铁皮石斛的组织培养及种植技术研究进展

王美娟，赵千里，柏冰洋，向松竹，洪承昊，3

（1.神农架林区林业科学研究院，湖北 神农架 442400；2.神农架林区松柏林场，湖北 神农架 442400；3.湖北省林业科学研究院，湖北 武汉 430075）

铁皮石斛（Dendrobium officinaleKimura）又名黑节草，是中国传统名贵中药材，位列“中华九大仙草”之首［1，2］，被《中国药典》（2015 版）等药学典籍收录［3］，其有效成分主要是多糖、生物碱等［4］，具有益胃生津、滋阴清热、抗氧化、提高免疫力以及防癌抗癌等功效［5］。自然条件下附生于岩石或树干上，喜半阴半阳、温暖、湿润且通风排水良好的环境［6］。野生铁皮石斛药用价值高，市场价逐渐升高，引起人们大量采挖，加上野生铁皮石斛对生长环境要求较高，自然结实率低、种子自然萌发率低（低于3%）等原因［4］，导致铁皮石斛野生资源濒临枯竭。

为有效保护野生资源，中国从20 世纪70年代开始了铁皮石斛的繁殖研究［7，8］，在此基础上开展了仿野生种植试验并取得了初步成功［9］。据报道，截至2021年8月贵州省石斛种植面积达1.13 万hm2，居全国第一，浙江、福建、云南、广西、湖北等地也形成了种植产业。人工种植技术的研究既能满足市场对药用铁皮石斛的需求，又能有效保护野生资源，本研究旨在总结铁皮石斛人工种植技术，为铁皮石斛的研究及种植提供技术参考。

1 铁皮石斛的生物学特性

铁皮石斛属兰科（Orchidaceae）石斛属（DendrobiumSw.），多年生草本植物，附生、半自养半异养［10］。茎直立，圆柱形，不分枝，多节，常在中部以上互生3～5 枚叶；叶纸质，长圆状披针形，先端钝并且多少钩转，基部下延为抱茎的鞘，边缘和中肋常带淡紫色；叶鞘常具紫斑，老时其上缘与茎松离而张开，并且与节留下1 个环状铁青的间隙。总状花序常从落了叶的老茎的上部发出，具2～3 朵花；花苞片干膜质，浅白色；萼片和花瓣黄绿色，近相似，长圆状披针形，先端锐尖，具5 条脉；萼囊圆锥形，末端圆形；唇瓣白色，基部具1 个绿色或黄色的胼胝体，卵状披针形，中部以下两侧具紫红色条纹；唇盘密布细乳突状的毛，并且在中部以上具1 个紫红色斑块；蕊柱黄绿色，先端两侧各具1 个紫点；蕊柱足黄绿色带紫红色条纹，疏生毛；药帽白色，长卵状三角形。花期3～6 个月。

2 铁皮石斛的国内外研究进展

目前，国内铁皮石斛的大规模育苗均采用组织培养的方法，该技术的研究已经较为成熟，主要集中在外植体的选择、最适培养基的优化等方面。外植体主要有种子、试管苗原球茎和试管苗器官这3 种，其中种子作为外植体的萌发率最高，且随着种子成熟度越高，萌发率也越高，利用老熟的种子，萌发率可以达到100%［11］。培养基为MS、B5、N6、RM 和Fonnesbech，随着所选外植体不同，最适培养基也有所差异。考虑到材料来源和价格等因素，MS 培养基使用最为广泛。

3 铁皮石斛的人工培育技术

3.1 组织培养技术

目前，铁皮石斛组织培养的外植体材料为种子和器官两大类［12］，铁皮石斛种子作为组织培养的外植体很容易诱导分化，但是由于种子培养易发生性状分离，很难保持优良性状，因此，种子不是组培材料的最优选择。陈碧华等［13］利用铁皮石斛无菌瓶苗茎段上2∕3 部分茎芽，汤久杨等［14］利用中科双春1号铁皮石斛生长健壮的茎段上部带节茎段，通过适当的培养，均可获得性状优良的组培苗，但是考虑到组培难易程度以及生产成本等因素，种子作为外植体依然是最普遍的培养方式。

3.2 消毒处理技术

根据不同的外植体，适用的消毒方式不同。汤久杨等［14］通过比较试验，75%C2H5OH振荡消毒30 s+0.1%HgCl2振荡消毒8 min+无菌水清洗5 次，污染率最低，外植体的发芽率最高，为最适的茎段消毒方式。用种子作为外植体的消毒方式相对简单且污染率较低，赵安然［15］选择铁皮石斛蒴果，割去顶部，置于无菌瓶中用乙醇消毒后用无菌水漂洗3～5 次。郑慧俊等［16］研究表明，氯化汞处理14 min 种荚内种子，无污染且成活率最高，达到100%，是较为合理的氯化汞处理时间。

