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兰花泛指单子叶植物中的兰科(Orchidaceae)植物,全世界有700多个属2万多种[l]。中国兰是指兰科兰属(Cymbidium)中的部分小花型地生兰,在日本、中国均有分布,但主产我国南方地区。其花具有独特的香气,孔子称之为“王者香”,后来有“国香”、“香祖”之说,沿用至今。现代意义上的中国兰已扩充为春兰(C.goeringii)、蕙兰(C.faberi)、建兰(C.ensifolium)、墨兰(C.sinense)、寒兰(C.kanran)、莲瓣兰(C.lianpan)和春剑(C.longibracteatum)7个种[2]。主要分布于我国秦岭以南多省,夏季常气温较高,冬季分布区北缘有霜冻或短时的积雪。其中,春兰和蕙兰主产于江浙及四川等地;建兰和墨兰多产于福建、广东地区;春剑主产于四川和云南;莲瓣兰几乎为云南主产。
1引种驯化
目前,我国栽培的国兰品种绝大多数都是由野生种类引种驯化而来。海南等地已开展了野生兰花的种质资源搜集和驯化栽培,东风兰(C.dayanum)、墨兰、建兰等多种兰花的驯化栽培已获成功。湖南省在野生兰花资源调查、标本采集、引种驯化、品种选育等方面也做了大量工作[3]。
兰花引种驯化应重点选择观赏价值高的野生种及其变种,以及国外的优良栽培品种。首先应了解原产地的环境条件,若其与引入地的条件相近,则可以引种;否则需要先进行驯化,然后才能引种。
2杂交育种
中国兰的杂交育种工作起步较晚,在2000年以前开展的较少,近几年国内学者分别开展了春兰、蕙兰、墨兰以及建兰等和大花蕙兰的杂交育种工作,并取得了成效。何 嵩等[4]进行了春兰×墨兰的杂交;李芳等[5]进行了台兰(C.floribu-ndum)×蕙兰的杂交;张志胜等[6]开展了墨兰×大花蕙兰(C.hybridium)、建兰×蝴蝶兰(Phalaenopsiss pp.)的杂交;朱根发等[7]利用墨兰与大花蕙兰进行种间杂交,成功获得了5个组合的杂种原球茎和植株;同时,朱根发等[8]还进行了大花蕙兰、墨兰、建兰、纹瓣兰(C.aloifolium)、兔耳兰(C.lanci-folium)等兰属植物的种间远缘杂交试验;郑立明等[9]以野生春兰为母本,大花蕙兰为父本进行杂交,获得800多个春兰×大花蕙兰杂种原球茎无性系;陈瑶瑶等[10]以大花蕙兰和墨兰杂交育成的品种韩国桃花为母本,与蕙兰进行种间远缘杂交;王丰妍等[11]进行了大花蕙兰品种绿宝石与春剑的杂交。
3诱变育种
诱变育种是利用理化因素诱发变异,再通过选择育成新品种的方法。诱变育种的实质是多倍体育种,即通过物理、化学和辐射等方法诱变兰花组织,产生多倍体。诱变育种产生的植株粗壮,花朵硕大,花色艳丽,叶片增宽增厚,适应性增强,次生代谢物积累提高,其中异源多倍体还可克服远源杂交不亲和的弊端,可形成性状稳定的新品种。徐卫辉等[12]、林芬等[13]、彭绿春等[14]、张志胜等[15]分别用紫外光照射、紫外光和秋水仙素人工诱变、60Co-γ射线处理、秋水仙素处理的方法对诱变育种所形成的植株性状进行了研究,为兰科植物诱变育种提供了理论和科学依据。
近年来,航天育种逐渐成为一种新兴的育种手段[16]。2005年第二届中国盆栽花卉交易会首次展出了“神舟三号”搭载的石斛兰(Dendrobium)[17]和俄罗斯空间站栽培的兰花,这些植株均生长较快,开花和成熟较早[18]。国内许多科研机构陆续开展了兰花航天育种的研究工作。
4基因工程育种
兰花基因工程起步较晚,加上兰科植物对农杆菌不敏感,缺乏合适的载体,而且其直接转移的成功率低[19],因而研究的进展缓慢。基因工程重点研究兰花花色基因,目前可供研究的兰花种类有蝴蝶兰属(Phalaenopsiss)、兰属、石斛兰属(Dendrobium)、文心兰属(Oncidium)、万代兰属(Vanda)、五唇兰属(Doritaenopsis)、卡德丽亚兰属(Cattleya)、长萼兰属(Brassia)等[20-21],但至今尚未达到应用阶段。Yang et al[22]、谢永祥等[23]分别利用电子枪轰击法、基因枪法和花粉管通道法对兰科植物进行了转基因研究,得到较高的转化表达。5组织培养与中国兰育种
