兰花育种技术研究进展

罗丽霞 林文洪 曾晓辉 叶志文 汪 波

（1.珠海市现代农业发展中心 广东珠海 519000；2.北京师范大学珠海分校 广东珠海 519000）

兰科植物统称兰花，种群资源非常丰富，全球共计发现800 多个属，种类高达35 000 种，我国已发现的有 194 属、1 620 种， 而且每年还以大约 800 个新变种或杂交种的速度增加[1]。 兰花不但可以作为观赏植物，还能入药，具有清热、解毒及活血等功效。 尽管资源丰富， 但目前我国大规模栽培的国兰品种大都是从野生种引种后驯化而来， 缺点在于驯化的新品种基本只能利用现有物种再分株繁殖，繁殖时间长，难以满足市场需求。 随着生物技术的迅速发展，兰花育种方式也呈现出多元化发展趋势， 本文作者对兰花不同育种方式进行了总结。

1 兰花育种模式

1.1 引种驯化

兰花引种驯化主要有2 种， 一是野生种质资源通过人工筛选、驯化后变成栽培兰花；二是引种到本地栽培。 这是早期兰花育种的一种重要途径，不但可以保护已有的兰花资源， 同时也有利于推动兰花育种水平的提升。 但随着长期的无管理和滥采滥挖等，兰花野生种质资源呈现急剧减少趋势[2]。 据统计，我国现有种植的国兰品种大都是野生种引种驯化得来，通过本方法培育出的国兰品种将近600 种。 需要重视的是，兰花引种首先要遵循客观规律，少引进或不引进适应性窄的品种； 其次应了解不同地域育种状况差异，引进市场前景广阔的品种，同时要做好检疫工作。

1.2 杂交育种

1.2.1 杂交育种优劣分析 作为新品种培育中应用最普遍的杂交育种方法成功率较高， 常见的有杂交物种优势开发、远缘物种杂交、种间杂交及回交4 种方法[3]，但兰花种类特殊，种子内部结构中没有胚乳，因而萌发过程需要依赖其共生真菌， 导致早期杂交育种困难，严重的甚至于不能获得后代杂种植株。 直到Bernard 等人建立了无菌播种技术，才逐渐摆脱对真菌的依赖，杂交育种技术得到迅猛发展。 目前，采用杂交育种易获得更多的兰花新品种， 但是该育种方法也存在一些缺点，一是新品种的可预见性较低，难以定向获得需要的品种；二是培养周期较长[4]。

1.2.2 杂交育种方式和进展 从生物学角度来看，杂交育种一般分为种内、种间及属间杂交三类[5]。 王俊萍等将不同的春兰进行杂交以研究春兰的遗传规律，试验结果显示，成果率与受精后的栽培养护存在明显关系，受精后40 d 需要精心养护，8～9 月间易感病[6]。 李秀娟以莲瓣兰‘白雪公主’为母本、‘冠年’为父本杂交后培育出新品种‘玉女丹心’，该品种具有良好的性状， 兼有父本的三星特征和母本的洁白特征；植株高度介于2 种亲本之间，具有易于培养和繁殖的优势，花朵清香，表现出了较高的观赏价值和经济价值[7]。 ‘小桃红’石斛兰的母本为‘红珍珠’，父本为‘泼墨石斛’，后代植株通常比较矮小，株高仅有25 cm 左右，叶片一般为青绿色，花序半直立，花浅紫红色，适合在华南地区温室培养。

目前，蝴蝶兰中有56 个种已被用于杂交育种[8]，桃红、安曼、白花等蝴蝶兰品种均为杂交培育中常见的亲本。RHS 中已经记载了3 万余蝴蝶兰杂交品种，其中一些优秀的杂交种现已用作育种亲本， 培育出新的子代。 另外，蝴蝶兰还与万代兰属、指甲兰属等15 个属成功实现了属间杂交，迄今为止在RHS 中已登录的有400 多个杂种[9]。 也有部分兰花与其他属的杂交极少成功的案例，如独蒜兰属，即使是与其亲缘关系相对较近的白及属、贝母兰属杂交，与其成功的杂交后代也屈指可数[10]。

1.3 多倍体育种

1.3.1 多倍体育种方式 研究证实， 多倍体植物常常表现出茎叶粗壮、花色鲜艳、果实较大等优点，因此， 可利用染色体加倍来选育预期的新品质甚至新品种。 目前，兰花诱导出多倍体，其来源途径通常有2 种，即未减数配子（生殖细胞）融合和体细胞染色体加倍。 诱导方式一般有自然突变和人为诱导2 种方法，自然条件下，在性细胞减少分裂期，利用染色体数量没有减半的配子杂交后变成多倍体， 这种方式即属于自然突变途径，但突变概率比较低、耗时较长且通常无法确定突变方向。 所以，人工诱导多倍体逐渐成为主要手段，包括化学试剂诱导、细胞融合、有性杂交获得多倍体等多种方式[4]。

