蝴蝶兰种质资源圃建设综述

2019-04-01王锡巧彭宝富廖庆华金星

现代园艺·综合版 2019年2期

王锡巧彭宝富廖庆华金星

摘要：蝴蝶兰种质资源是我国蝴蝶兰实现自主发展的物质基础，是蝴蝶兰产业健康和可持续发展的重要保证。阐述了国内保护种质资源的相关政策以及国内蝴蝶兰种质资源圃的建设现状，分析了蝴蝶兰种质资源圃建设中存在的问题，并提出对蝴蝶兰种植资源圃建设中的建议和展望，希望给蝴蝶兰的种质资源保护工作一些参考。

关键词：蝴蝶兰;种质资源圃;活体保存航天育种

蝴蝶兰是兰科蝴蝶兰属植物，为单茎生附生性兰花[1]。茎短，叶大，花朵1至数枚，拱形，花大，花姿优美，颜色华丽。被誉为“兰花皇后”[2]，因其形态优美，气质高雅，花期长等特点而深受花卉市场欢迎[3]。随着人们对生活质量的要求越来越高，对花卉乃至对蝴蝶兰的需求量越来越大，这个因其技术性而被成为花卉产业中的“IT产业”——蝴蝶兰产业呈现出巨大的发展潜力和竞争力[4]。

兰花产业作为继一品红后的世界上第二大花卉产业，而在八大兰属中真正形成专业化、规模化、商品化生产的只有蝴蝶兰。而且蝴蝶兰在我国花卉销售市场中，特别是在年宵市场中多年来稳居第一位，并且其销售量逐年上升。2017年全国蝴蝶兰销量约6000万株，同比增长20%，其中年宵期间销量近2000万株，年宵均价为34.5元/株，广东年宵期间蝴蝶兰的销量约为800万株，占全国蝴蝶兰年宵的40%，均价为38.5元/株。与往年同期相比，销量与价格均有所增长[5]。而2008年全国蝴蝶兰年宵销售量仅为900万株，可见我国蝴蝶兰产业呈现出快速的发展势头，并且有着广阔的发展空间和前景。

蝴蝶兰种质资源是一个企业乃至行业发展的核心和关键，品种资源是极具战略性的资源。然而在过去20年间已经商品化生产的蝴蝶兰作为商品，其个别品种可能因为市场的喜好而被忽视甚至流失，给我国蝴蝶兰产业造成巨大损失。现如今各蝴蝶兰生产企业间的竞争实际上是种质资源在质量与数量上的竞争，谁拥有的资源越多，育种主动权就越大。蝴蝶兰种质资源保护对于蝴蝶兰产业的健康发展有着至关重要的意义。

1 国内种质资源保护相关政策

种质资源是育种工作的物质基础，更是农业健康发展的保证。我国的种质资源保护工作始于“七五”，至今仍被列为国家技术攻关项目。我国的种质资源保护工作起步虽晚，但却行动有效，在短短的十几年里建立起了一批国家种质资源库。

近年来，随着种质资源的越来越受关注，关于种质资源保护被密集地写进各级政府的发展规划中。并为优质企业提供土地、设备、技术支持、人才引进和资金投入等方面的利好，推动“产学研相结合，育繁推一体化”的实现。鼓励和支持新品种的引入。

全国农业现代化规划（2016-2020年）中提到加强种质资源普查、收集、保护与评价利用，并在此基础上利用育种技术培育优良品种，保护国家种业安全。规划更是将现代种业建设工程写人创新强农重大工程一栏，要求完善种质资源保护利用体系，建设一批国家种质资源库（圃）。深圳市现代农业发展“十三五”规划中提出要完成现代种业体系建设，其中一点就是加强种质资源的保护和利用，实现重要种植资源的收集、筛选、鉴定和保存。强调通过政策引导，推动科研机构和高科技农业企业合作，促进种质资源共享和挖掘利用。建立健全种质资源知识产权保护和安全评价制度。福建、广东等省的农业发展规划中对植物种质资源的保护工作规划也有一定篇幅的阐述。可见各级政府对种质资源重视程度之深。目前已建成的植物种植资源圃主要以粮食、蔬菜、林木、果树等粮食作物和经济作物为主，而蝴蝶兰作为一种极具发展潜力和竞争力的花卉，其种质资源是我国实现蝴蝶兰自主发展的基础，其保护工作也正在引起更多的关注和得到更大程度的推进。

