zhì)中移栽苗的生長量最大.因此，篩選合適的混合基質(zhì)對鐵皮石斛的移栽成活率有重要影響.

1.5?菌根真菌

菌根（Myeorrhiza）是共生真菌生存于健康的陸生植物根組織上而形成的聯(lián)合吸收器官，是植物在長期的生存過程中與菌根真菌共同進(jìn)化的結(jié)果.[28]由于石斛屬植物根部沒有根毛，與菌根真菌共生后依靠菌根提供營養(yǎng)，在鐵皮石斛幼苗培養(yǎng)過程中，接種蘭科真菌的幼苗在株高、根重、莖葉和總生物量等方面都有顯著的提高;蘭科真菌也可以提高鐵皮石斛幼苗的光合性能和pepc基因表達(dá)，增加葉片光合效率[29]，接種菌根真菌還可以提高鐵皮石斛對于礦物質(zhì)元素的吸收.[30]所以，鐵皮石斛進(jìn)行大規(guī)模組培苗移栽時(shí)，需要適宜的共生菌根真菌的參與，從而提高移栽苗的成活率.目前尚無普適性的穩(wěn)定菌根真菌的優(yōu)勢菌種.

陳曉梅[31]等研究了從鐵皮石斛種植基地篩選的優(yōu)勢菌株Mycena?sp.對鐵皮石斛生長和化學(xué)成分的影響.結(jié)果顯示，該菌株顯著提高了莖的干重，其中初始用量1.0?g·叢-1的處理莖干重最高，比對照提高了39.2%;菌根栽培對鐵皮石斛莖多糖化學(xué)性質(zhì)基本無影響，但能提高莖中柚皮素和聯(lián)芐類化合物含量.菌根栽培后補(bǔ)充施菌，能增強(qiáng)菌根促進(jìn)植物生長的作用.表明該菌株有著良好的應(yīng)用前景.還有研究表明，接種菌根真菌的鐵皮石斛幼苗具有一定的抗逆性.魏明[32]等以盆栽的方式研究了在干旱脅迫下，蘭科菌根真菌可提高石斛幼苗葉片的含水量，大大提高了鐵皮石斛的耐旱性;還可以誘導(dǎo)干旱脅迫下SOD，POD，CAT三種酶基因的表達(dá)，有效緩解干旱脅迫對于石斛質(zhì)膜的過氧化傷害.

不同的菌根真菌對于鐵皮石斛生長的促進(jìn)作用不同，通過接種混合菌根真菌形成累加的協(xié)同作用，更顯著地促進(jìn)鐵皮石斛幼苗的生長，發(fā)揮微生物的效能.[33]不同氮源的培養(yǎng)基對于鐵皮石斛菌根真菌的影響不同，以牛肉膏、魚肉蛋白胨、硝酸銨3種物質(zhì)作為氮源時(shí)各種菌根真菌生長速度較快.[34]

綜上所述，利用促生菌根真菌將是解決鐵皮石斛規(guī)?；a(chǎn)問題的有效途徑之一[35]，不同菌屬的促生作用不同，在進(jìn)行工廠化大規(guī)模培養(yǎng)鐵皮石斛時(shí)，可以選擇合適菌種制成菌劑以提高移栽苗的成活率，減少鐵皮石斛生產(chǎn)成本.

1.6?培養(yǎng)液

在自然環(huán)境下，野生鐵皮石斛對生存環(huán)境要求苛刻，種子因缺少胚乳[36]，萌發(fā)時(shí)需要營養(yǎng)豐富的基質(zhì)和共生菌等的作用.目前鐵皮石斛的繁殖主要采用傳統(tǒng)的分株、扦插方式，但這種方式不僅需占用大量土地，而且種植使用大量無機(jī)化肥，易造成環(huán)境污染和品質(zhì)下降等問題.鄭志新[7]等人的研究發(fā)現(xiàn)，對鐵皮石斛施加一定濃度的營養(yǎng)液可以提高鐵皮石斛移栽成活率及生長勢，其中，京綠怡園的效果最好，高生長和粗生長均達(dá)到最大.劉太林[27]等研究不同澆灌液對鐵皮石斛移栽苗成活率的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，以pH值6.5的1/2MS澆灌成活率最高，達(dá)到82.50%.方勇[37]研究認(rèn)為，氨基酸液肥通過增加鐵皮石斛的株高、莖粗、生物量、增多葉片數(shù)來提高鐵皮石斛的產(chǎn)量，葉面施用500倍氨基酸液肥效果最佳，地上部干重較對照顯著增加94.3%;葉面施用氨基酸液肥還可顯著提高鐵皮石斛多糖等成分的含量.

