白及种子直播繁育新方法

牛俊峰， 王喆之

(药用资源与天然药物化学教育部重点实验室， 陕西师范大学 生命科学学院， 陕西 西安 710119)



白及种子直播繁育新方法

牛俊峰， 王喆之*

(药用资源与天然药物化学教育部重点实验室， 陕西师范大学 生命科学学院， 陕西 西安 710119)

提出一种白及种子直播繁殖的新方法,该方法由种子活力测定、苗床整理、配制育苗基质、种子的处理、播种及壮苗步骤组成。结果表明：选择树皮粉、腐殖质、营养土、鸡粪和草炭土按体积比为15∶20∶8∶1∶5配成的育苗基质，控制空气温度20～35 ℃、湿度为60%～80%，在种子萌发不同阶段定期喷洒不同的营养液，种子萌发率可由自然条件下5%提升至69.7%±3.13%；播种180 d假鳞茎直径可达1～1.5 cm。本方法简单易行，出苗速度快，且克服了因种子细小、没有胚乳、在自然条件下极难萌发的困境，适合秦巴山区及以南的区域大规模种植白及。

白及； 快速繁殖； 直播技术； 活力检测

白及作为国家二级濒危药材，其野生资源越来越少，而需求量逐年递增(2014年白及鲜货的需求量已达到2 000 t以上)，因此解决白及资源短缺的问题，除了寻求替代品之外，最行之有效的方式是通过人工种植的方式[1]。白及的繁殖方式主要靠假鳞茎的分株繁殖，虽然本实验室已通过催芽方式[2]，大大提升了白及的发芽率，但仍存在无性繁殖系数极低的问题，难以形成产业规模。而白及果荚内存有种子3万～5万粒，自然条件下萌发率低(<5%)，能否通过提升萌发率使种子在自然条件有性繁殖长大成苗成为制约白及繁育的瓶颈。

本文通过对白及种子在大田内进行直播育苗，克服了种子细小、没有胚乳、在自然条件下极难萌发的困境，针对珍稀濒危药用植物特别是兰科药用植物资源再生过程中的种源问题，以珍稀濒危药用植物种苗快速繁育及优良种质资源收集筛选为重点，突破人工环境下白及微小种子高频萌发技术难题，并自主创新工厂化快速繁育关键技术体系，使白及种子萌发率从自然条件下的不足5%提升至70%，球茎的催芽系数由传统技术的1～3提升至4～5，将白及种植成本从现在的300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。本研究为白及繁育提供充足的种源,为白及快速有性繁殖开辟了一条新的途径，同时为其优良种质资源的保存和繁育提供了新的方法。

1　实验材料与试剂

1.1实验材料

选择陕西商洛小韩宇村白及(E：109°48′18″，N：34° 2′6″)种质进行种子直播。种质资源种植于西北濒危药材资源开发国家工程实验室种质资源圃，在白及开花后(4月底—5月初)通过人工授粉技术完成授粉，后选择果荚发育良好、胚龄为18～20周的白及果荚。在成熟期采收白及果荚，装入牛皮袋中阴干放置冰箱中冷藏保存以备后续实验。

1.2实验试剂

TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)，营养液(由实验室提供)，多菌灵(上海华农化工有限公司)，磷酸二胺，甲壳素、菌毒导抗剂(瑞士联邦化工集团有限公司)，敌虫威(威敌化学制剂公司)，树皮粉(发酵)，营养土，河沙 ，滑石粉，透明薄膜，草木灰。

2　实验方法

2.1检测白及种子的活性

白及大田直播时期选择4月上旬，首先通过TTC染色法[3]对种子进行活力检测。

2.2育苗基地的选择与整理

选择年降水量达到800～1 200 mm、年平均气温14 ℃以上且水源方便区域的田地搭建塑料大棚，将大棚内的土地耕耙至上虚下实、平整至无坷垃，起低垄做育苗池。育苗池宽150～200 cm，深20～25 cm，在池上平铺上塑料布，塑料布四周与土壤之间撒上杀虫剂。

2.3配制基质

为了筛选最佳育苗基质，本实验分别选取了发酵过的树皮粉与腐殖质、营养土、鸡粪、草炭土按照一定体积比混合，旨在通过观察不同比例配制基质上白及苗子的生长状况，进而选出最佳的基质体积配比(见表1)。

表1　不同育苗基质体积配比

基质与多菌灵按体积比为1 000∶5 充分混匀后装入育苗池中，向池中放水至基质彻底浇透，浸泡3～6 d。

2.4种子处理

保存的白及果荚剥开取出种子，将种子在0.5 mg/L的萘乙酸水溶液中浸泡5～12 h，取出用吸水纸吸干，将滑石粉与萘乙酸的质量比为10 000∶1混合物、种子按照体积比为50∶1 充分拌匀。

2.5播种及育苗

将拌好的种子播撒在育苗池上，播撒密度为3～5 g/m2，在育苗盘表面覆盖一层透明薄膜，播种一周后每隔3 d浇水一次，控制空气温度20～35 ℃、湿度为60%～80%，在种子萌发的5个阶段控制不同的湿度和定期喷洒不同的营养液。

