昆明植物所在独蒜兰种质资源发掘利用研究上取得重要进展

2022-04-17 20:06:07 来源：今日健康网作者：分享：

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　　　　独蒜兰属（ Pleione D. Don）为兰科附生、兼性附生或地生小草本植物（图1）

　　独蒜兰属（Pleione D. Don）为兰科附生、兼性附生或地生小草本植物（图1）。该属全世界有20余个原生种和数个天然杂交种，主要分布于中国南部及邻近的喜马拉雅地区和中南半岛北部，我国西南的横断山地区是独蒜兰属植物的多样化中心。其中，云南省是独蒜兰属植物分布最为集中的地区，有近20个原生种和天然杂交种。该属植物花形优美、花色艳丽，是世界著名的观赏兰花，同时其假鳞茎在亚洲多个国家作为传统药物使用。在我国，独蒜兰（P. bulbocodioides）和云南独蒜兰（P. yunnanensis）被《中国药典》收录作为中药“山慈菇”的基源植物，其假鳞茎习称“冰球子”，具有清热解毒、化痰散结等作用。独蒜兰的药用价值近年来受到广泛关注。

图1 独蒜兰属植物的原生境

　　独蒜兰属植物具有重要的观赏和药用价值，但对生境的要求苛刻，人工种植技术缺乏，药用需求长期依赖于野生资源，导致野生资源逐步枯竭，药用假鳞茎价格逐年飙升。目前，该属所有野生种类都已列入CITES附录II以及2021年颁布的《国家重点保护野生植物名录》。研究团队根据世界主要标本馆的馆藏标本量统计和151个居群的野外实地调查，按照世界自然保护联盟物种红色名录 (IUCN Red List) 标准，对26种独蒜兰属植物的濒危状况进行了综合评估，发现所有种类都为受威胁状态，其中白花独蒜兰（P. albiflora）、藏南独蒜兰（P. arunachalensis）、艳花独蒜兰（P. aurita）和冠状独蒜兰（P. coronaria）4种达到了极危（CR）水平。因此，保护和合理利用独蒜兰种质资源具有非常重要的现实意义。

　　近十年来，中国科学院昆明植物研究所张石宝研究团队对独蒜兰属植物的应用基础和产业化关键技术开展了系统研究。收集保存了全属90%以上的物种，通过远缘杂交培育出17个独蒜兰新品种（图2），独蒜兰属植物的自然花期为春季或秋季，研究团队还培育出了冬季开花的品种。2018年首次在英国皇家园艺学会（RHS）进行独蒜兰新品种登录，被《The Orchid Review》誉为“来自独蒜兰故乡的第一份新品种登录”，昆明植物所成为国内第一家登记独蒜兰品种的机构。

图2 研究团队培育的部分独蒜兰新品种

图3 艳花独蒜兰的生活史

　　独蒜兰属植物具有冬季休眠落叶习性。春天，成年植株从假鳞茎基部抽生花芽并开花，未成年的小假鳞茎只长叶不开花，每个假鳞茎上长1 - 2片叶。在生长季节，老假鳞茎侧面的芽逐渐膨大形成新假鳞茎，而老假鳞茎逐渐干瘪萎缩。到生长季结束，老假鳞茎完全枯萎，形成一个新的假鳞茎休眠过冬（图3），因此独蒜兰主要是通过逃避策略来适应水分胁迫（Frontiers in Plant Science, 2016）。研究团队认识了独蒜兰对光照的需求和假鳞茎生物量随生育期的变化规律（Plant Ecology, 2017），它可将根部吸收的氮储存于假鳞茎内，供新生器官的形成和生长使用。通过同位素标记实验证实，新生叶片是假鳞茎储存氮和外源施加氮的最大氮库，而果实发育所需氮元素主要依赖于假鳞茎储存氮而不是外源施加的氮（Scientia Horticulturae, 2022）。独蒜兰属植物的菌根真菌主要为鸡油菌目(胶膜菌科 Tulasnellaceae, 角担菌科Ceratobasidiaceae)和蜡壳菌目(Serendipitaceae和Sebacinaceae)，其中Serendipitaceae可促进独蒜兰种子萌发并成功分化出幼苗。同域分布的独蒜兰属种类的共生真菌不同，同一种类不同生境（树附生和石附生）个体的共生真菌也有一定差异（Fungal Ecology, 2019）。在独蒜兰的生活史中，根的生长早期就可观察到菌根真菌的定殖，菌根真菌群落组成和核心种类在根的伸长过程中保持恒定，直到根系衰老死亡（Journal of Fungi, 2021）。建立了独蒜兰属16个种的HPLC指纹图谱，进行了该属药用种质资源的筛查，通过与《中国药典》收录种对比，发现属内多个物种都具备替代药典种类的潜力（Chemistry & Biodiversity, 2021）。同时，研究了药用假鳞茎生物量和主要药用成分（dactylorhin A、militarine、batatasin III）的累积规律及其环境的关系，发现药用独蒜兰产量（假鳞茎生物量）和品质（有效成分含量）的形成与光照、水分等环境因子的关系密切，30~65%全光照、水分充足或轻度干旱胁迫有利于药用栽培过程中有效成分的积累（Chemistry & Biodiversity, 2022）。对该属植物环境适应性的认识为其生产栽培技术的制定奠定了基础。

图4 独蒜兰属的主要代表种类（示花朵和药用部位假鳞茎）

　　独蒜兰属植物种子细如粉尘，胚发育不完全，缺少为种子萌发提供营养的胚乳，在自然条件下萌发率极低。研究团队开展了独蒜兰的人工繁殖技术研究，突破了种子的无菌萌发技术，实现规模化的种苗繁殖，并探索了独蒜兰的种子共生萌发和无性克隆技术，已经取得基本成功。建立了药用独蒜兰的生产栽培技术体系后，研究团队与昭通芸生农业科技开发有限公司等企业合作，开展了技术成果的示范推广，建立800亩的独蒜兰种植基地，实现了独蒜兰的规模化繁殖和栽培，减少了中药材产业对野生资源的过度依赖，促进了珍稀野生植物资源保护利用、中药材产业发展和乡村振兴战略的实施。

图5 独蒜兰的人工繁育和规模化种植

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