姜科花卉种质资源的引种保存、评价与创新

林玲, 陆洁梅, 刘文艺, 刘念

姜科花卉种质资源的引种保存、评价与创新

林玲1, 陆洁梅2, 刘文艺1, 刘念3*

(1. 佛山市连艺生物科技有限公司，广东 佛山 528225；2. 广州市农业技术推广中心，广州 510520；3. 仲恺农业工程学院，广州 510225)

为科学开发利用姜科花卉种质资源，收集84种姜科花卉种质资源进行引种，结合生长情况、观赏特点和经济用途进行引种保存的分析与评价，采用人工杂交育种的方法进行种质创新。结果表明，84种姜科花卉种质资源引种成活了77种, 成活率91.7%，成活种类的开花率98.7%，结果率63.6%。生长状况优的种类占59.5%，生长良好的占7.1%，生长中等的占25%，死亡的占8.3%。分布于中低海拔热带亚热带地区的大部分姜科种类能在粤港澳大湾区保存，而分布在热带、中高海拔及特殊生境地区的则不适宜。阶段驯化法可用于引种保存工作；有60.7%的种类为多用途花卉。杂交育种法既可创新种质又可转移保存优良姜科花卉基因。

姜科；花卉种质资源；引种；杂交育种

姜科植物大多数种类花具有香味，株形、叶、花、果都呈现出丰富的多样性，有的花序艳丽，构型奇特，有的则是苞片艳丽，有的唇瓣形态各异、色泽鲜艳；大多数种类含挥发油，具较强的杀菌作用，能清新空气，病虫害相对较少，可通过根茎或珠芽快速扩繁。对种质资源进行引种保存是开发利用资源的基础性工作，为开发姜科花卉资源，我们从本世纪初便开展了姜科花卉种质资源的引种保存和种质创新工作[1–9]。义鸣放[10]指出世界花卉业的发展趋向于多用途花卉，即除可观赏外还可供食用或药用等用途的花卉，越来越受到追捧。据世界花卉行业专家预测，从21世纪开始，全球年均需要消费药用花卉、食用花卉和香料花卉约100亿美元[11]。本文对我们近20年的引种结果进行分析评价，对我们引种的姜科花卉种质资源的观赏特点及其他经济用途也进行了分析，以期推动姜科花卉的开发利用。

1 引种地环境

引种地广州，地处北回归线以南，海拔21 m,为南亚热带季风湿润气候，全年水热同期，雨量充沛。太阳辐射强，气温高，夏季炎热潮湿，秋冬温暖干旱，一般无霜冻；1月平均气温13.8 ℃，极端低温-2 ℃，7月平均气温28.5 ℃，极端高温38 ℃；年积温6 400 ℃～6 500 ℃，日均温度≥10 ℃的天数为285～315 d。每年4—6月为雨季，8—9月天气炎热，多台风，10月到翌年3月为旱季，年降雨量1 690 mm，雨季1 358.4 mm, 蒸发量为834 mm；旱季降雨量为332.6 mm，蒸发量为634 mm，月降雨量与月蒸发量之比最小可达1/6, 年均相对湿度为80.6%，l0月到翌年1月平均相对湿度为68.6%,2—9月平均相对湿度为82.15%。地带性土壤为砖红壤，局部有冲积平原的沙壤土。

2 引种保存及评价方法

2.1 引种

引种有3种方式：野外收集、与相关引种单位交换和到生产基地购买，主要收集活体植株和根茎。收集时尽量记录气候、海拔、生境、植物形态、生长习性等详细信息。

2.2 保存方法

收集的种质资源经消毒检疫后，种植在盆中,基质由沙壤土:泥炭土=1:1组成。盆苗先放置在阴棚，待长出3～5片叶后，依据植物需光性、亲水性等生物特性，采取遮阴或露天的栽培方式种植于田垄间。田间定植后通常每天浇透水1次，早春和9月各施肥1次，具体视天气和植物生长情况而作调整。日常及时防治病虫害并做好物候记录。

