蘭花育種技術(shù)研究進展

羅麗霞 林文洪 曾曉輝 葉志文 汪 波

（1.珠海市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中心 廣東珠海 519000；2.北京師范大學(xué)珠海分校 廣東珠海 519000）

蘭科植物統(tǒng)稱蘭花，種群資源非常豐富，全球共計發(fā)現(xiàn)800 多個屬，種類高達35 000 種，我國已發(fā)現(xiàn)的有 194 屬、1 620 種， 而且每年還以大約 800 個新變種或雜交種的速度增加[1]。 蘭花不但可以作為觀賞植物，還能入藥，具有清熱、解毒及活血等功效。 盡管資源豐富， 但目前我國大規(guī)模栽培的國蘭品種大都是從野生種引種后馴化而來， 缺點在于馴化的新品種基本只能利用現(xiàn)有物種再分株繁殖，繁殖時間長，難以滿足市場需求。 隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，蘭花育種方式也呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢， 本文作者對蘭花不同育種方式進行了總結(jié)。

1 蘭花育種模式

1.1 引種馴化

蘭花引種馴化主要有2 種， 一是野生種質(zhì)資源通過人工篩選、馴化后變成栽培蘭花；二是引種到本地栽培。 這是早期蘭花育種的一種重要途徑，不但可以保護已有的蘭花資源， 同時也有利于推動蘭花育種水平的提升。 但隨著長期的無管理和濫采濫挖等，蘭花野生種質(zhì)資源呈現(xiàn)急劇減少趨勢[2]。 據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有種植的國蘭品種大都是野生種引種馴化得來，通過本方法培育出的國蘭品種將近600 種。 需要重視的是，蘭花引種首先要遵循客觀規(guī)律，少引進或不引進適應(yīng)性窄的品種； 其次應(yīng)了解不同地域育種狀況差異，引進市場前景廣闊的品種，同時要做好檢疫工作。

1.2 雜交育種

1.2.1 雜交育種優(yōu)劣分析 作為新品種培育中應(yīng)用最普遍的雜交育種方法成功率較高， 常見的有雜交物種優(yōu)勢開發(fā)、遠緣物種雜交、種間雜交及回交4 種方法[3]，但蘭花種類特殊，種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沒有胚乳，因而萌發(fā)過程需要依賴其共生真菌， 導(dǎo)致早期雜交育種困難，嚴(yán)重的甚至于不能獲得后代雜種植株。 直到Bernard 等人建立了無菌播種技術(shù)，才逐漸擺脫對真菌的依賴，雜交育種技術(shù)得到迅猛發(fā)展。 目前，采用雜交育種易獲得更多的蘭花新品種， 但是該育種方法也存在一些缺點，一是新品種的可預(yù)見性較低，難以定向獲得需要的品種；二是培養(yǎng)周期較長[4]。

1.2.2 雜交育種方式和進展 從生物學(xué)角度來看，雜交育種一般分為種內(nèi)、種間及屬間雜交三類[5]。 王俊萍等將不同的春蘭進行雜交以研究春蘭的遺傳規(guī)律，試驗結(jié)果顯示，成果率與受精后的栽培養(yǎng)護存在明顯關(guān)系，受精后40 d 需要精心養(yǎng)護，8～9 月間易感病[6]。 李秀娟以蓮瓣蘭‘白雪公主’為母本、‘冠年’為父本雜交后培育出新品種‘玉女丹心’，該品種具有良好的性狀， 兼有父本的三星特征和母本的潔白特征；植株高度介于2 種親本之間，具有易于培養(yǎng)和繁殖的優(yōu)勢，花朵清香，表現(xiàn)出了較高的觀賞價值和經(jīng)濟價值[7]。 ‘小桃紅’石斛蘭的母本為‘紅珍珠’，父本為‘潑墨石斛’，后代植株通常比較矮小，株高僅有25 cm 左右，葉片一般為青綠色，花序半直立，花淺紫紅色，適合在華南地區(qū)溫室培養(yǎng)。