2.6壮苗

待白及幼苗长出1片真叶，每周喷洒磷酸二胺水溶液2～3次，待白及幼苗长出2片真叶，将垄上的弓形塑料棚揭开1/3，1～2 d后揭开2/3，再过1～2 d全部揭开，每天早晚各喷水1次并保持大棚内通风，空气温度超过35 ℃给大棚搭上双层遮阳网，大棚内每月喷洒青霉素1次；待白及幼苗长出4～5片真叶，每隔15 d喷洒营养液(甲壳素与菌毒导抗剂按照体积比为2∶1混合)1次。

2.7直播苗翌年移栽技术

将通过大田直播倒苗后的白及假鳞茎通过播撒的方式移栽至河沙、腐殖质与发酵过的鸡粪按体积比为3∶3∶1的基质上，控制大棚内的温度为20～25 ℃、相对湿度为40%～60%，每隔15 d交替喷洒磷酸二氢钾水溶液和尿素水溶液1次。

2.8大规模育苗与规范化种植

对本研究所筛选的优良种质，通过白及种子直播繁育技术体系，指导部分中药材种植企业和药农大规模繁育白及种苗和规范化种植。

3　结果与讨论

3.1TTC染色结果

采用TTC染色法，对冷藏保存5个月的白及种子进行活力检测，通过颜色变化能更好反映种子活力。通过对种子胚的颜色变化进行计数分析，得出种子活力为83.38%±11.04%，染色结果照片见图1。白及种子细小、无胚乳，只有发育不完全的胚和一层由单细胞组成的种皮。

图1　白及种子TTC染色图

3.2不同基质种植结果

参考兰科植物萌发过程[4]，白及种子在萌发过程中分为5个阶段：1)种子吸水，胚膨大突破种皮，出现假根；2)胚继续变大，假根继续增多；3)原球茎，叶原基形成；4)真叶伸长，原球茎继续膨大；5)根出现。前期白及萌发的关键问题是在各个阶段的吸水率及营养供给问题，不同阶段吸水率及营养需求不一样，我们设计了针对白及前期育苗的育苗盘[5]，在前期进行了相关研究。

通过在不同基质上进行白及直播实验，15 d左右种子萌发至第1～2阶段，即种子发生吸胀作用。在第21天时，种子萌发至第3阶段，种子变绿，叶原基形成。在第45天时，萌发至第4～5阶段，叶原基继续生长，长出第一片真叶且须根出现，不同阶段基质的吸水率及营养参照前期结果[6]。在白及种子萌发至4～5阶段统计白及出苗结果。

本实验以出现一片真叶且出现须根标记为正常萌发，反之记为非正常萌发，进而统计萌发结果。通过统计直播45 d之后的发芽结果，基质A的萌发率(69.7%±3.13%)显著高于B(55.9%±3.06%)和C(61.5%±2.19%)，因此通过不同基质筛选出最佳直播基质为A，对比结果如图所示2。

图2　不同基质发芽率结果

*表示差异显著(P<0.05),**表示差异极显著(P<0.01)

3.3最佳基质直播105 d结果

为了更好地反映白及直播育苗技术，本研究分

别选取了直播105 d植株生长图。最优基质A直播105 d后，白及出苗相对整齐，植株个体较大，均长出2～3片真叶，株高约6 cm，此时长势较快，植株健壮，植株生长情况见图3。

图3　基质A直播105 d植株图

3.4最佳基质直播180 d结果

通过本实验室直播体系研究，直播180 d后，植株均长成4～5片真叶，植株个体为10～15 cm，植株根须发达，假鳞茎1～1.5 cm，苗子可以作为成品苗进行移栽。具体结果见图4。

图4 基质A直播180 d植株图

白及的大田直播体系是在“白及的温室直播繁育方法”研究成果[6]上，首次将直播技术成功运用于大田中[7]，本技术体系大大降低了白及种子在自然条件下萌发所需要的各种条件，为白及优良种质资源的保护提供了一种新兴的人工种植方法。

3.5直播苗翌年移栽结果

白及假鳞茎播撒120 d后，植株长出4～5片叶子，植株高度普遍超过12 cm，且播撒180 d后，假鳞茎直径普遍可以达到2 cm 以上，结果见图5。

通过“白及种苗移栽方法”[8]的实施，缩减了白及直播苗在移栽过程中耗时费劲、对种苗根系损伤严重的现状。采用本移栽方法，白及出苗率高且植株生长迅速，能在短时间内完成白及直播苗的大规模移栽，具有生产与经济上的双重意义，可以对筛选的优良种质进行有效的保护。

图5　直播苗移栽180 d图

3.6大规模育苗与规范化种植结果

本方法解决白及种子在自然条件下难以萌发、发育周期长的问题，将种子萌发率提高至70%，将白及种植成本从现在的300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。同时本方法采用有性繁殖的方式，使后代具有更强的生活力和较强的环境适应能力。