2 蝴蝶兰种质资源保存的形式

蝴蝶兰种质资源由70多个原生种以及近31818个杂交种组成，其中杂交种又包含了中间杂交品种、属间杂交品种等[6]。

蝴蝶兰种质资源的保存主要有栽培保存、离体保存（無菌保存）和花药保存等形式。栽培保存则是在温室中对收集保存的品种材料进行种植保存，通过采取造册登记、严格日常养护管理等措施，使资源圃中保存的种质材料维持较好的生长状态。但通常随着栽培对间的延长，则要求对植株采取更加精细的栽培管理措施，以使材料维持较好的生长状态。栽培保存能够保留原有品种的绝大多数遗传信息，同时便于进行开展各种调查和试验[7]。栽培保存所要求条件较低，便于实施。但存在投入较高，成本大，易受病虫害与病毒感染以及材料活力衰退等问题困扰。

离体保存则是对要保存的品种植株切取花梗、叶片等材料，用特定配方的培养基和培养条件，诱导外植体材料形成试管苗并进行保存。离体保存具有占用空间小，保存条件可控性较高，不存在病虫害问题，保存成本低等优点。但离体保存最大的问题在于对保存材料变异率的控制。李军等[8]通过对28个品种（系）离体保存变异情况进行研究发现，保存时间为3年内的材料，在变异品种（系）的比例以及变异苗数的比例均不高，能够较好保持原有品种（系）的特性。因此进行离体保存之前应挑选性状稳定的材料。

综合栽培保存和离体保存的优点和缺点可以发现，较为理性的蝴蝶兰种质资源保存方式是将上述2种方式进行结合。通过栽培保存的方式为离体保存提供稳定保存品种特性的材料，为离体保存材料的更新提供保障。另一方面通过离体保存节约种质资源圃所需要的空间、人员等投入，同时也能够为所栽培的种质材料提供更新换代的材料。

除了栽培保存和离体保存外，李军等[8]也对以花药的形式进行蝴蝶兰品种资源的保存进行了探索。有关结果表明，蝴蝶兰花药能够在0℃下保存至少1年，并且解冻后仍能保持正常的育性。适合对杂交父本种质资源进行保存，有着操作简单，成本低廉的优点。可以作为蝴蝶兰种质资源保存的一种补充形式。

随着基因工程技术的进步，以DNA的形式对种质资源进行收集和保存也成为种质资源保存的一种形式。由于DNA所包含遗传信息的全面性，且DNA在-20℃乃至-80℃的保存期限较长，以DNA形式进行种质资源的保存能够极大节省空间。随着蝴蝶兰基因组研究的不断深入和推进以及转基因技术的广泛应用，DNA种质资源能够为通过转基因手段选育蝴蝶兰新品种提供丰富的原材料。华大基因是全球最大的测序机构，拥有人类基因组数据一度占全球的近50%，拥有超过70%的全球农业基因组数据，2016年8月，由华大团队建设和管理的国家基因库正式面世，不仅仅收集和保存了基因资源，还让资源得到充分共享lmo但以DNA形式保存种质资源有着技术要求高，种质资源应用途径有限等局限。

3 国内蝴蝶兰种质资源圃的建设现状

蝴蝶兰种质资源的保护是一项长期、收益慢的工作，一般企业无法承受收集、保存所需的精力以及其他资源需求。所以蝴蝶兰的保护工作包括种植资源圃的建设大多还是在政府部门或资金雄厚的企业的主导下进行。

台湾糖业研究所自1986年开始了蝴蝶兰的研究和培植，为改良品种而积极收集蝴蝶兰种质资源，建立蝴蝶兰专属种质资源圃，在收集、保存的同时陆续从杂交后代中筛选出优良单株作为杂交亲本。至今已经收集记录在案的50多种原生种中的42种中，保存1883个杂交亲本[10]。