组织培养可以保存、开发和利用兰花种质资源,其不是一种育种技术,但引种驯化、杂交育种、诱变育种和基因工程育种都离不开组织培养。Bemard[24]以眉兰属(Ophrys)的块茎配制培养基,使卡德丽亚兰与蕾丽亚兰(Laelia)杂交种子成功萌发,开创了非共生萌发的先例;Morel采用大花蕙兰作为研究材料,将其茎尖诱导形成原球茎并分化成植株。20世纪80年代我国研究春兰、建兰、蕙兰、墨兰、寒兰等的快繁技术获得成功。目前,在世界范围内通过人工授粉杂交技术获得了106 410个兰花杂交品种,其中80%~85%是利用胚培育成功的[25]。郑立明进行了春兰与大花蕙兰杂交种子的离体播种,认为杂交种子无菌播种的萌发率明显高于春兰,可达80%以上,杂交种子萌发形成原球茎,多数杂种原球茎株系容易分化成苗[26]。凌春英认为在大花蕙兰和墨兰的杂交后代中,任何一方为母本,无菌播种后子代均以原球茎方式萌发,所需最短时间是45 d[27]。
用于兰花种子萌发的培养基有Knudson C、Kyoto、Vajrabha、Hyponex(花宝)、MS等。Nagaraju et al报道,Ks培养基对黄蝉兰(C.iridioides)种子的萌芽最有效。张东旭[28]对大花蕙兰杂交种子萌发的研究结果表明,以‘圣蕾芬’、墨兰为母本时,最佳培养基分别为KC、MF。杂交原球茎增殖、分化最佳培养基分别为KC NAA 0.1 mg/L 6-BA 0.5 mg/L 香蕉泥20 g/L、KC 6-BA 1.0 mg/L NAA 0.5 mg/L 香蕉15 g/L;杂交根状茎增殖、分化最佳培养基分别为VW NAA 0.5 mg/L 6-BA 1.0 mg/L 椰汁20 mL/L 活性炭1 g/L、B5 NAA 0.5 mg/L 6-BA 1.0 mg/L 椰汁20 mL/L 活性炭3 g/L。
原生质体融合技术为兰花育种开辟了新的途径。不同的外植体分离难度不同。目前,已从石斛兰(Dendrobium nobile)、蕙兰、卡特兰(Cattleya hybrida)、蝴蝶兰等十几种兰花中分离获得原生质体。以蝴蝶兰、石斛兰和万代兰为材料,仅得到3%~5%的融合原生质体。对试管苗幼叶的高质量原生质体进行电融合,融合率达10%。
6中国兰育种现状及发展趋势
一是对中国兰种质资源的研究与利用不够;二是分子育种体系还不成熟,需建立简便、有效的基因转化和检测技术,用转基因技术,以改良株形、花型、花色、花香和提高抗逆性,以缩短兰花育种周期和增强育种预见性,提高育种效率。中国兰育种方法很多,转基因育种与其他育种方法间相互结合、渗透的复合育种技术必将成为中国兰育种的新趋势。
7参考文献
[1] 陈心启,吉占和.中国兰花全书[M].北京:中国林业出版社,1998:11-90.
[2] 吴应祥,阵心启.国产兰属分类研究[J].植物分类学报,1980,18(3):292-305.
1引种驯化
目前,我国栽培的国兰品种绝大多数都是由野生种类引种驯化而来。海南等地已开展了野生兰花的种质资源搜集和驯化栽培,东风兰(C.dayanum)、墨兰、建兰等多种兰花的驯化栽培已获成功。湖南省在野生兰花资源调查、标本采集、引种驯化、品种选育等方面也做了大量工作[3]。
兰花引种驯化应重点选择观赏价值高的野生种及其变种,以及国外的优良栽培品种。首先应了解原产地的环境条件,若其与引入地的条件相近,则可以引种;否则需要先进行驯化,然后才能引种。
2杂交育种
中国兰的杂交育种工作起步较晚,在2000年以前开展的较少,近几年国内学者分别开展了春兰、蕙兰、墨兰以及建兰等和大花蕙兰的杂交育种工作,并取得了成效。何 嵩等[4]进行了春兰×墨兰的杂交;李芳等[5]进行了台兰(C.floribu-ndum)×蕙兰的杂交;张志胜等[6]开展了墨兰×大花蕙兰(C.hybridium)、建兰×蝴蝶兰(Phalaenopsiss pp.)的杂交;朱根发等[7]利用墨兰与大花蕙兰进行种间杂交,成功获得了5个组合的杂种原球茎和植株;同时,朱根发等[8]还进行了大花蕙兰、墨兰、建兰、纹瓣兰(C.aloifolium)、兔耳兰(C.lanci-folium)等兰属植物的种间远缘杂交试验;郑立明等[9]以野生春兰为母本,大花蕙兰为父本进行杂交,获得800多个春兰×大花蕙兰杂种原球茎无性系;陈瑶瑶等[10]以大花蕙兰和墨兰杂交育成的品种韩国桃花为母本,与蕙兰进行种间远缘杂交;王丰妍等[11]进行了大花蕙兰品种绿宝石与春剑的杂交。
3诱变育种