2.3生长评价方法

根据生长情况划分为4个等级：优、良、中和差。连续3年以上长势好，能开花结果，或虽不结果但能满足生产所需，且增殖快(根茎年增殖率1:3以上)，为生长优良，表明成功引种；连续3年以上长势好，能开花结果，或不结果但能满足生产所需，但增殖慢(根茎年增殖率低于1:3)，为生长良；头3年虽长势好且能开花结果，但3年后长势越来越差直至死亡，为生长中等；全部死亡为生长差。

2.4观赏特点和经济用途分析法

在生长过程中观察记录观赏特点，通过查阅相关文献[12–34]和民间访问了解经济用途。

2.5 种质创新方法

采用人工杂交育种法进行种质培育。亲本选择原则：一是选适应性广、抗性强，尤其是抗姜瘟病力强的种类; 二是亲本性状互补性好; 三是观赏特点明显。属间杂交方法：进入盛花期，挑选生长健壮、无病虫害、花器官发育正常的植株作为杂交亲本，选择花蕾己长大、次日可开放的花朵去雄作为母本，并在父本区采摘当天开放的花朵，取出花药，用医用棉签沾上花粉轻轻涂抹在母本柱头上，然后套袋隔离，2个月后待果实成熟微裂时采收，杂交种子随收随播。

3 结果和分析

3.1 引种概况

从2004—2020年先后到云南、广东、四川、西藏、贵州和重庆等地野外引种；分别与国内的广西药用植物园和中国科学院华南植物园、泰国的东芭热带植物园等单位进行交换；另外，还到国内的广西、海南，以及泰国等地购买，共引种了13属84种(含变种和品种, 下同)。其中姜花属(,28种)、姜黄属(, 23种)、山姜属(, 15种)、闭鞘姜属(, 4种)和舞花姜属(, 3种)，凹唇姜属()、山柰属()和姜属()各2种，小豆蔻属()、大苞姜属()、喙花姜属()、象牙参属()和土田七属()各1种。野外引种50种，交换24种，购买的有10种，其中，外来种有17种，本国的67种(表1)。

表1 引种的姜科花卉种质资源

续表(Continued)

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从表2可见，引种成活的有10属77种，成活率分别为76.9%、91.7%。成活种中仅有1种[小豆蔻()]没有开花，开花率达98.7%; 没有结果的有28种，结果率63.6%。引种最多的3属中，姜花属成活26种、成活率92.9%，姜黄属成活21种、成活率91.3%，山姜属100%成活。77成活种中，生长优的有50种，生长良的9种，生长中等的18种, 死亡7种，分别为64.9%、11.7%、23.4%和9.1%。死亡的7种中，2种分布在特殊生境, 黄花大苞姜()生长在低海拔潮湿石壁, 喙花姜()附生在中高海拔的树干上; 2种分布在热带, 彩虹郁金()和橙苞郁金(); 2种分布在高海拔, 藏象牙参()和小花姜花(); 而红茎姜花(sp3)的原因不明。生长中等的18种中，5种分布在中高海拔地区，碧江姜花()、红姜花()、密花姜花()、草果药()和滇姜花()，虽先后引种2次,生长表现均为中；4种分布在石灰岩地区，矮姜花()、广西姜花()、毛姜花()和小毛姜花(var)；4种分布在热带地区，红闭鞘姜()、毛女王郁金()、女王郁金()和小豆蔻，红闭鞘姜和小豆蔻第1次引种是与泰国东芭热带植物园的交换，没有成活，第2次是购自海南三亚，生长表现为中；2种生长在阴暗潮湿环境，心叶凹唇姜()和峨嵋舞花姜()；3种易感姜瘟病，金姜花()、墨尔本姜花1和墨尔本姜花2。