广东名优花卉种植资源圃的兰花种质圃有2960m²，温室大棚930m²，主要用于建立蝴蝶兰杂交育种体系，包括亲本选配，杂交，无菌播种，分离群体培育，单株、株系、品系和品种选择。直至2016年10月份已收集保存各类兰花资源1400份，其中蝴蝶兰收集保存421份、9532盆，并选育出8个品种通过广东省农作物品种审定，12个杂交种在英国皇家园艺学会登录。记录兰花资源692份的26个主要性状的17992个数据[11]，汕头市农业科学研究所自1999年起收集和保存生产上已有的蝴蝶兰品种（系）440份，还保存自主创新种质资源（杂交育种中间材料）310份[7]。

广西壮族自治区农业科学院生物技术研究所针对广西兰花产业规模小、品质差、技术含量低等主要问题建设蝴蝶兰资源圃，利用以芽繁芽离体繁育及高海拔催花的技术原理，通过对蝴蝶兰种质资源收集、筛选和开发，收集并保存了国内外蝴蝶兰品种82个，筛选出优势品种9个，建立了广西首个蝴蝶兰种质资源圃[12]。

深圳市农科植物克隆种苗有限公司作为蝴蝶兰生产单位也建立了蝴蝶兰种质资源圃，收集和保存了127个品种共计635份蝴蝶兰种质材料，其中包括10个航天搭载蝴蝶兰品种。利用资源圃中保存的资源，深圳市农科植物克隆种苗有限公司开展了系列蝴蝶兰新品种选育工作。

此外，漳州钜宝生物科技有限公司等单位也都建立起了自己的蝴蝶兰种质资源圃，并利用资源圃的资源，培育筛选出优势品种。

4 关键技术的应用

4.1 种质资源的鉴定

由于我国蝴蝶兰种质资源的保存缺乏权威且统一的依据，科研院所以及生产机构之间缺乏交流，不同机构之间所保存的蝴蝶兰种质资源可能存在同种异名或者同名异种的情况。而传统的蝴蝶兰种质资源分类主要依赖花朵颜色、花瓣形状、叶片形状、花梗长度等形态学特征进行分类，对于性状相似的品种难以进行鉴别。庄舒婷等（利用RAPD与ISSR分子标记技术鉴定台湾蝴蝶兰及菲律宾蝴蝶兰物种）利用RAPD和ISSR分子标记技术对台湾白花蝴蝶兰（Ramabilis）和菲律宾白花蝴蝶兰（P.aphrodite）进行鉴别，发现2个品种在分子标记上存在明显的差异。因此如果在蝴蝶兰种质资源材料引入前能够对品种资源利用分子标记的进行鉴定和评价，将有效避免资源圃中“同物异名”和“同名异物”的情况发生，大大节约蝴蝶兰种质资源保存的投入和成本。根据谢启鑫等的研究，利用ISSR分子标记种质植株，分析ISSR扩增出的谱带，可鉴定品种间的亲缘关系[13]。此外，如果能够建立全国统一的DNA指纹库，则更加有利于我国蝴蝶兰种质资源的保存和利用。

根据陈玉水的相关概述，蝴蝶兰的ADF技术可用于区分蝴蝶兰原生种或栽培种，可用作品种鉴定的依据[14]。

4.2 种质资源的信息化管理

种质资源的登记应用上，宋倩等开发出基于二维码的兰科植物资源圃信息管理系统，一方面该系统可通過二维码识别设备对兰科植株的相关信息进行扫描和查询，实现资源的实时跟踪管理、数据获取与维护更新。另一方面，该系统具有预警功能，能够根据上一年度的植物的病虫害信息预警做好防治工作和预示植物生长阶段，方便工作人员根据反馈信息有计划地开展工作[15]。

4.3 创新育种方式

蝴蝶兰发现已经有193年，蝴蝶兰的育种也有130多年的历史[16]。目前蝴蝶兰的育种方式主要有杂交育种、诱变育种以及基因工程育种。

杂交育种手段是目前蝴蝶兰最常见也是最主要的育种手段，通过杂交育种手段产生了大量的蝴蝶兰新品种。蝴蝶兰杂交育种要经历引种、检测、杂交和选种等过程，周期可长达7～9年。按杂交亲本的亲缘关系来分，杂交育种可分为种内杂交、种间杂交和属间杂交等。据RHS资料显示，2003年12月31日通过国际兰花杂交育种登录的蝴蝶兰杂交种数量为23999个，到2013年12月31日，该数量达到31818个，年均增加7819个，可见杂交育种为蝴蝶兰新品种的选育作出了巨大的贡献[17]。