1.3.2 多倍体育种成效 李豆豆等以秋水仙素作为诱变剂处理鹤顶兰的原球茎，试验发现0.02%的秋水仙素浸泡6 d 效果最好，诱变率高达22.5%；诱变后存活植株的形态、气孔面积、气孔数量、细胞核大小等均与原二倍体植株具有明显的差异[11]。王玉英等使用秋水仙素处理野生黄蝉兰无菌苗的丛生芽， 也证实了使用0.06%的秋水仙素处理3 d 诱导效果最佳，诱变率高达62.5%，呈现出叶片深绿色、植株粗壮、叶片肥厚等优良性状， 气孔面积和染色体数量出现了明显的变化[12]。

1.4 生物技术育种

1.4.1 细胞融合育种 生物技术手段也广泛应用于兰花育种方面，如兰花种子非共生萌发方式、植物组培技术的应用， 促进了兰花杂交育种技术的多元化发展。 细胞工程方面，为改善优质亲本的不育性，可通过融合不同来源的原生质体培育出新的兰花品种。 1977 年，Meyer 利用酶解法消化了卡特兰的细胞壁， 分离得到原生质体， 后续也出现了多种分离方法， 同时体细胞融合在远缘杂交方面也表现出明显优势，Chen 等（1990）采用电融合技术实现了不同蝴蝶兰的原生质体融合， 成功培育出杂种细胞；Issirep Sumard 等（1991）利用聚乙二醇为媒介，成功融合了蝴蝶兰、石斛兰两类不同的原生质体。

1.4.2 分子育种进展 近年来， 对于兰花的分子机制也进行了一定的研究。 基因可通过转录、 翻译、表达出相应的蛋白质来调控发育关键过程， 如MADS-box 家族基因是植物花器官发育过程中的关键调控因子，FT基因则是开花途径中关键整合子，对植物成花转变过程具有重要影响， 这些研究对于采用分子育种的方式培育兰花新品种提供了参考，但由于缺乏适宜的表达载体， 国内分子育种的进展缓慢[13]，目前该方面的报道相对较少。

1.5 诱变育种

诱变育种主要是指在人为作用下，通过化学、物理技术手段诱发突变， 从突变体中进行筛选并培育出新品种。 化学诱变主要利用的试剂为秋水仙素、PEG 等，通过浸泡、注射等方式处理兰花原球茎；物理诱变主要采用的是γ 射线和紫外线， 诱变剂量因兰花品种不同而差异较大。

1.5.1 化学诱导方法 秋水仙素是常用的化学诱变剂，除了通过诱导多倍体培育新品种外，在育种其他方面也有广泛的应用，其主要优点在于诱变效率高、操作简单。 张志胜等的研究表明，秋水仙素可以抑制兰花原球茎生长和分化，培育了多种变异类型植株，包括植株变粗壮、叶片数量增加、叶片面积增大、叶片呈现墨绿色、植株变矮等特征[14]；王朝雯的研究同样证实了秋水仙素对寒兰根状茎的发育表现出抑制效果，并且随着时间延长、浓度增加表现出的抑制效应呈增强趋势[15]。季必霞等用秋水仙素浸泡处理大花蕙兰无菌苗丛生芽， 试验结果表明，0.05%的秋水仙素诱导24 h 后效果最佳， 诱变率最高， 甚至可达28.3%；植株的外部形态、叶绿体数量、气孔总数、细胞核大小等特征与原植株也存在明显差异[16]。

1.5.2 物理诱导方法60Co-γ 射线是常用物理诱导剂[17]，刘玲等以60Co-γ 射线处理小苍兰，对于辐射后的发芽率、花粉活力、成活率等指标进行了统计，试验结果显示，5 个试验组内随着剂量增加， 上述指标呈下降趋势； 红色小苍兰的最适宜诱导辐照剂量为54.04 Gy， 紫色小苍兰的半开花诱导辐射剂量为39.56 Gy[18]。 孙音等以60Co-γ 作为诱变材料处理处于不同发育时期的兜兰，试验结果显示，不同生长时期的兜兰对60Co-γ 射线的耐受程度不同，且存在明显的差异；不定根分化阶段的敏感程度比较高，不定芽阶段和移栽阶段敏感程度比较低， 耐受程度比较高[19]。以上试验结果对于兜兰的育种创新具有重要意义。

2 展望

整体来看，兰花新品种开发前景广阔，在传统杂交育种技术基础上，引入现代分子生物技术，有助于开发更多具有优良特征、 遗传形状稳定的兰花新品种。 但是，培育新品种的目的在于推广，随着育种技术的迅速发展， 研发单位与企业之间的合作有待于进一步加强。 目前，兰花培育成功的品种较多，但实际大规模种植的种类却相对较少， 这就要求研发单位培育兰花新品种要有计划、有目的，要充分做好市场调研，以了解市场需求；生产单位也可以提出对兰花新品种的特征要求，通过双方合作实现共赢。