诱变育种是利用理化因素诱发变异,再通过选择育成新品种的方法。诱变育种的实质是多倍体育种,即通过物理、化学和辐射等方法诱变兰花组织,产生多倍体。诱变育种产生的植株粗壮,花朵硕大,花色艳丽,叶片增宽增厚,适应性增强,次生代谢物积累提高,其中异源多倍体还可克服远源杂交不亲和的弊端,可形成性状稳定的新品种。徐卫辉等[12]、林芬等[13]、彭绿春等[14]、张志胜等[15]分别用紫外光照射、紫外光和秋水仙素人工诱变、60Co-γ射线处理、秋水仙素处理的方法对诱变育种所形成的植株性状进行了研究,为兰科植物诱变育种提供了理论和科学依据。
近年来,航天育种逐渐成为一种新兴的育种手段[16]。2005年第二届中国盆栽花卉交易会首次展出了“神舟三号”搭载的石斛兰(Dendrobium)[17]和俄罗斯空间站栽培的兰花,这些植株均生长较快,开花和成熟较早[18]。国内许多科研机构陆续开展了兰花航天育种的研究工作。
4基因工程育种
兰花基因工程起步较晚,加上兰科植物对农杆菌不敏感,缺乏合适的载体,而且其直接转移的成功率低[19],因而研究的进展缓慢。基因工程重点研究兰花花色基因,目前可供研究的兰花种类有蝴蝶兰属(Phalaenopsiss)、兰属、石斛兰属(Dendrobium)、文心兰属(Oncidium)、万代兰属(Vanda)、五唇兰属(Doritaenopsis)、卡德丽亚兰属(Cattleya)、长萼兰属(Brassia)等[20-21],但至今尚未达到应用阶段。Yang et al[22]、谢永祥等[23]分别利用电子枪轰击法、基因枪法和花粉管通道法对兰科植物进行了转基因研究,得到较高的转化表达。5组织培养与中国兰育种
组织培养可以保存、开发和利用兰花种质资源,其不是一种育种技术,但引种驯化、杂交育种、诱变育种和基因工程育种都离不开组织培养。Bemard[24]以眉兰属(Ophrys)的块茎配制培养基,使卡德丽亚兰与蕾丽亚兰(Laelia)杂交种子成功萌发,开创了非共生萌发的先例;Morel采用大花蕙兰作为研究材料,将其茎尖诱导形成原球茎并分化成植株。20世纪80年代我国研究春兰、建兰、蕙兰、墨兰、寒兰等的快繁技术获得成功。目前,在世界范围内通过人工授粉杂交技术获得了106 410个兰花杂交品种,其中80%~85%是利用胚培育成功的[25]。郑立明进行了春兰与大花蕙兰杂交种子的离体播种,认为杂交种子无菌播种的萌发率明显高于春兰,可达80%以上,杂交种子萌发形成原球茎,多数杂种原球茎株系容易分化成苗[26]。凌春英认为在大花蕙兰和墨兰的杂交后代中,任何一方为母本,无菌播种后子代均以原球茎方式萌发,所需最短时间是45 d[27]。
用于兰花种子萌发的培养基有Knudson C、Kyoto、Vajrabha、Hyponex(花宝)、MS等。Nagaraju et al报道,Ks培养基对黄蝉兰(C.iridioides)种子的萌芽最有效。张东旭[28]对大花蕙兰杂交种子萌发的研究结果表明,以‘圣蕾芬’、墨兰为母本时,最佳培养基分别为KC、MF。杂交原球茎增殖、分化最佳培养基分别为KC NAA 0.1 mg/L 6-BA 0.5 mg/L 香蕉泥20 g/L、KC 6-BA 1.0 mg/L NAA 0.5 mg/L 香蕉15 g/L;杂交根状茎增殖、分化最佳培养基分别为VW NAA 0.5 mg/L 6-BA 1.0 mg/L 椰汁20 mL/L 活性炭1 g/L、B5 NAA 0.5 mg/L 6-BA 1.0 mg/L 椰汁20 mL/L 活性炭3 g/L。
原生质体融合技术为兰花育种开辟了新的途径。不同的外植体分离难度不同。目前,已从石斛兰(Dendrobium nobile)、蕙兰、卡特兰(Cattleya hybrida)、蝴蝶兰等十几种兰花中分离获得原生质体。以蝴蝶兰、石斛兰和万代兰为材料,仅得到3%~5%的融合原生质体。对试管苗幼叶的高质量原生质体进行电融合,融合率达10%。
6中国兰育种现状及发展趋势
一是对中国兰种质资源的研究与利用不够;二是分子育种体系还不成熟,需建立简便、有效的基因转化和检测技术,用转基因技术,以改良株形、花型、花色、花香和提高抗逆性,以缩短兰花育种周期和增强育种预见性,提高育种效率。中国兰育种方法很多,转基因育种与其他育种方法间相互结合、渗透的复合育种技术必将成为中国兰育种的新趋势。
7参考文献
[1] 陈心启,吉占和.中国兰花全书[M].北京:中国林业出版社,1998:11-90.
[2] 吴应祥,阵心启.国产兰属分类研究[J].植物分类学报,1980,18(3):292-305.