诱变育种是指利用物理或化学手段诱使育种材料产生遗传物质变异或者改变染色体数目进而改变品种性状。物理诱变主要是利用⁶⁰Co对育种材料进行照射，诱使材料遗传物质发生变异。除了辐射诱变之外，航天育种也是蝴蝶兰物理诱变的另一途径。航天育种主要是利用返回式航天器或者高空气球等手段对蝴蝶兰果荚、丛生芽、原球茎等材料进行搭载，借助宇宙空间高真空、强宇宙射线辐射、微重力等因素，诱使搭载材料发生变异，返回地面后选育出新品种。与常规杂交育种相比，航天育种变异幅度大、变异率高，有效缩短了蝴蝶兰选育周期，提高新品种选育效果。能够在较短时间内选育出观赏性高、适应性强、开花性好、花期长等具市场竞争力的太空蝴蝶兰新品种。如深圳市农科种苗克隆有限公司通过航天育种先后选育出“航蝴1号”“航蝴2号”蝴蝶兰新品种。除了物理因素外，利用化学诱变剂诱使育种材料产生变异也是诱变育种的一个途径。如秋水仙素处理可以诱使蝴蝶兰染色体发生加倍，进而形成多倍体。除了秋水仙素外，甲基磺酸乙酯（EMS）和叠氮化钠（NaN₃）也是常用的化学诱变剂[17]。台湾糖业研究所利用生物技术，开创引入其他有用基因的原生质体分离、融合和培养的育种技术，利用染色体加倍技术获得同源四倍体作为杂交亲本，选育新品种。

随着基因工程技术的诞生和快速发展，为加强蝴蝶兰新品种选育的目的性和针对性，加速新品种选育进程，提供了新的有力的工具。基因工程技术最显著的优势是能够突破品种乃至物种间的限制，可以非常有针对性地对原有品种进行改造，对于常规育种手段难以解决蝴蝶兰的香味、特殊花色以及抗性等方面的改进将有极大的潜力。此外，运用基因工程技术进行新品种选育也能够明显缩短选育周期。

5 存在的问题

5.1 科研技术投入不够

这方面的投入体现在科研人员的培养、研发技术和资源圃的硬件建设，我国蝴蝶兰产业还处在产学研工作的初期，高校仍然无法为创新育种提供大量优秀对口人才，在育种方面，分子育种等新技术由于其高要求性只被少数有条件的企业或团队应用;园圃的硬件建设上，无法实现信息化和自动化，运营上仍然需要投人较多的人力。

5.2 稀有蝴蝶兰种质资源来源困难

很多蝴蝶兰品种是我国国内所不具有的，但由于我国的品种权工作才在起步阶段，担心遭受侵权，很多拥有种质资源的单位都不愿意输出，造成我国某些种质资源的空缺。

5.3 园圃规划不合理、种质资源登记管理滞后

无法满足数量日益增长的蝴蝶兰种质所需资源和更新换代的需求。

5.4 传统蝴蝶兰育种周期长

育成一个新品种需要8～10年时间，而且耗费大量的人力、物力，是个投资大、耗时长、见效慢的工程。

5.5 种质资源利用有待加强

目前蝴蝶兰种质资源主要由科研机构收集和保存，企业对种质资源保存力度有待加强，主要原因是蝴蝶兰种质资源保存难度大、投入资源和成本高，企业收集和保存种质资源的意愿不强。

6 建议与展望

6.1 加强交流合作

建设方应加强与蝴蝶兰生产企业的合作与联系，做好市场上存在的蝴蝶兰的调查、收集、保存工作;调查生产企业生产实际并有针对性地解决保护和利用的关键技术。可通过举办相关的博览会议和学术研究，加强与热带国家或亚热带国家及国内的相关企业单位的交流与合作，实地收集，引进外来种质。同时政府方面应加大品种权的保护力度，释除品种输出方的相关忧虑，从而拓宽种质来源渠道。

