紅桿鐵皮石斛提純關(guān)鍵技術(shù)

陳慧珍,董春玲,王可可,張建宏,黃勝波,唐 杰,熊慧薇,楊國勝,陳祥平,劉建萍

(1.萍鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,江西 萍鄉(xiāng) 337000；2.萍鄉(xiāng)市祥國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司,江西 萍鄉(xiāng) 337000；3.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江西 南昌 330045；4.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045)

1 引言

鐵皮石斛(DendrobiumofficinaleKimura et Migo)[1]，是蘭科石斛屬多年生附生型草本植物[2]。以鐵皮石斛為原料，可制成中成藥、化妝品、保健品、干品及花茶等產(chǎn)品[3]，也是一種藥食同源植物，被列為九大仙草之首。在表型性狀上，根據(jù)鐵皮石斛莖稈上紫斑的有無分為紅桿和青桿。相關(guān)研究表明紅桿鐵皮石斛在品質(zhì)上普遍優(yōu)于青桿鐵皮石斛[4]。目前，人工栽培的鐵皮石斛種苗基本屬于無性繁殖而來，表現(xiàn)多為青稈，而原始的鐵皮石斛則多為紅稈。因此，多季的無性繁殖使鐵皮石斛原有的藥性大大降低，喪失了鐵皮石斛道地的種性。目前，野生鐵皮石斛資源已經(jīng)逐漸枯竭。在人工栽培過程當(dāng)中常呈現(xiàn)多種表型性狀差異的類型，引起鐵皮石斛藥材在質(zhì)量上良莠不齊。鐵皮石斛種質(zhì)居群，按照行內(nèi)的通俗稱謂可分為紅皮、青皮、輪條、硬腳4個類型，種質(zhì)選擇紅皮居群可從源頭上確保鐵皮石斛藥材的優(yōu)良品質(zhì)[5]。

為更好地保護(hù)和開發(fā)鐵皮石斛野生資源，萍鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所與萍鄉(xiāng)市祥國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司合作，利用原始野生種質(zhì)資源人工雜交授粉后成熟蒴果的種子進(jìn)行萌發(fā)組培繁育成種苗，獲得萌芽率高、病蟲害少、稈粗、膠質(zhì)多、多糖、生物堿含量高、品相好等純系紅桿鐵皮石斛，延續(xù)了野生鐵皮石斛的諸多品質(zhì)及道地藥性。培育的種苗通過“科企+基地+農(nóng)戶(貧困戶)”的模式，2016～2018年在江西省萍鄉(xiāng)市安源區(qū)五陂鎮(zhèn)大田村和蓮花縣高洲鄉(xiāng)黃沙村共進(jìn)行大棚種植約1 hm2，帶動兩地66戶貧困戶脫貧。

2 主要特征特性

鐵皮石斛為常異花授粉植物[6,7]，果為蒴果，種子如粉塵狀、小而多，不容易天然繁殖。此研究的紅桿鐵皮石斛莖直立，叢生，不分枝，圓柱形，具多節(jié)，莖節(jié)為白色，鮮莖桿顏色為暗紅色；葉二列，長圓狀披針形，紙質(zhì)，基部下延為報(bào)莖的鞘，葉片以綠色為基色，邊緣及中肋呈淡紫色；總狀花序生于無葉莖的中上部，具花2～5朵，花瓣淺黃白色，卵狀披針形；花苞片干膜質(zhì)，白色，卵形。唇盤在中部以上有1個紫紅色斑塊；蕊柱呈黃綠色。其喜溫涼，怕寒又怕高溫，屬于氣生根，為半陰生植物等特性，對種植方式要求比較嚴(yán)格，以半自養(yǎng)半異養(yǎng)的營養(yǎng)方式生長發(fā)育[8]。鐵皮石斛的生長顯著受環(huán)境影響[9]。江西萍鄉(xiāng)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，位于北緯26°57′～28°01′、東經(jīng)113°35′～114°17′。萍鄉(xiāng)初花期一般在4月底5月初，單株花期為15 d左右，種群花期60～90 d，鮮條最佳采收期為每年2～4月底暨開花前期。經(jīng)2016～2020年觀察，在該地區(qū)仿野生露天種植的棗樹上附生的紅桿鐵皮石斛能度過當(dāng)?shù)囟虝毫阆? ℃與持續(xù)3 d的39 ℃的極端天氣而存活。