目前，蝴蝶蘭中有56 個種已被用于雜交育種[8]，桃紅、安曼、白花等蝴蝶蘭品種均為雜交培育中常見的親本。RHS 中已經(jīng)記載了3 萬余蝴蝶蘭雜交品種，其中一些優(yōu)秀的雜交種現(xiàn)已用作育種親本， 培育出新的子代。 另外，蝴蝶蘭還與萬代蘭屬、指甲蘭屬等15 個屬成功實現(xiàn)了屬間雜交，迄今為止在RHS 中已登錄的有400 多個雜種[9]。 也有部分蘭花與其他屬的雜交極少成功的案例，如獨蒜蘭屬，即使是與其親緣關(guān)系相對較近的白及屬、貝母蘭屬雜交，與其成功的雜交后代也屈指可數(shù)[10]。

1.3 多倍體育種

1.3.1 多倍體育種方式 研究證實， 多倍體植物常常表現(xiàn)出莖葉粗壯、花色鮮艷、果實較大等優(yōu)點，因此， 可利用染色體加倍來選育預(yù)期的新品質(zhì)甚至新品種。 目前，蘭花誘導(dǎo)出多倍體，其來源途徑通常有2 種，即未減數(shù)配子（生殖細胞）融合和體細胞染色體加倍。 誘導(dǎo)方式一般有自然突變和人為誘導(dǎo)2 種方法，自然條件下，在性細胞減少分裂期，利用染色體數(shù)量沒有減半的配子雜交后變成多倍體， 這種方式即屬于自然突變途徑，但突變概率比較低、耗時較長且通常無法確定突變方向。 所以，人工誘導(dǎo)多倍體逐漸成為主要手段，包括化學(xué)試劑誘導(dǎo)、細胞融合、有性雜交獲得多倍體等多種方式[4]。

1.3.2 多倍體育種成效 李豆豆等以秋水仙素作為誘變劑處理鶴頂蘭的原球莖，試驗發(fā)現(xiàn)0.02%的秋水仙素浸泡6 d 效果最好，誘變率高達22.5%；誘變后存活植株的形態(tài)、氣孔面積、氣孔數(shù)量、細胞核大小等均與原二倍體植株具有明顯的差異[11]。王玉英等使用秋水仙素處理野生黃蟬蘭無菌苗的叢生芽， 也證實了使用0.06%的秋水仙素處理3 d 誘導(dǎo)效果最佳，誘變率高達62.5%，呈現(xiàn)出葉片深綠色、植株粗壯、葉片肥厚等優(yōu)良性狀， 氣孔面積和染色體數(shù)量出現(xiàn)了明顯的變化[12]。

1.4 生物技術(shù)育種

1.4.1 細胞融合育種 生物技術(shù)手段也廣泛應(yīng)用于蘭花育種方面，如蘭花種子非共生萌發(fā)方式、植物組培技術(shù)的應(yīng)用， 促進了蘭花雜交育種技術(shù)的多元化發(fā)展。 細胞工程方面，為改善優(yōu)質(zhì)親本的不育性，可通過融合不同來源的原生質(zhì)體培育出新的蘭花品種。 1977 年，Meyer 利用酶解法消化了卡特蘭的細胞壁， 分離得到原生質(zhì)體， 后續(xù)也出現(xiàn)了多種分離方法， 同時體細胞融合在遠緣雜交方面也表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，Chen 等（1990）采用電融合技術(shù)實現(xiàn)了不同蝴蝶蘭的原生質(zhì)體融合， 成功培育出雜種細胞；Issirep Sumard 等（1991）利用聚乙二醇為媒介，成功融合了蝴蝶蘭、石斛蘭兩類不同的原生質(zhì)體。