2?光照

光是植物生長發(fā)育的能量來源，對植物生長發(fā)育起著不可或缺的作用.在人工光型密閉式植物工廠的可控環(huán)境條件下，光照時(shí)間會(huì)影響鐵皮石斛的生長發(fā)育.龍祥友[38]等人研究表明，鐵皮石斛試管苗在光照時(shí)間10?h/d，其增殖系數(shù)、株高達(dá)到最大值，為適宜光照時(shí)間;在生根階段光照時(shí)間為12?h/d培養(yǎng)條件下，苗高、葉片數(shù)、根長均達(dá)到最高，為鐵皮石斛生根階段適宜光照時(shí)間.光對植物生長發(fā)育的影響除了光照時(shí)間還有光質(zhì)的組成.周鵬[39]等研究發(fā)現(xiàn)，單色紅光下成活率顯著低于對照熒光燈;單色藍(lán)光對移栽成活率無顯著影響.紅藍(lán)復(fù)合光下栽培的鐵皮石斛成活率顯著大于單色光和對照熒光燈，紅光有利于莖段和葉片的生長，紅藍(lán)復(fù)合光有利于增加移栽苗的葉片數(shù)，促進(jìn)移栽苗生根及根系伸長.此結(jié)果與組織培養(yǎng)階段LED對鐵皮石斛的光質(zhì)效應(yīng)具有一致性.

3?水源

不同來源的水，水質(zhì)不同.水質(zhì)是影響植物生長的重要因素.周聰[40]等在上海市比較了雨水、純凈水、河水、自來水、井水5種水源對鐵皮石斛鮮重和分支性的影響.結(jié)果顯示，天然雨水是鐵皮石斛生長的理想水源，使用鹽分含量高的井水等水源對鐵皮石斛的生長存在阻礙.通過進(jìn)一步分析上海市的雨水成分，研究其作為鐵皮石斛生長理想水源的原因，可為鐵皮石斛的栽培提供參考.不同水源對鐵皮石斛組培苗移栽成活率的影響還有待于進(jìn)一步研究.

4?容器

李雪[20]等研究了栽培基質(zhì)和容器對鐵皮石斛組培苗移栽生長的影響.結(jié)果顯示，6?cm×6?cm規(guī)格的黑色營養(yǎng)杯最有利于鐵皮石斛植株的生長和多糖的形成，其原因是該規(guī)格營養(yǎng)杯的空間比72孔穴盤大，且黑色營養(yǎng)杯有利于吸收太陽光，提高基質(zhì)溫度，從而促進(jìn)鐵皮石斛的生長.所以，鐵皮石斛組培苗移栽密度、移栽容器大小和顏色同樣影響著移栽成活率，至于最佳的移栽密度還需要進(jìn)一步研究.

5?煉苗移栽時(shí)機(jī)

鐵皮石斛的組織培養(yǎng)已經(jīng)成功，能夠通過無菌組織培養(yǎng)獲得大量健壯的生根試管苗.由組培苗到獲得大量健壯的栽培苗，還需要組培苗的練苗移栽和馴化.煉苗移栽時(shí)機(jī)的選擇，對鐵皮石斛大規(guī)模生產(chǎn)具有重要影響.組培苗由組培環(huán)境移栽入大田或盆栽環(huán)境時(shí)，營養(yǎng)、溫度、濕度、光照等多種生長因素均發(fā)生了很大變化，為了提高組培苗的抗逆能力及移栽成活率，生根試管苗需經(jīng)過煉苗馴化后方可移栽.[10]王碧琴[41]等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵皮石斛試管苗長至3～4?cm高，有3～5條不定根時(shí)，在自然條件下開瓶煉苗一周后，種苗的莖抗逆能力增強(qiáng)，適于移栽.朱艷[42]等研究認(rèn)為，鐵皮石斛組培苗根長到0.5～1.0?cm時(shí)是移栽的最佳時(shí)期，且鐵皮石斛試管苗最適的移栽時(shí)機(jī)為溫度較高、濕度較大的月份，但要避開高溫干燥和驟雨的季節(jié).

