铁皮石斛组培苗移栽驯化阶段的生长动态研究

蒋影　林昌虎　王文华　魏德生　郁建新　赵力文　覃信钰

摘 要 研究铁皮石斛组培苗在移栽驯化阶段的生长动态及其影响因子。结果表明：组培苗各形态特征的变化与时间呈正相关关系，其中株高、根粗、根数、茎粗及叶厚差异极显著，根长、叶长宽比差异显著，叶数与节数差异不显著，叶色变化明显；生物量变化主要表现在茎的积累，初期叶所占比例最大，后期茎比例逐渐增大，而根系生物量积累速度要慢于茎与叶。结合主成分分析，在移栽驯化时主要考虑茎粗、根粗、叶数、节数及根长5个指标，其中茎粗与根粗为最优先考虑影响因子，表明幼苗加粗生长对该过程的顺利完成比伸长生长更重要。

关键词 铁皮石斛；移栽驯化；生长发育；主成分分析

中图分类号 S331 文献标识码 A

铁皮石斛（Dendrobium catenatum）为兰科石斛属的多年生附生草本植物，是中国传统名贵中药之一[1]。目前关于药用石斛人工繁殖培育的研究广泛[2]，从最初的栽培技术改良、组培苗驯化、培养基的筛选[3-4]，再到属内种源鉴定、药用成分分析、共生真菌[5]等多个方面；研究从宏观的栽培学到微观的分子生物学方面，再到两者结合共同探讨药用石斛采用种子繁殖、组培育苗后，能否通过驯化顺利移栽或继续成活，能否长时间高效保持药质等石斛达到优质高产的关键性技术。

研究结果表明，铁皮石斛对环境条件要求较高，大规模种植时幼苗驯化成活率波动较大。组培育苗时，出瓶后幼苗进行移栽时易出现苗弱现象[6]，幼苗的茎软且细、叶薄且叶色不浓厚或根系不发达粗壮，影响幼苗生长发育，导致幼苗成活率低，养护困难、植株有效药用成分含量低[7-8]；采用仿生态或原生态模拟石斛生境种植时，幼苗生长较适宜，利于其驯化，可提高石斛成活率和产量，但是该方法成本高，易受所选择培育环境的影响，稳定性不强；而共生真菌利于石斛种子萌发[9]，促进生长繁殖[10]，但专一性特点限制其只适用于特定属或特定种，对其它种则可能降低种子萌发率或阻碍幼苗生长发育[11]，使共生真菌技术还不能在附生兰类上有效运用[12]。当采用以上几种方式育苗时，铁皮石斛幼苗致死通常出现在适应环境的阶段，也即是移栽驯化期，而目前组培育苗作为铁皮石斛的工厂化生产的最适方式，这一特点极为明显。在大规模种植时，铁皮石斛对生长环境的适应性体现在幼苗驯化的完成，而驯化过程的成功则表现为幼苗成活率高、植株生长发育好，因此对驯化过程中植株生长动态变化的研究则有助于驯化完成。

本试验通过对铁皮石斛幼苗驯化期不同时间段不同部位生长发育状况的观测，研究铁皮石斛组培苗移栽驯化过程中幼苗生长动态变化，以为铁皮石斛组培苗在移栽驯化阶段制定适宜的栽培管理措施提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的铁皮石斛组培苗，来自贵州省平坝县贵州正茂生物农业开发公司科技示范园铁皮石斛种苗繁殖基地。组培苗经过1月的开瓶炼苗后，按照出苗标准分株出瓶种植，炼苗基质采用脱脂松树皮，出苗标准见表1，根据该标准选择试验用种苗。

1.2 幼苗移栽驯化生长动态调查

组培苗出瓶采用基质栽培后即进行观测，时间为2013年4月15日至2013年7月15日，此阶段为移栽驯化期。约20 d调查1次，按丛测量各指标，每丛约3～5株，随机抽取30株观测，对幼苗生长状态进行测量，测量项目为株高（茎基部到茎的最高点距离）、根长（每丛测量3～5根）、根粗、根数（每丛总数）、茎粗（茎最粗处）、茎节数、叶数、叶长宽比（每株最大叶的叶长与叶宽比值）、叶厚（最大叶中端最厚处）、叶色及生物量（根、茎、叶分开测定鲜重与干重）。其中株高、根长叶长与叶宽用直尺测量，精度0.1 mm；根粗、茎粗与叶厚用游标卡尺测量，精度0.01 mm；叶数与节数用计数法；叶色用2013版PANTON国际标准色卡GP1401测量，植株生物量用称重法，精度0.000 1 g。同时观察幼苗驯化情况，记录幼苗植株根系萌动、新叶萌发、出现新芽的时间。

1.3 数据处理

通过SPSS16.0统计软件对植株形态特征的差异用单因素方差分析和LSD多重比较法检验均值，生物量用t检验，显著性水平α=0.01及α=0.05；对株高、根长、根粗、根数、茎粗、茎节数、叶数、叶长宽比、叶厚9个指标进行主成分分析，特征根λc=0.8 ；作图采用Excel 2003。

2 结果与分析

2.1 铁皮石斛幼苗生长描述

在移栽驯化阶段，植株各部位均发生显著性变化，最初的10 d，茎叶失水萎蔫，叶片发黄或脱落，等适应环境之后根系萌动，地下部分生长；10 d后，地上部分开始营养生长，新叶展开，茎加粗，并分蘖新芽，叶色逐渐加深、浓厚，变化持续到驯化阶段结束（见表2）。