3 組織培養(yǎng)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 組培材料選擇

鐵皮石斛是用純系種間盛花期的花粉雜交后成熟蒴果中的種子作為組培外植體，進(jìn)行組織培養(yǎng)快繁及大棚移栽種植。2011年，用選自安徽省黃山市的齊云山和大別山脈的天柱山野生鐵皮石斛原種植株，篩選出3年生以上生長健壯、萌枝力強(qiáng)和枝條紅桿率為100%的原種植株作為雜交親本備用。在原種植株開花期間，以天柱山野生鐵皮石斛作父本，以齊云山野生鐵皮石斛作為母本，進(jìn)行人工雜交授粉，待異花授粉的原種植株蒴果成熟期，收獲外觀紫紅色，著色均勻，形態(tài)飽滿且未開裂的果實(shí)，在通風(fēng)櫥無菌操作條件下，將果實(shí)切口，將種子播于萌發(fā)培養(yǎng)基質(zhì)，經(jīng)萌發(fā)培養(yǎng)發(fā)芽生長出幼苗，再經(jīng)生根培養(yǎng)獲得實(shí)生苗[10]，一般持續(xù)種內(nèi)雜交6代以上，可達(dá)到性狀基本穩(wěn)定，種性純正，如此經(jīng)歷多年雜交篩選研究培育獲得紅桿鐵皮石斛。待原種植株蒴果成熟時，采收外觀紫紅色，且著色均勻，端正飽滿尚未開裂的果實(shí)，經(jīng)無菌操作處理后，在通風(fēng)櫥無菌條件，將果實(shí)切口，將果實(shí)中的種子播撒于萌發(fā)培養(yǎng)基上發(fā)芽生長幼苗，幼苗再經(jīng)生根培養(yǎng)后，獲得實(shí)生苗進(jìn)行栽培。再在上述栽培的實(shí)生苗植株中選擇生長健壯、萌枝力強(qiáng)和紅桿率達(dá)100%的實(shí)生苗植株進(jìn)行異花授粉，再待蒴果成熟時，采收外觀紫紅色且著色均勻，端正飽滿尚未開裂的果實(shí)作為種子，留種子作為生產(chǎn)備用。

3.2 組培方法

萌發(fā)培養(yǎng)基主要有1/2MS、萘乙酸(NAA)、活性炭等。培養(yǎng)基用蔗糖、瓊脂、肌醇、硫酸鎂、硼酸、甘氨酸及其他微量元素等按一定比列配制。生根培養(yǎng)基主要成分為MS、香蕉汁、活性炭。通過無菌操作，將上述留作生產(chǎn)備用的種子，播撒于萌發(fā)培養(yǎng)基上發(fā)芽生長，經(jīng)過20～30 d完成萌發(fā)培養(yǎng)。將萌發(fā)培養(yǎng)基生長出的原球莖接種于生根培養(yǎng)基上進(jìn)行幼苗生根培養(yǎng)，經(jīng)過30～40 d完成幼苗生根培養(yǎng)，再進(jìn)行煉苗移栽。組培期間使用LED光譜節(jié)能燈提供種苗光合作用所需光源。光照強(qiáng)度600～700Lx，時長為16 h/d，培養(yǎng)溫度為(21±2)℃。

4 煉苗管理

煉苗是種苗成活的關(guān)鍵因素。當(dāng)石斛組培苗長至苗高5 cm左右、5片以上葉片適宜出瓶煉苗。移栽前將培養(yǎng)種苗瓶置于大棚內(nèi)不開蓋常溫?zé)捗?～5 d。再將瓶塞擰開常溫放置2～3 d，出瓶前使種苗逐漸適應(yīng)外界栽培的氣候條件，提高移栽成活率。出瓶時，用鑷子小心夾出種苗，盡量減少創(chuàng)傷。用甲基托布津4000～6000倍稀釋液洗凈殘留的瓊脂培養(yǎng)基質(zhì)，起到殺菌作用。室內(nèi)陰涼通風(fēng)處，用穴盤攤晾煉苗2～5 d，氣溫較高時晾2～3 d，氣溫(低于18 ℃)較低時晾3～5 d，至根部水分晾干，根呈白凈。

5 移植

煉苗后及時定植移栽。使用50 cm×50 cm×6 cm規(guī)格的穴盤栽培。定植基質(zhì)采用100%椰子殼磚，或者50%椰子殼磚與50%松樹皮以1∶1混合進(jìn)行高溫消毒，脫脂脫鹽，自然晾干、堆漚后消毒再使用。鐵皮石斛馴化苗按叢為單位栽3～5株為一叢，按6 cm×6 cm叢行距種植。將苗根系自然攤開，將基質(zhì)輕輕填蓋根須，露出基部，不宜深植。過度深植可能造成根部腐爛。幼苗定植后，用50%多菌靈6000倍稀釋液噴施殺菌消毒。

