华顶杜鹃种子的无菌育苗及组织培养文献综述

 2022-08-05 16:01:48

华顶杜鹃种子的无菌育苗及组织培养

摘要：华顶杜鹃（Rhododendrom huadingense B.Y.Ding et Y.Y.Fang），杜鹃花科杜鹃属。由于其花序、果实形状以及毛被特征等在轮叶杜鹃组中较为特殊，有很重要的研究价值，又由于分布范围仅在浙江省，比较狭窄，已列入浙江省珍稀濒危植物和浙江省重点保护野生植物名录（第一批）。本文献综述主要对华顶杜鹃实验室培养的研究进行分析，从华顶杜鹃的稀有性，培养基的成分，器具的无菌等方面来研究。以及国内对华顶杜鹃的相关报道与研究。

关键词：华顶杜鹃；无菌育苗；组织培养。

  1. 引言

华顶杜鹃（Rhododendrom huadingense B.Y.Ding et Y.Y.Fang），杜鹃花科杜鹃属。落叶灌木，树高1～4米，树皮灰褐色，斑裂。1990年由植物学家丁炳扬等人在浙江省天台县华顶山首次发现，故命名为华顶杜鹃。 后在浙江临海市等地相继有发现，属浙江特有种。由于其花序、果实形状以及毛被特征等在轮叶杜鹃组中较为特殊，有很重要的研究价值，又由于分布范围仅在浙江省，比较狭窄，已列入浙江省珍稀濒危植物和浙江省重点保护野生植物名录（第一批）。华顶杜鹃是先花后叶。花于4月上旬开放，紫红色花大而美丽。花后长叶，树冠如盖，极具观赏价值，开花期会有很多人慕名去观赏华顶杜鹃。

丁必裕,何灵鸿两位科学家发现无遮无挡的杜鹃枝繁花茂，靠近柳杉、松树被树荫遮挡住的杜鹃啊，枝叶稀少，花蕾不多，同样，零星长在松树林、柳杉中间的杜鹃也显得“萎靡不振”。即使同一株杜鹃，光照充足的一面，枝叶就显得茂盛，花蕾就多，他们介绍到，杜鹃需要年平均空气湿度达85%，不耐高温，需要温凉环境；幼苗时耐荫，而到开花树龄时也需要一定光照；且喜欢强酸性土壤。但是由于建国之后人为的植树造林，影响了杜鹃的生存环境，如果不及时提出保护方案，四周杂树任其生长，就可能危及具有重要科研价值且成群连片的华顶杜鹃的生存。故本次实验是尝试华顶杜鹃室内培养，研究使其萌发和繁殖的培养条件。

  1. 种子萌发分析

干永岳等人曾做实验，用种子大小、温度、浸种时间来研究对种子萌发的影响：（a）用不同大小种子做萌发实验，发现华顶杜鹃的种子发育基本正常，即使是最小的种子也有部分可萌发；（b）在不同萌发温度（15°、20°、25°）下，发现温度可以加速华顶杜鹃种子的萌发，但是不能提高其萌发率；（c）采用不同的浸种时间（0h、5h、10h），实验表明温水浸种不能改善华顶杜鹃种子萌发状况。综上，华顶杜鹃的种子发育并无明显的异常，正常种子的萌发率大于40%，而每株成年植株可产生数百个蒴果，每个蒴果又有上百粒种子，说明华顶杜鹃的繁育能力不弱，提示该植物可通过人工扩繁，以缓解其濒危状况。但是在自然条件下，限制种子繁育萌发的因素很多，比如光照条件和化感物质的影响等，因而需要通过野外播种实验以完善种子繁育技术。在预实验中，华顶杜鹃的萌芽率是在50%左右，事先用加了洗涤剂的水中浸泡过10分钟，并在无菌环境中用无菌水，汞，酒精清洗过种子，以保证种子的无菌。并放入恒温实验室中避光使其萌发。