生长优良的59种中，除5外来种外，13种为国内交换，41种为野外采集，都来自中低海拔的热带亚热带地区(表1, 2)。

3.2 资源的观赏特点和经济用途

从表3可见，姜科花卉种质资源的观赏价值主要是作切花、盆花和庭园绿化，切花有47种(其中12种为香型切花)，盆花有45种(其中5种为香型盆花)，庭园绿化有35种。引种的84种姜科花卉种质资源中，可供药用的有51种，占总数的60.7%；可提取精油的有23种，占27.3%；可做化妆品原料的有13种，占15.5%；可供食用的有11种，占13.1%，其中4种[高良姜()、益智()、姜黄()和山柰()]为药食同源；还有少数种类具有香料、调料、染料、水体净化等用途。具有3种以上经济用途的有14种：红豆蔻()、高良姜、益智、艳山姜()、姜黄、广西莪术()、莪术()、印尼莪术()、小豆蔻、白姜花()、黄白姜花()、黄姜花()、草果药和山柰。

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表3 姜科花卉资源的观赏特点和经济用途

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3.3 种质创新

对姜科3属花卉资源做了93个组合的种间杂交育种，取得了一定成效，有9个新品种获得了国际登录或省级审定(表4)。

4 讨论和建议

4.1 引种的重点地区和重要属

中低海拔的热带亚热带地区是姜科花卉种质资源引种的重点地区。因为生长优良的59种中, 除了5个外来种，其余的13种国内交换种和41种野生种都来自此地区，也就是说产自这一地区的大部分姜科花卉种质资源可以在粤港澳大湾区引种保存。

姜花属、姜黄属和山姜属构成姜科花卉种质资源引种的重要属。因为这3属富含花卉种质资源, 是我们历年引种数量最多的3属，分别有28、23和15种，占姜科总引种数的78.6%。3属植物不但成活率高(山姜属达100%、姜花属92.9%、姜黄属91.3%)，而且生长优良率也高(山姜属达100%、姜黄属82.6%)，姜花属虽偏低(57.1%)，但生长表现中等的10种中，大部分具有很高的观赏价值，值得采取针对性措施改善生长状况；此外，这3属植物都富含多用途花卉，姜花属有16种可药用、6种可提取精油，姜黄属有10种可药用、15种可提取精油，山姜属有14种可药用、6种可作化妆品原料。

4.2 影响引种工作的因子及打破方法

关于影响姜科植物引种工作的因子，谢建光等[35]曾提出气候、土壤、地理、生物和人为等5个因子及应对方法，这些在我们的工作里再次得到了证实。如夏季高温高湿天气是影响引种中高海拔喜凉姜科植物的气候因子，我们2次引种碧江姜花、红姜花、密花姜花、草果药、滇姜花等，均生长表现为中，分布高海拔的小花姜花甚至死亡；冬天低于5 ℃的天气则是影响引种热带地区喜热姜科植物的气候因子，如我们引种的彩虹郁金和橙苞郁金未成活，引种的红闭鞘姜、毛女王郁金、女王郁金和小豆蔻生长表现为死亡或生长表现为中。打破气候制约因子的方法可采用逐步驯化法，在2004年第1次从泰国东芭热带植物园引入的红闭鞘姜和小豆蔻没有成活，而2020年从海南三亚引回来的则生长表现为中。我们在2020年把引回的碧江姜花、红姜花、密花姜花、草果药、滇姜花分出部分种植在福建省漳平市双洋镇徐溪村洋坑组，海拔650 m的山谷里，目前长势喜人，开出的花远比广州的艳丽，可望明年引回广州时获得成功。