5.1 棚內(nèi)穴盤種植

紅桿鐵皮石斛大棚栽培技術(shù)主要包括選址、大棚設(shè)計(jì)、苗床設(shè)計(jì)、基質(zhì)選擇、定植方式以及營養(yǎng)肥配制。根據(jù)其生長習(xí)性選地，一般選擇空氣濕度較大、流通良好，水源充足潔凈，遠(yuǎn)離明顯污染源的地域。大棚形式根據(jù)覆蓋材料一般使用拱形，遮陽采取內(nèi)外遮陽結(jié)合，外遮陽為光照控制，用黑塑編織幕。內(nèi)遮陽主要考慮保溫，一般采用薄膜或無紡布。棚內(nèi)擺放穴盤的鐵架，高1 m左右，寬2 m左右，長度可采用4～5 m，苗床間過道間距約0.5 m。穴盤距離地面1 m，可隔離地表土傳病害。

5.2 仿野生種植

石斛仿野生種植可采植株健壯的活立木作為附生載體[11]。附生栽培的樹種常選擇樹皮較粗厚且有縱橫裂溝、樹干粗大、樹冠茂盛、沒有特殊異味的常綠林木[12,13]。因松樹會分泌松脂，樹種避免用松樹，同時避免林內(nèi)種植松樹。目前，鐵皮石斛仿野生種植的樹種有龍眼樹、椿樹、栗樹、杜仲、厚樸、楓香、青杠、核桃等[11,13,14]。在萍鄉(xiāng)市安源區(qū)五陂鎮(zhèn)科研基地，采用生長多年的活棗樹為附生樹種，棚外棗樹在自然光溫條件下種植。對樹適時修剪，使林內(nèi)林下通風(fēng)透氣，保持適宜光源。樹體附件安裝軟管自動噴霧系統(tǒng)。在當(dāng)?shù)孛磕?～4月份或9～11月份，將溫室棚內(nèi)種植1年至1年半的種苗根部用棉線繩或棕片捆綁附生在棗樹樹枝干上，用水浸泡10～15 min后的水苔作保濕材料。在種苗的根部用水苔等基質(zhì)覆蓋，再用棉線或棕片纏繞幾圈綁牢固定，以此固定鐵皮石斛的須根于所植附主樹的樹干或樹枝上，確保種苗不掉落即可。移栽時根系自然攤開在枝干上，植株莖葉朝上生長。以叢為單位栽植，每叢種植5～8株標(biāo)準(zhǔn)壯苗。最好離地面高40 cm以上處開始種植，上下叢約30 cm間距。不一定要有行距，每叢橫向不相互遮蔽為宜，水平叢間距約20 cm。植后看天氣、濕度適時淋水。注意拔除種植地的林下雜草。

6 苗期管理

日常管理包括施肥、噴水、通風(fēng)以及病蟲害防治等。做好澆水、追肥、整枝等田間管理。夏季高溫天氣適度噴霧，至基質(zhì)噴透，保持棚內(nèi)濕度為75%～85%[15,16]。其它季節(jié)萍鄉(xiāng)天氣較潮濕，鮮少噴水。適時打開排氣扇，透氣通風(fēng)降低濕度。眾多研究表明，石斛最適宜生長溫度25℃左右[16,17]。當(dāng)棚內(nèi)氣溫超過30 ℃，開啟濕簾墻負(fù)壓通風(fēng)降溫模式。當(dāng)?shù)貥O少有極端低溫天氣。必要時可使用增溫塊。適量施用安全高效肥。使用花無缺20-20-20+TE粉劑肥料、益微元有機(jī)肥料(顆粒型)來補(bǔ)充必需元素促進(jìn)生長。當(dāng)葉片缺N泛黃時，可施用含氨基酸水溶肥料。以防重于治為原則，病蟲害防治以預(yù)防為主，結(jié)合物理、生物防治，盡量避免農(nóng)藥使用[18]。防治蝸牛危害，可采用人工拾撿方法和施用茶皂素或茶粕[19]。茶皂素也對黑斑病、石斛炭疽病等病害有一定的防治作用。