6?栽培方式

隨著對鐵皮石斛工廠化生產(chǎn)的深入研究，人們探索和發(fā)明了多種鐵皮石斛種質(zhì)和栽培方式且各有優(yōu)缺點(diǎn).苗床栽培方式的優(yōu)點(diǎn)是溫度、濕度、光照可人工調(diào)控，管理方便，產(chǎn)量穩(wěn)定，藥用植物品質(zhì)可達(dá)到有機(jī)、綠色、無公害的要求;缺點(diǎn)是投入較高，占用大量土地資源，塑料大棚對環(huán)境也有一定的負(fù)面影響.立體栽培是將鐵皮石斛生長面提高到空間層面上，達(dá)到充分利用空間和光能、提高土地利用率和單產(chǎn)目的的現(xiàn)代新型栽培方式.[43-44]林賢銳[20]等在草莓采摘園中利用大片閑置空間，采用立體模式種質(zhì)鐵皮石斛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，光照強(qiáng)度對鐵皮石斛生長的影響較大，對于光照強(qiáng)度較弱的架下陰面，鐵皮石斛的株高明顯高于其他處理，而光照強(qiáng)度較大的架上空間鐵皮石斛莖粗最大，其次是架下陽面.綜合考慮架上草莓對鐵皮石斛生長的影響，應(yīng)選擇架下陽面空間來種植鐵皮石斛.戴燕萍[45]等開展了鐵皮石斛標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究，首次提出鐵皮石斛活樹附生原生態(tài)栽培模式、林下原生態(tài)栽培模式、盆栽模式和高效設(shè)施仿生栽培模式4種栽培模式，希望為鐵皮石斛的生長提供原生態(tài)的生長環(huán)境.仿生栽培是將鐵皮石斛附生于自然生長的樹木上，利用樹木枝葉遮蔭，模擬鐵皮石斛野生環(huán)境的一種栽培方法[46]，該栽培方式不占用土地資源，不損耗林木資源，符合當(dāng)今低碳環(huán)保節(jié)約理念，在充分利用自然資源，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，生產(chǎn)綠色原生態(tài)藥用植物，利于生態(tài)藥業(yè)的發(fā)展.但是，野外種植受森林面積、樹木胸徑、自然環(huán)境等影響較大，要找到一片適合種植鐵皮石斛的環(huán)境并不容易.[47]楊洋[48]等在黔西南地區(qū)探索多種栽培方式對鐵皮石斛品質(zhì)的影響.結(jié)果表明：大棚種植方式鐵皮石斛長勢最好，仿野生貼樹種質(zhì)方式鐵皮石斛總糖含量最高，巖石種植方式總生物堿含量最高.通過對四種不同種植方式鐵皮石斛品質(zhì)的綜合比較，兩種仿野生種質(zhì)方式的品質(zhì)總體優(yōu)于大棚和盆栽，其中巖石種植方式鐵皮石斛品質(zhì)最佳.所以，鐵皮石斛大規(guī)模種植的方式要根據(jù)種植地的具體條件，選擇適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的種植方式，不能一概而論，也不能完全照抄照搬已有的成功栽培方式.

7?展望

鐵皮石斛是石斛類藥材中的上品，素有“中華仙草”“藥中黃金”之美譽(yù)，以鮮莖或干燥莖入藥，含有多糖、石斛堿等有效成分，在提高人體免疫力、治療胃腸道疾病、抗衰老、抗氧化、抗血小板聚集、降低血糖、治療白內(nèi)障等方面均有良好療效.[49-51]本文綜述了影響鐵皮石斛組培苗移栽成活率的多種因素：培養(yǎng)基質(zhì)、光照、水源、容器、煉苗移栽時(shí)機(jī)、栽培方式.影響鐵皮石斛組培苗移栽成活率的因素眾多，只有將多種因素綜合考慮，才能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)鐵皮石斛的規(guī)模化生產(chǎn).因此，需要建立鐵皮石斛各產(chǎn)地的GAP，以規(guī)范鐵皮石斛的種植生產(chǎn)體系，保證其產(chǎn)量和品質(zhì).

目前鐵皮石斛內(nèi)生真菌的研究仍處于起步階段，主要集中于內(nèi)生真菌的分離鑒定、多樣性分析及促生菌的篩選.因此，篩選并開發(fā)能有效促進(jìn)鐵皮石斛生長發(fā)育的菌根真菌制劑，必將成為減少鐵皮石斛人工栽培成本的有效途徑及發(fā)展方向，對蘭科植物及鐵皮石斛的規(guī)范化栽培生產(chǎn)具有重要的意義.

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編輯：琳莉

收稿日期：2019-11-15

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31501368）;安徽省高校自然科學(xué)基金項(xiàng)目（KJ2018B15）;國家級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201910373041X;201710373070;201810373116）

作者簡介：朱艷芳（1979-），女，河南溫縣人.講師，博士，主要從事藥用植物生物技術(shù)研究;盛清遠(yuǎn)（1998-），?男，安徽淮南人.學(xué)士，主要從事生物工程研究;汪杰（1995-），?男，安徽滁州人.學(xué)士，主要從事生物工程研究;盛瑋（1963-），男，河南光山人.教授，碩士，主要從事食品生物技術(shù)研究.

通訊作者：盛?瑋