6.2 鼓励创新育种

建设蝴蝶兰种质资源圃的目的不仅在于保护蝴蝶兰品种，还是为了能够充分利用所保存的种质资源创造出更多的优秀资源和效益。所以在资源保护的同时“育、繁、推”各步骤都不能少。深圳市农科植物克隆种苗公司利用航天育种选育出具市场竞争力的太空蝴蝶兰品种，然后结合植物克隆技术，实现太空蝴蝶兰的产业化发展，借助互联网平台与公司自身优势，加速太空蝴蝶兰的市场化进程。

在政府鼓励创新育种的当下，应该积极盘活种质资源圃中的蝴蝶兰种质资源，目前蝴蝶兰的创新育种方式主要有分子设计育种和航天育种，利用新型育种和杂交育种的方式选培出更多蝴蝶兰新品种。另外，应加强企业与高校、研究单位合作以实现种质资源信息的共享以及育种材料之间的互通，培养蝴蝶兰产业所需的优秀人才。同时将科研成果更快地推向市场，产生经济效益。

6.3 完善种质鉴定体系

利用新型鉴定体系和技术，如新技术ISSR分子标记和ADF技术[18]，对引入的种质进行精确的品种鉴定，做好登记入库，归类整理等工作;注重鉴定的专业技术人员的培育。

6.4 管理信息化、智能化

信息化农业是发展趋势，种质品种的登记、管理信息和预警等动作应该依托于信息技术。通过利用多种现代科学技术对蝴蝶兰种质资源圃进行管理和维护，以更好地保存好资源圃中的种质资源，并实现种质资源圃的高效运作。其中包括了蝴蝶兰种质资源人库的信息化登记，资源圃温度、湿度、光照的自动化控制，并且建立资源圃环境参数的检测、记录和预警系统等，目的就是要最大限度让资源圃中的种质材料保持最佳的生长状态，维持其活力，以便日后作为杂交育种亲本或者作为诱变育种材料的利用。

7 总结

对蝴蝶兰种质资源的保护将为我国蝴蝶兰产业的可持续发展保驾护航，在建设其种质资源圃中，应该更加体现专业化、精细化和创新性，实现“收集，保存，选育，推广”的良性循环。建立起来的蝴蝶兰种质资源圃应该为最大程度利用资源的目的服务，在保存的基础上加以利用，选育出高质量的新品种，对于满足蝴蝶兰市场日益增长的需求和不断提高的品种要求，对于满足我国蝴蝶兰产业的稳定发展有着重要意义。在保证双方权益的情况下，合作与交流、引入和分享都是必要的。随着各地政府植物种植资源的重视和蝴蝶兰本身的重要性，蝴蝶兰的保护工作将被继续推进，综述希望能为蝴蝶兰的种质资源圃或其保护工作起到一定的参考作用。

参考文献：

[1]李军，许大熊，张秀珊，等.蝴蝶兰种植资源保存技术研究初探[J].广东农业科学，2010（7）：69

[2]黄泽华.洋花皇后蝴蝶兰[J].兰花新谱，2001（1）：86.

[3]杜君，王利民，孟月娥，等.我国蝴蝶兰产业的发展现状及对策研究[J].北方园艺，2015（9）：172-175.

[4]武爱龙.蝴蝶兰仍有很大的市场发展空间[J].中国花卉园艺，2014，（7）：30-32.

[5]中国花卉协会，2018年花卉产销形势分析大会，https：//mp.weixin.qq.com/s/ZNKJ0Sa-sukq-7-30fBJQ.

[6]朱根发.蝴蝶兰种质资源及杂交育种进展[J].广东农业科学，2015（5）：31-38.

[7]陈和明，朱根发，廖飞雄，等.广东省兰花种质资源的收集保存和评价利用[J].广东农业科学，2007（6）：27-29.

[8]新浪科技，中国首个国家基因库为什么建在深圳.2016.9.http：//tech.sina.com.cn/d/2016-09-19/doc-ifxvyqvy6758669.shtml

[9]许申平，张腾飞，廖飞雄等.蝴蝶兰种质资源与育种研究[J].中国园艺文摘，2010（5）：27-30.

[10]科技管理处.广东名优花卉种质资源库（圃）.广东省农业科学院，2016.10

[11]南宁市科学技术局.蝴蝶兰种质资源的收集、优良品种繁育及示范推广.2011，4