1.4.2 分子育種進展 近年來， 對于蘭花的分子機制也進行了一定的研究。 基因可通過轉(zhuǎn)錄、 翻譯、表達出相應(yīng)的蛋白質(zhì)來調(diào)控發(fā)育關(guān)鍵過程， 如MADS-box 家族基因是植物花器官發(fā)育過程中的關(guān)鍵調(diào)控因子，F(xiàn)T基因則是開花途徑中關(guān)鍵整合子，對植物成花轉(zhuǎn)變過程具有重要影響， 這些研究對于采用分子育種的方式培育蘭花新品種提供了參考，但由于缺乏適宜的表達載體， 國內(nèi)分子育種的進展緩慢[13]，目前該方面的報道相對較少。

1.5 誘變育種

誘變育種主要是指在人為作用下，通過化學(xué)、物理技術(shù)手段誘發(fā)突變， 從突變體中進行篩選并培育出新品種。 化學(xué)誘變主要利用的試劑為秋水仙素、PEG 等，通過浸泡、注射等方式處理蘭花原球莖；物理誘變主要采用的是γ 射線和紫外線， 誘變劑量因蘭花品種不同而差異較大。

1.5.1 化學(xué)誘導(dǎo)方法 秋水仙素是常用的化學(xué)誘變劑，除了通過誘導(dǎo)多倍體培育新品種外，在育種其他方面也有廣泛的應(yīng)用，其主要優(yōu)點在于誘變效率高、操作簡單。 張志勝等的研究表明，秋水仙素可以抑制蘭花原球莖生長和分化，培育了多種變異類型植株，包括植株變粗壯、葉片數(shù)量增加、葉片面積增大、葉片呈現(xiàn)墨綠色、植株變矮等特征[14]；王朝雯的研究同樣證實了秋水仙素對寒蘭根狀莖的發(fā)育表現(xiàn)出抑制效果，并且隨著時間延長、濃度增加表現(xiàn)出的抑制效應(yīng)呈增強趨勢[15]。季必霞等用秋水仙素浸泡處理大花蕙蘭無菌苗叢生芽， 試驗結(jié)果表明，0.05%的秋水仙素誘導(dǎo)24 h 后效果最佳， 誘變率最高， 甚至可達28.3%；植株的外部形態(tài)、葉綠體數(shù)量、氣孔總數(shù)、細胞核大小等特征與原植株也存在明顯差異[16]。

1.5.2 物理誘導(dǎo)方法60Co-γ 射線是常用物理誘導(dǎo)劑[17]，劉玲等以60Co-γ 射線處理小蒼蘭，對于輻射后的發(fā)芽率、花粉活力、成活率等指標(biāo)進行了統(tǒng)計，試驗結(jié)果顯示，5 個試驗組內(nèi)隨著劑量增加， 上述指標(biāo)呈下降趨勢； 紅色小蒼蘭的最適宜誘導(dǎo)輻照劑量為54.04 Gy， 紫色小蒼蘭的半開花誘導(dǎo)輻射劑量為39.56 Gy[18]。 孫音等以60Co-γ 作為誘變材料處理處于不同發(fā)育時期的兜蘭，試驗結(jié)果顯示，不同生長時期的兜蘭對60Co-γ 射線的耐受程度不同，且存在明顯的差異；不定根分化階段的敏感程度比較高，不定芽階段和移栽階段敏感程度比較低， 耐受程度比較高[19]。以上試驗結(jié)果對于兜蘭的育種創(chuàng)新具有重要意義。

2 展望

整體來看，蘭花新品種開發(fā)前景廣闊，在傳統(tǒng)雜交育種技術(shù)基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)代分子生物技術(shù)，有助于開發(fā)更多具有優(yōu)良特征、 遺傳形狀穩(wěn)定的蘭花新品種。 但是，培育新品種的目的在于推廣，隨著育種技術(shù)的迅速發(fā)展， 研發(fā)單位與企業(yè)之間的合作有待于進一步加強。 目前，蘭花培育成功的品種較多，但實際大規(guī)模種植的種類卻相對較少， 這就要求研發(fā)單位培育蘭花新品種要有計劃、有目的，要充分做好市場調(diào)研，以了解市場需求；生產(chǎn)單位也可以提出對蘭花新品種的特征要求，通過雙方合作實現(xiàn)共贏。