3.3 培养基的配制

李志贤等［17］所用培养基搭配为诱导培养基MS+0.3 g∕L 干酪素+30.0 g∕L 白糖+6.8 g∕L 卡拉胶，增殖 培养基为MS+1.0 mL∕L 6-BA+0.1 mg∕L NAA+0.5 mg∕L IAA+50.0 g∕L 椰子 汁+30.0 g∕L 白糖+6.8 g∕L 卡拉胶，生根培养基为1∕2 MS+0.1 mg∕L 6-BA+0.2 mg∕L NAA+1.0 mg∕L IBA+50.0 g∕L 椰子 汁+30.0 g∕L 白糖+6.8 g∕L 卡拉胶。汤久杨等［14］所用培养基最优组合为 诱 导 培 养 基MS+2.0 mg∕L 6-BA+1.0 mg∕L NAA，增 殖 培 养 基 为Hyponex2+1.5 mg∕L 6-BA+0.5 mg∕L NAA+20% 香 蕉 泥，生 根 培 养 基 为MS+1.0 mg∕L NAA+1.0 mg∕L IBA。袁芳等［12］通过调节植物生长调节剂的浓度，筛选优化出最适培养基配方，最适诱导培养基配方为MS+1.0 mg∕L 6-BA+1.0 mg∕L IBA+60.0 g∕L土豆泥+0.5 g∕L活性炭+50.0 g∕L蔗糖+6.5 g∕L琼脂，增殖和分化培养基为MS+2.5 mg∕L 6-BA+1.0 mg∕L IBA，生根培养基为MS+0.5 mg∕L NAA。

4 铁皮石斛的栽培技术

4.1 影响因素

1）栽培基质及配比。铁皮石斛的种苗移栽成活率与栽培基质有密切联系，一般要求基质疏松透气，既保水又沥水，目前用于铁皮石斛栽培基质的有水苔、珍珠岩、花生壳、椰壳类、甘蔗渣、砖碎、树皮、刨花、菌糠、木糠、木炭、泥炭等［1］。黄靖等［18］利用松树皮、椰糠、谷壳、腐殖土4种栽培基质进行炼苗的比较研究。结果表明，以松树皮为基质，栽培苗在萌芽数、株高方面表现良好。祝菊红等［19］通过改变松树皮和砖渣基的配比，比较研究发现松树皮∶砖渣=7∶3 是最优基质配比。陈尔等［20］对铁皮石斛生根培养基进行正交试验优化，发现生根的最优培养条件为MS + 2.0 mg∕L NAA+ 1.0 g∕L 活性炭+ 150.0 g∕L 香蕉汁。崔之益等［21］分析了9 种栽培基质，综合比较瓶苗移栽成活率、株高、茎长、茎粗以及生物量等生长指标，筛选出最优基质为松树皮+花生壳+马占相思树皮的等体积混合基质。

2）环境条件。铁皮石斛幼苗的生长状态与环境的温度、湿度、光照度等因子有紧密联系，石斛幼苗生长的不同时期对环境条件的要求也不同［6，22-24］。蔡永萍等［25］的研究表明，铁皮石斛全年有效积温为2256 ℃，最适生长温度是23 ℃。张宇斌等［26］在人工培养箱中进行的研究也表明了这一观点，即在温 度 为20～25 ℃、湿 度 为80% 以 上、光 照 度 为240 μmol∕（m2·s）时，铁皮石斛具有最大净光合速率，该条件是铁皮石斛生长的最佳条件。艾娟等［27］关于不同温度对铁皮石斛光合作用和多糖含量影响的研究表明，较高的温度有利于铁皮石斛营养生长，但不利于多糖的积累。铁皮石斛生长对环境湿度要求也较高，空气湿度比基质湿度更重要，要求空气湿度与温度成正比，高温要求高湿，低温要求低湿，高温高湿的条件下要求通风良好，湿度在60%～90%时可保持生长旺盛［23］。铁皮石斛喜半阴半阳的环境，忌阳光直射，最适光照度为20000 lx 左右［28］。一般情况下，晴天的光照度为100000 lx，因此需要遮阴棚或林下种植，可进行铁皮石斛林下栽培的林分郁闭度为30%～70%［6，17，29］。