通过实验室对白及“大规模育苗与规范化种植技术体系”已在西北濒危药材资源开发国家工程实验室合作基地广泛推行，分别在陕西汉中、安康、商洛和云南普洱4市6家企业建立白及直播育苗基地20 000 m2，年可育苗1.2亿株，建立白及规范化种植基地333.3 hm2。图6为大规模直播育苗，图7为规范化种植结果。

图6　大规模直播育苗

图7　规范化种植育苗

4　结论

针对优良白及种质的保存与繁育技术，本研究攻克了白及种子直播萌发技术，解决了白及自然条件下繁殖率低的难题。白及果荚在冷藏5个月后，其活力为83.38%±11.04%，筛选出树皮粉、腐殖质、营养土、鸡粪和草炭土体积比在15∶20∶8∶1∶5为最佳育苗基质。通过控制不同阶段需要的吸水率和营养需求，通过大田直播45 d，种子的萌发率为69.7%±3.13%；在直播180 d后，苗子均长成4～5片真叶、植株个体为10～15 cm、植株根须发达、假鳞茎约1～1.5 cm，可以作为成品苗进行大田移栽。将第一年倒苗后的假鳞茎翌年进行移假鳞茎栽，120 d后，植株长出4～5片叶子、高度普遍超过12 cm，在播撒180 d后，假鳞茎直径普遍可以达到2 cm 以上。

本技术体系大大降低了白及种子在自然条件下萌发所需要的各种条件，为白及优良种质资源的保护提供了一种新兴的人工种植方法。种子在自然条件下萌发率提高至70%，而且在生产上将种植成本从300 000元/hm2降低至9 000元/hm2。同时,本技术体系采用有性繁殖的方式，使后代具有更强的生活力和较强的环境适应能力。

利用已建立的育苗技术体系，每年指导中药材种植企业和药农大规模繁育优良性状白及种苗1.2亿株，解决了白及种苗极缺的现状并保护了白及野生资源免受进一步破坏。

[1] 黄璐琦, 肖培根, 王永炎. 中国珍稀濒危药用植物资源调查 [M]. 上海:上海科学技术出版社, 2012.

[2] 王喆之，牛俊峰，肖娅萍,等. 一种白及的催芽方法：201410004870.6[P].2015-07-08.

[3] MIKULA A, NIEDZIELSKI M, RYBCZYSKI J J. The use of TTC reduction assay for assessment ofGentianasp. cell suspension viability after cryopreservation [J]. Acta Physiologial Plantarum, 2006, 28:315-24.

[4] TAN X M, WANG C L, CHEN X M, et al. In vitro seed germination and seedling growth of an endangered epiphytic orchid,Dendrobiumofficinale, endemic to China using mycorrhizal fungi (Tulasnellasp.) [J]. Scientia Horticulturae, 2014, 165: 62-68.

[5] 王喆之, 牛俊峰, 肖娅萍,等. 一种兰科植物育苗装置： 201410448567.5[P].2014-04-23.

[6] 王喆之, 牛俊峰, 肖娅萍,等. 白及的温室直播繁殖方法：201310337879.4[P].2015-03-04.

[7] 王喆之, 牛俊峰, 肖娅萍,等. 一种白及的繁殖方法：201310336950.7[P].2014-07-23.

[8] 王喆之, 牛俊峰, 肖娅萍,等. 一种白及种苗的移栽方法：201410005079.7[P].2015-05-20.

〔责任编辑王勇〕

The new direct seeding and breeding method ofBletillastriata

NIU Junfeng, WANG Zhezhi*

(Key Laboratory of Ministry of Education for Medicinal Resources and Natural Pharmaceutical Chemistry, School of Life Sciences, Shaanxi Normal University, Xi′an 710119, Shaanxi, China)

This research reported a new method about direct deeding and breeding ofBletillastriatawhich includes measure the seed vigor, settle seedling bed, prepare the seeding substrate, dispose of the seeds, sowing, cultivating seedings and strong seedlings. The research established “The direct seeding and breeding method ofB.striatain farmland”, prepared substrate consisted of bark meal, humus, nutrient soil, manure and peat with the volume ratio of 15∶20∶8∶1∶5. Keeping air temperature of 20～35 ℃, humidity of 60 to 80%, spraying different nutrient solution in different stages of seed germination regularly, the seed germination rate increased from 5% to 69.7±3.13%. The false bulb diameter was 1～1.5 cm after breeding 180 d. This new method is simple and the seedling emergence is fast, which overcomes the difficulty of germination under natural conditions due to small seeds and no endosperm. It is suitable for large-scale cultivation ofBletillastriatainthe Qin-ba Mountain areas.

Bletillastriata； intermediate propagation； direct seeding； seed vigor test

1672-4291(2016)04-0083-04

10.15983/j.cnki.jsnu.2016.04.346

2016-02-25

国家“十二五”科技支撑计划(2011BA106B06)

王喆之，男，教授，博士生导师。E-mail: zhezhiwang@snnu.edu.cn

O643.1

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