7 部分結(jié)果差異比較

多糖是石斛屬植物的主要活性成分[20]。葡萄糖和甘露糖是鐵皮石斛莖多糖的主要組成[21]。2018年5月采收安源區(qū)五陂鎮(zhèn)基地種植2年半的紅桿鐵皮石斛鮮莖，按《中國藥典》2015年版一部方法檢驗(yàn)，按干燥品計(jì)算，結(jié)果為以無水葡萄糖(C6H12O6)計(jì)含多糖42.0%，含甘露糖(C6H12O6)20.3%。通過對紅桿與青桿鐵皮石斛鮮食感官評價，發(fā)現(xiàn)紅桿黏度明顯高于青桿。姜波等對不同品系鐵皮石斛，在不同生長期采摘進(jìn)行多糖含量檢測，結(jié)果顯示多糖含量最高達(dá)到30.24%[22]。陳麗璇等對人工栽培的紅桿鐵皮石斛研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其鮮條多糖含量在氨基酸硒肥濃度為900倍液時最高為35.213%[23]?？梢姡狙芯颗嘤募t桿鐵皮石斛多糖含量相對較高，品質(zhì)優(yōu)。

2019年10月，隨機(jī)采取安源區(qū)五陂鎮(zhèn)、蓮花縣高洲鄉(xiāng)兩地種植的同批次組培及移栽且沒有施用硒、鋅肥的紅桿鐵皮石斛樣品，用GB5009.93-2017、GB5009.14-2017檢驗(yàn)方法分別檢測硒、鋅含量。采自兩地的灌溉水源用GB/T5750.6-2006檢驗(yàn)方法進(jìn)行硒、鋅含量檢測。安源區(qū)五陂鎮(zhèn)采摘的紅桿鐵皮石斛含硒量為6.40×10-3mg/kg，含鋅量為5.6 mg/kg；水樣含硒量為<1.14×10-4mg/L，含鋅量為<0.01 mg/L。蓮花縣高洲鄉(xiāng)采摘的紅桿鐵皮石斛含硒量為7.14×10-3mg/kg，含鋅量為50 mg/kg；水樣含硒量<1.14×10-4mg/L，含鋅量為<0.01 mg/L。結(jié)果表明，此品系紅桿鐵皮石斛對硒、鋅有較好的富集作用，可考慮施用適宜濃度的氨基酸硒肥來提高鮮條硒和多糖含量[23]。

用直尺和游標(biāo)尺分別測量莖長、從上到下第3節(jié)莖粗[24]。測量每叢鐵皮石斛的鮮莖長，隨機(jī)測取10叢正常生長的，取平均值為其莖長。棚內(nèi)穴盤種植2年的紅桿鐵皮石斛莖長為15.6 cm，莖粗為3.18 mm，相同栽培情況下，棚內(nèi)穴盤種植2年的綠桿鐵皮石斛莖長為23.4 cm，莖粗為3.4 mm。在棚內(nèi)穴盤種植1年至1年半的紅桿鐵皮石斛，2018年春季移栽到戶外進(jìn)行棗樹仿野生種植，在棗樹上生長約3年的莖長為26.4 cm，莖粗約為2.9 mm。棚內(nèi)穴盤種植1年至1年半的紅桿鐵皮石斛，移栽到盆栽內(nèi)生長約3年的莖長為33.4 cm，莖粗約為3.22 mm。

8 結(jié)論與展望

實(shí)踐表明，鐵皮石斛通過以上方法組織培養(yǎng)，進(jìn)行提純復(fù)壯，紅桿率能達(dá)到95%以上，并適宜在江西萍鄉(xiāng)規(guī)模人工種植，而且品質(zhì)能達(dá)到有關(guān)行內(nèi)要求。當(dāng)鐵皮石斛葉鞘長滿至頂端時，其保健品質(zhì)更好。五陂鎮(zhèn)基地的紅桿鐵皮石斛產(chǎn)品依據(jù)GB/T19630-2019有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、標(biāo)識與管理體系要求，已通過有機(jī)產(chǎn)品認(rèn)證。萍鄉(xiāng)的大部分地域自然氣候條件可發(fā)展鐵皮石斛棚內(nèi)及林下種植。通過棚內(nèi)穴盤、林下2種栽培模式對比發(fā)現(xiàn)，林下活樹仿野生附生種植模式較棚內(nèi)穴盤種植方式成活率高，而棚內(nèi)穴盤種植單位面積收獲的經(jīng)濟(jì)效益較高。林下活樹仿野生附生種植的鐵皮石斛外觀、感官等品質(zhì)較棚內(nèi)更佳，病蟲害相對較少。這與現(xiàn)有研究結(jié)果仿野生種植的品質(zhì)綜合評價高于設(shè)施種植相一致[25]。