表4 获国际登录或审定的新品种名录

4.3 杂交育种是引种保存的有效补充

杂交育种不但可创制新种质资源，而且可把那些不能很好地适应广州气候但有观赏特点的种类所携带的优良基因转移保存下来，是对引种保存的一种有效补充。如毛女王郁金花玫瑰红色，是优良的切花和盆花种类，但它是热带种类，引回来后一直长势弱, 繁殖慢, 甚至3～4 a后死亡；而以它为父本，与适应性强、繁殖快、观赏性较差的春秋姜黄()为母本进行杂交，获得的新品种‘红玉’姜黄，花紫红色，兼具了父母本的优点。又如红姜花，花虽无香味但花色鲜红是优良的切花和庭院绿化种类，但它是中高海拔的喜凉种类，在广州虽能开花但花色暗淡繁殖慢甚至3～4 a后死亡；用它为父本，与适应性强、繁殖快、花白色有浓香的白姜花()为母本进行杂交，获得的新品种‘嫦娥’姜花，花色橙黄有淡香，兼具了父母本的优点。再如金姜花，花色金黄，艳丽芳香，是优良的切花和庭院绿化种类，但易感姜瘟病，一直难以推广应用；而用它为父本，与适应性强抗姜瘟病力强，花白色有浓香的白姜花为母本进行杂交，获得的新品种‘黄金I’姜花，花色鲜黄香味优雅，抗姜瘟病力强，兼具了父母本的优点。

研究姜科花卉种质资源的目的是为了科学利用资源，而精准鉴定评价是科学利用的依据。目前，我们对姜科花卉种质资源的分类学鉴定还没完成, 还有8个待鉴定的分类群，评价主要是观赏价值评价、性状调查和部分种的倍性分析，只完成了众多资源的小部分，还有大量工作要做。今后要加强重要资源性状的进化与人工驯化机制及与分子生物学方面的研究，通过基因组分析、分子标记等技术，发掘新的有利基因，特别是与抗热、抗寒、抗病紧密相连的基因，进而加快姜科花卉种质资源的开发利用进程。种质创新上要加强适用于盆花、切花、食用、药用、精油提取、化妆品原料等功能性生产的专用品种的研制。

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Introduction, Preservation, Evaluation and Innovation of Germplasm Resources of Zingiberaceae Flower

LIN Ling1, LU Jiemei2, LIU Wenyi1, LIU Nian3*

(1. Foshan Lianyi Biotechnology Co., Ltd.,Foshan 52800,Guangdong, China; 2. Guangzhou Agricultural Technology Extension Center,Guangzhou510520, China; 3. Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225, China)

In order to develop and utilize germplasm resources of zingiberaceae flowers, 84 species of germplasm resources of zingiberaceae flowers were collected and introduced, analyzed and evaluated in combination with growth, ornamental characteristics and economic use, and germplasm innovation was carried out by artificial cross breeding. The results showed that 77 of 84 introduction germplasm resources of Zingiberaceae survived with survival of 91.7%, flowering rate of 98.7%, and fruiting rate of 63.6%. Among all species, 59.5% had excellent growth, 7.1% had good growth, 25% had moderate growth and 8.3% had died. Most species of Zingiberaceae originally distributed in tropical and subtropical areas at middle and low altitudes could be preserved in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, while those in tropics at middle and high altitudes and special habitats areas were not suitable. Stage domestication method could be used for introduction and preservation, and there were 60.7% species of multipurpose flowers. The hybrid breeding could not only innovate new germplasm, but also transfer and preserve superior genes of Zingiberaceae flowers.

Zingiberaceae; Flower germplasm resources; Introduction; Hybrid breeding

10.11926/jtsb.4551

2021-10-25

2022-04-24

广东省产学研重大项目(2016B090918043)；广东省科技项目(2003C201029, 2006B20201044, 2010B020305013)；广州市科技计划项目(2006Z2-E01081)资助

This work was supported by the Major Project for Industry, Education and Research in Guangdong (Grant No. 2016B090918043), the Project for Science and Technology in Guangdong (Grant No. 2003C201029, 2006B20201044, 2010B020305013), and the Planning Project for Science and Technology in Guangzhou (Grant No. 2006Z2-E01081).

林玲(1992年生)，女，硕士。E-mail: 1044148391@qq.com

通讯作者 Corresponding author.E-mail: 1627025825@qq.com