3）施肥。一般情况下，使用肥料可显著改善栽培土壤或基质的营养成分比例关系，合理施用有机肥和化肥均能对铁皮石斛生长起促进作用，目前研究人员主要研究的化肥主要有奥绿肥、花多多、正光乐禾液和碘肥等，有机肥有花生麸、虾类发酵液、竹醋液、沼液、牛粪、羊粪、藻泥、栀子渣以及山茶粕等［30-38］。钱仁卷等［34］研究比较了有机肥、水溶性肥料和缓释肥对1～2年生盆栽铁皮石斛生长的影响，发现缓释肥（奥绿肥）能明显提高一年生和二年生铁皮石斛的多糖含量、浸出物含量和氨基酸含量。王再花等［32］比较了花多多、花生麸、虾类发酵液肥料处理出瓶苗龄6 个月的铁皮石斛，发现花多多和花生麸可显著提高铁皮石斛的新芽增量，虾类发酵液可以提高铁皮石斛多糖含量。金锦游［31］通过稀释的竹醋液和沼液处理铁皮石斛幼苗，稀释1000 倍和1500 倍的竹醋液均对铁皮石斛生长有明显的促进作用，多糖和生物碱含量也较对照组显著增加；50%的沼液可促进铁皮石斛幼苗的生长和生物碱的积累，但是高浓度的沼液会抑制铁皮石斛幼苗的生长，沼液原液处理会出现“烧叶”现象。

4）内生真菌。铁皮石斛主要生长在岩石和古树的树干上，其根系经常暴露在空气中，生存条件无机氮含量低，因此与微生物协同共生是铁皮石斛适应自身与生存环境自然选择的结果。McKendrick等［39，40］从铁皮石斛原球茎中分离得到革菌属Thelephora真菌，并认为对于特定兰科植物种子有专一的真菌可以促进其种子萌发，并且Guo 等［41］从铁皮石斛根中分离出石斛小菇Mycena dendrobii。米春意［42］研究发现，低氮胁迫的铁皮石斛根部含有类芽孢杆菌（Paenibacillus）、克雷伯菌（Klebsiella）、菊欧文氏杆菌（Dickeya）等固氮菌，其中优势菌种为类芽孢杆菌，并且寡氮可以促进铁皮石斛多糖和类黄酮的积累。杨建文等［43］利用胶膜菌属真菌S7（Tulasnellasp.）培养物在6 种培养基上进行铁皮石斛种子萌发试验，发现S7 具有促进铁皮石斛种子萌发的作用。周莹等［44］从43 个铁皮石斛内生真菌菌株中筛选出DCR2Trichoderma polysporum菌株，同时接种该菌株和白绢病致病菌的铁皮石斛植株叶和茎的发病率明显低于其他菌株处理且死亡率为0，这表明DCR2 菌株能有效地抑制铁皮石斛白绢病的发生。相关学者的研究结果表明，真菌对促进铁皮石斛种子萌发、提高产量、促进分蘖、促进生物碱、多糖合成、抑制某些病菌的繁殖等有显著效果［42，45-47］。有效利用内生真菌可大大提高铁皮石斛的产量和品质，同时还可以减少病虫害的发生，因此内生真菌对铁皮石斛生长发育的影响是一个值得关注的研究方向。

4.2 种植模式

铁皮石斛的栽培方式目前已有较多研究，根据种植模式的不同，大体上可分为大棚种植和林下仿野生种植，林下仿野生种植根据附着物的不同，主要可分为贴树种植和贴石种植，其中贴石种植更贴近于铁皮石斛生长的原生态，但因其生长条件要求高、产量有限、操作困难等原因，导致该方式不易规模化推广，目前林下实践较多的主要是贴树种植。

大棚种植的优势是易于控制温度、湿度、光照、水肥等影响因子，并能够通过化学防治的方法减少病虫害，相应的大棚种植的铁皮石斛产量也会更高。研究表明相比于其他种植方式，大棚仿野生栽培铁皮石斛长势最好、茎生物总重最高［48］，罗在柒等［49］的研究同样也指明了这一点，即在收获枝条的生物量方面，4 种栽培方式表现为大棚＞岩石仿野生＞仿野生贴树干＞盆栽，因此，大棚种植是提高铁皮石斛产量的一个重要途径。

林下仿野生种植是一种仿照铁皮石斛在自然界生长的人工种植模式，种植密度相对较低，铁皮石斛的生长相对较慢，且对病虫害有一定的抵抗能力，较少需要化肥农药处理。另外，由于昼夜温差大、寡氮等因素影响，仿野生种植铁皮石斛的多糖和甘露糖等有效成分积累要优于大棚种植［50］，因此品质上高于大棚种植的铁皮石斛，但是其缺点在于产量相对较低，人工管理成本高。杨贞等［51］的研究表明，同一品种铁皮石斛仿野生栽培与大棚种植相比，茎的多糖和石斛碱含量，前者分别是后者的1.16 和1.70倍，这表明仿野生栽培更有利于有效营养物质的积累，药用价值更高；罗在柒等［49］通过对4 种不同种植方式下铁皮石斛生物学性状、多糖以及4 种单糖含量的分析认为，仿野生栽培方式较传统盆栽和设施大棚的品质好，其中岩石仿野生栽培模式较好。