  1. 培养基成分分析
  2. 萌发培养基：萌发培养基的成分主要是给种子提供发芽所需的营养，打破种子的休眠，以保证种子正常萌发。赤霉素作为一种激素处理常用来打破种子休眠，促进早期幼苗生长，在生产实践中应用较多。赤霉素能促进细胞分裂和分化组织发生，有研究发现，赤霉素可以影响胚轴生长及促进子叶的伸展。添加赤霉素可增加发芽率，在营养条件适宜的条件下，发芽率尽可能达到50%以上。赵冰等人曾用赤霉素对秀雅杜鹃种子做萌发实验，采用不同浓度的GA3溶液浸种24h可显著提高秀雅杜鹃种子的发芽率和发芽势，而且种子开始萌发时间对比照提前4~5d。这可能是因为一定浓度赤霉素对种皮的蜡质层具有不同程度的腐蚀作用，浸种后能提高种皮的浸水、通透性，增强种子内生理生化过程与呼吸作用，促进胚的生长，从而能促进种子萌发，提高种子发芽率和发芽势，这也与杜鹃花科植物种子休眠是由种皮障碍所引起相吻合。而一定的低温和赤霉素处理均能打破休眠。预实验中采用赤霉素处理种子，有促进早期幼苗生长，并促进细胞分裂和分化组织发生。因赤霉素不耐热，需注意在培养基灭菌之后才无菌操作台上加入。
  3. 组培培养基：组培培养基的成分主要是需要含促进子叶繁殖的营养成分，例如细胞分裂素，蔗糖等。有实验表明：实验中培养的愈伤组织已经含有足够用以促使这些愈伤组织形成不定芽的生长素。换而言之，在有适量内源生长素存在的情况下，仅使用细胞分裂素就可以诱导出不定芽。本实验中，由于幼苗过于脆弱，则不进行愈伤化，直接将根部在无菌操作台中切除，进行组织培养。在其中加入细胞分裂素，促进芽的生长，而加入蔗糖可以有效地提供能量，便于完成物质转化和能量转化。
  4. 国内研究现状

从中国知网中搜索华顶杜鹃，仅有17篇相关文献，最早是起于1994年的，之后陆陆续续，有人研究华顶杜鹃的种子萌发及群落分布、濒临原因及保护对策等等，可见华顶杜鹃研究不算快速，找不到突破点，停留在种子萌芽及特性方面，其群落分布也影响着华顶杜鹃繁殖。而国外由于品种特殊稀有的原因，目前还没有华顶杜鹃的研究，故参考了相关杜鹃属的文献，用于研究培养基成分及技术。

  1. 种群分布：

现知华顶杜鹃局限分布于天台山的主峰华顶山海拔700~950m的山坡上。其模式产地浙江天台华顶山种群数量不超过300株，属极小种群。华顶杜鹃所处群落类型多样，各个群落的相似性系数集中在0.179~0.585之间，而其所处群落乔木层和灌木层中重要值大于0.05的物种间（共计507个种对），整体联结不显著，且以负联结为主，说明群落还处于不稳定的阶段。华顶杜鹃整体水平上遗传多样性指数较低，种群内变异远大于种群间变异，表明其种群见分化不明显，繁殖方法更接近于混交且以异交为主。综上可得，种群和遗传多样性特征有：（1分布范围小尤其是对海拔有较严格的要求；（2）所处群落普遍不稳定；（3）种群为衰退型，自我更新能力差；（4）遗传多样性水平低等。

  1. 濒临原因：

华顶杜鹃是杜鹃花属中颇为特殊的一种，但其观赏价值极高，花冠紫红色；花梗黄绿色；花瓣前端凹缺，上瓣内面有红色斑点等，为我国特有，已被列入浙江省珍稀濒危植物名录。华顶杜鹃的果实为蒴果，不能靠风力或者刺毛。粘液等传播，故难以通过人或者动物传播，其主要是借助果实开裂时产生的机械力量来播种。种子比较小，所含营养物质较少，而且种子无休眠期，养分容易消耗，长的幼苗也脆弱，往往在冬季低温情况下死亡，不易存活。也有可能是因为华顶杜鹃主要分布于括苍山系和邻近山系，生境破碎化导致其种群规模逐渐下降，微生境异质性的选择作用，增加了近交的程度从而引起近交衰退，导致遗传多样性的丧失，降低了华顶杜鹃对环境的适应力。

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