2.2 铁皮石斛幼苗生长动态变化

2.2.1 形态特征变化 在移栽的3个月中，叶数变化为4.9±1.43～5.6±1.28，而节数为5.6±1.19～5.9±1.48，均没有显著性差异，则未列入表3中，表3显示该阶段铁皮石斛形态指标发生显著性变化，其变化与时间呈正相关关系，株高、根粗、根数、茎粗及叶厚差异极显著，根长、叶长宽比差异显著。

2.2.2 植株各部位生物量分配关系 图1表明根、茎、叶的生物量分配比在移栽驯化阶段完成前后出现变化，根与叶所占比例减小，茎所占比例增大。其中，对于鲜重分配比，叶所占比例最大，但是由4月的0.464降低到7月的0.420，随着时间推移叶所占比例的减小较多，而根系变化平缓，茎增加较多，说明此阶段鲜重变化以茎的生物量积累为主；对于干重分配比，茎所占比例最大，由4月的0.397提高到7月的0.467，而叶的变化平缓，根系减小较多，说明此阶段根系干物质的积累速度要小于茎和叶。

2.2.3 植株根冠比关系 由图2可知，随着时间的推移，根冠比逐渐减小，4月与7月的根冠比分别为0.350及0.232，差异显著，说明在移栽驯化阶段，茎叶生物量的积累速度要大于根系，而根冠比较小，说明铁皮石斛试管苗的根系不发达，不抗旱。

2.3 移栽驯化影响因子分析

从表4可知，1～6主成分对应的λ值都大于0.8，表明这6个主成分得分的方差都大于1，其累计百分比达到84.802%，显示选取这6个主成分，即可描述铁皮石斛移栽驯化阶段的生长状况。

由表5可知，茎粗、根粗、叶厚在第一主成分上载荷较大，相关系数较高；叶数、节数在第二主成分载荷较大；根长、株高在第三主成分载荷较大；而叶厚在第四主成分的载荷绝对值较大，则负相关程度较高；根数、根长在第五主成分上载荷较大；株高在第六主成分上负相关程度较高。由于叶厚与株高在不同主成分间呈现正负两种相关性，因此在实际中，可不考虑其作为铁皮石斛移栽驯化的主要影响因子，而重点考虑茎粗、根粗、叶数、节数及根长5个指标。此外，根粗与叶数的公因子方差较小，在提取6个主成分时，这两方面的信息有较多损失。而方差贡献则反映对应主成分在描述铁皮石斛移栽驯化生长状态的重要性，显示茎粗及根粗可能是最优先考虑的因子。

3 讨论与结论

在驯化过程中，对于植株的形态特征变化可以看出，铁皮石斛对环境有一段适应期，表现在茎失水萎蔫，叶片发黄或脱落，之后再返青重新生长发育，而根系经过短暂休眠后也开始伸长生长。濮晓珍等[13]对铁皮石斛组培苗光合作用、根系活力的测定，显示了幼苗需要经过约20 d的适应期，植株才能继续生长，并逐渐提高植株活力及抗性，本研究的结果与其一致。由于没采集茎失水萎蔫及叶片脱落的数据，此次叶数与节数在测量中没有显著变化，但是在主成分分析中将叶数与节数作为影响铁皮石斛移栽驯化成功的主要因子则显示了这2个指标的重要性，这也体现了石斛种苗分级标准中将其作为考核指标的可靠性[14]。

对于植株根茎叶生物量分配的变化，通过测定鲜重与干重，发现叶片所占比例变化较大，可能是因为叶片含水量大，因此其鲜重分配比变化大，干重分配比较稳定，叶片厚度随时间逐渐加厚，也可验证其含水量的增大。而根冠比的降低，除了根系生物量积累慢于茎叶外，还可能与灌水量过大有关。陈连庆等[15]的研究表明苗期根系的抗旱，有利于提高根冠比，而Cassana等[16]的研究表明在水分胁迫下，叶面能显著地吸收水分与养分，比根系更加敏感。Bruijnzeel等[17]也提出了长时间的云雾利于降水以雾气的形式凝结于叶片上，再滴落至地面以供植物利用，将减少水分损失，因此采用喷雾灌溉，有可能利于铁皮石斛幼苗营养生长，根系强壮；而根系减少灌水，则有助于减少根系腐烂并促进根量增加，增加根冠比，利于植株后续发育。

主成分分析中选定茎粗、根粗、叶数、节数及根长5个指标，并重点考虑茎粗及根粗2个影响因子用于描述铁皮石斛移栽驯化的生长变化，说明幼苗加粗生长比伸长生长更显著影响此过程的完成，这与石斛试管苗定植成活以茎粗增加为标准之一的结论相符[18]。而研究表明石斛在出苗期、驯化期、生长期等不同发育阶段，不同生长指标的变化均有不同[19]，并最终影响其药用成分含量，因此在不同发育阶段，应考虑不同的生长指标对铁皮石斛产生的主要影响，考虑不同策略以利于其生长发育，达到优质高产目的。而对铁皮石斛组培苗移栽驯化阶段的生长主要影响因子的考虑，则利于提高组培苗的成活率，稳定植株后续营养生长。

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