林下仿野生贴树种植模式中，贴附树的郁闭度、树皮粗糙程度、树皮的裂纹特征、树皮水分等都是影响铁皮石斛品质的主要因素，因此，在选择贴附树时，应选择树皮粗糙、凹凸明显、树冠伞形、树叶茂密的树种，如龙眼、荔枝、松树、杉树等［52］。树种的选择也跟地域有关，淳安县的香樟、杉木和毛竹上栽培的铁皮石斛，均能正常生长且品质较佳，但杉木附生铁皮石斛的总多糖含量最高［53］；在华南地区种植铁皮石斛，檀香或降香黄檀是较好的附生树种［21］；峨眉地区则可采用李树栽培铁皮石斛的技术模式，充分利用栽培果树李树的林地资源的同时又栽培铁皮石斛，生产成本低，是当地发展铁皮石斛产业的重要途径［54］。另外，王金旺等［55］探索了一种将铁皮石斛栽培在开有孔洞的新伐毛竹中的栽培方式，该方式可有效破除活树附生的林分密度限制及作业难度和环境的障碍，同时与活树、岩壁附生栽培产品相比，其多糖、粗纤维及蛋白质含量并无差异，而且还具有材料获取便利、能充分利用空间的优势，因此该方式可作为新型栽培方式推广应用。

5 铁皮石斛的病虫害防治

铁皮石斛药用价值日益凸显，种植技术也逐渐成熟，其种植规模也随之增大，这使得铁皮石斛病虫害的发生也呈现出差异大、日趋严重等特点［56］。林下仿野生种植由于通风条件好、种植密度不大，铁皮石斛病虫害较少，可能轻微发生黑斑病，可采用修剪病枝等方式进行管理，大多不需要使用药物防治［23］。大棚、盆栽等大规模种植的病虫害发生率相对较高，多采用防治结合的方法。预防方法结合严控种源、基质灭菌、栽培管理、物理防治以及生物防控等方法，降低病虫害的传播［2，57］。

铁皮石斛的常见病害有疫病、轮斑病、黑斑病、炭疽病、白绢病、根腐病、锈病、软腐病、霜霉病等，目前病害防治的主要方法是化学药物防治。防治炭疽病、黑斑病、疫病和软腐病，可喷施枯草芽孢杆菌800 倍稀释液；防治根腐病和白绢病可使用木霉菌1200 倍稀释液进行灌根；防治疫病可喷施1%申嗪霉素悬浮剂1000 倍稀释液或10%多抗霉素可湿性粉剂600 倍稀释液［57］。

危害铁皮石斛的主要害虫有蜗牛、蛞蝓、蚧壳虫、红蜘蛛、菌蝇、蓟马、蚜虫等，防虫方法主要是物理防治和化学农药相结合，首先清理田间杂草，破坏害虫的繁殖环境，然后再针对不同的害虫采用不同的化学药剂。蜗牛和蛞蝓采用蜗蝓克进行防治，该产品对蜗牛和蛞蝓具有毒性，而对高等动物无明显毒性［58］；红蜘 蛛可采 用40% 三氯 杀螨醇800～1000 倍稀释液间隔10 d，分2 次喷雾即可毒杀去除；蚧壳虫采用40%乐果乳油1000 倍稀释液或50%马拉硫磷1000 倍稀释液喷雾，一般连续3 次，每次间隔7～10 d 可以根治［2］；对于蚜虫则可以采用黄板结合天然除虫菊素进行防治［58］。对于虫害也可采用生物天敌的方法对其进行绿色防控，如利用胸窗萤火虫防治蜗牛，利用寄生蜂等防治蚜虫，利用食虫虻和扑食螨等防治斜纹夜蛾和红蜘蛛等害虫［57］。

6 小结

当前，铁皮石斛相关产业发展迅速，其使用范围从入药治病扩大到食用养生，市场需求逐年扩大，大棚种植很大程度上缓解了紧张的市场供求关系，但是在人们越来越重视铁皮石斛品质的今天，市场上绿色无公害、有效成分含量高的产品更受欢迎，价格也远高于其他产品，因此，如何提高其品质、生产绿色无公害产品成为今后的发展趋势。

铁皮石斛的品质受种质、种植技术、种植环境、内生真菌等因素的影响，要想提高铁皮石斛的产量和品质，仍需要在相关方面进行探索，特别是迫切需要进行本土化培育和栽培的优化研究，从而更好、更快地在不同产区高质量发展相关产业。