全 文 ：　[收稿日期] 　2010-12-15;2011-04-18修回
　[基金项目] 　国家科技支撑计划项目“淫羊藿 、白及 、金钗石斛 、杠板归 4种药材野生保护抚育关键技术研究及应用示范”(2009BAI74B02-
2);贵州省科技支撑项目“贵州兰科植物多样性资源保护评价与可持续利用技术研究”[ 黔科合 SZ 字(2009)3001] ;贵州省科学
技术基金“贵州药用兰科植物多样性资源调查与可持续利用评价”[ 黔科合 J字(2008)2268] ;贵州省农科院专项“马鞭石斛资
源收集与优良种质筛选关键技术研究”[ 黔农科院专项(2009)029] ;黔农科院人才启动项目“贵州野生兰科药用植物资源调查
与保护研究”[ (2008)003]
　[作者简介] 　吴明开(1970-),男 ,副研究员 ,从事喀斯特地区药用植物资源多样性保护与利用研究。 E-m ail:by wm k1999@163.com
　＊通讯作者:刘作易(1959-),男 ,教授 ,从事微生物学研究。 E-mail:liu zuoyi@yah oo.corn.cn
[ 文章编号] 1001-3601(2011)06-0346-0019-04
3种兰科植物种胚的形态发育特征观察
吴明开1 , 李 晶1 ,2 , 沈志君1 ,3 , 刘作易1＊
(1.贵州省农业生物技术重点实验室 , 贵州省现代中药材研究所 , 贵州 贵阳 550006;2.西南大学 园艺园林
学院 , 重庆 400715;3.贵州师范大学 生命科学学院 , 贵州 贵阳 550006)
　　[摘　要] 为更好地保护利用濒危药用兰科植物 ,并对其进行组培快繁及工厂化育苗 ,对兰科植物白及
属黄花白及 、石斛属流苏石斛 、独蒜兰属独蒜兰种胚的形态发育进行了显微观察研究 ,并比较了其异同点。结果表明:流苏石斛种子在培养基上萌发所需时间较长 。黄花白及种胚先变绿后突破种皮 ,主要从种子的一
侧突破种皮 ,少数种子从种皮的一端突破种皮;独蒜兰的种胚发育有 2种方式:大部分先变绿后突破种皮 ,少数突破种皮后变绿 ,种胚突破种皮主要从一端突破种皮 ,也有从一侧突破种皮的;流苏石斛种胚的发育方式
和独蒜兰一样 ,但种胚从种皮的一端突破种皮 。3种种子主要是通过原球茎途径分化成苗。[关键词] 种胚;形态发育;兰科植物[中图分类号] S682.31 [文献标识码] A
Observation on Morphological Development of Seed
Embryo in Three Orchid Species
WU Ming-kai1 , LI Jing1 , 2 , SHEN Zhi-jun1 , 3 , LIU Zuo-y i1＊
(1.Guizhou Institute of Modern Chinese Medical Materials , Guizhou Key Laboratory of Agricultural Biotechnology ,
GuizhouAcademy of Agricultural Sciences , Guiyang , Guizhou 550006;2.College of Horticulture and Landscape
Architecture , Southwest Universit y , Chongqing 400715;3.School of Li f e Sciences , Guizhou Normal University ,
Guiyang , Guizhou 550001 , China)
　　Abstract:Microexaminations we re carried out and the similarities and differences we re compared on
the seed embryo development of Three genera of orchid Blet il la ochracea , Dendrobium f imbriatum , and
P leionebulbocod ioides to conserve the endangered medicinal o rchid , to propagate by tissue cul ture , and i ts
indust rial seedling g row ing .The results show ed that D.f imbriatum took longe r time for it s seed
germination on culture media.Seed embryo of B .ochracea turned g reen fi rst and then broke through the
seed coat , mainly f rom one side of the seed , few er f rom one end of the seeds.There w ere tw o w ay s of seed
embryo development for P.bulbocodioides , mainly turned green fi rst and then broke through the seed
coat , few er turned g reen af ter broke through , seed embryo broke through from one end of the seed , some
from one side.The seed embryo development of D.f imbriatum was sim ilar to P.bulbocod ioides , but i ts
seed embryo broke through from one end of the seed.The w ay of differentiation into seedling s of the T hree
kinds of orchid seeds w as f rom the development of protocorms.
Key words:seed embryo;morpholo gical development;orchid
　　兰科是种子植物最大的科之一 ,世界约有 800
属 2.5万种[ 1] 。野生兰科植物形态变异多样 ,在植
物界的系统演化上属于最进化 、最高级的类群 ,是生
物学研究的热点类群之一[ 2] 。白及属(Blet il la)、石
斛属(Dendrobium)、独蒜兰属(P leione)中的很多种
类具有很高药用价值 ,市场需求巨大。在经济利益
的驱动下 ,近几十年来野生兰科植物资源遭到毁灭
性的采挖 ,致使全世界所有野生兰科植物均被列入
《濒危野生动植物物种国际贸易公约》的保护范
围[ 2] ,开发利用是对珍稀濒危兰科药用植物一种更
为有效的保护。兰科植物有地生 、附生及腐生等多
种生态类型 ,白及属的黄花白及(B let i lla ochracea)
为地生 、石斛属的流苏石斛(Dendrobium f imbria-
tum)为附生 、独蒜兰属的独蒜兰(P leione bulboco-
dioides)为半附生类型。兰科植物种子结构简单 ,
几乎没有贮藏营养物质 ,而且种子也未发现有贮藏
营养物质的组织 ,在自然条件下很难萌发 ,并且幼苗
生长缓慢[ 3] 。近年来 ,开展了大量兰科植物无菌播
种与组织培养研究 ,可以在短时间内获得大量的实
生苗 ,是一种快速有效扩繁手段 。黄花白及 、独蒜
兰 、流苏石斛 3种兰科植物的无菌培养条件 、组培快
繁 、种胚发育形态等方面也分别开展了研究[ 4-6] 。但
　贵州农业科学　2011 , 39(6):19 ～ 22　Guizhou Ag ricultural Science s
对这 3种兰科植物胚发育形态的种间差异和亲缘关
系的研究等未见报道 。为此 ,笔者通过对兰科植物
不同属 、不同生态类型的 3种植物黄花白及 、流苏石
斛和独蒜兰种子的结构 、胚的发育以及种子萌发过
程中的形态发生进行显微观察 ,以期从胚的水平了
解这 3种兰科植物的亲缘关系 ,探讨兰科植物中不
同属 、不同生态类型的种子无菌萌发特性与适宜的
培养条件 ,为濒危药用兰科植物的组培快繁及工厂
化育苗提供依据 ,解决种苗供给这一生产发展中的
“瓶颈”问题 ,以便更好地保护利用濒危兰科药用植
物。
1 材料与方法
1.1 材料
试验采用黄花白及 、流苏石斛 、独蒜兰[ 7]未开裂
的种子作为外植体 ,均采自贵州省农业科学院兰科
植物活体保存圃(大棚)内 。
1.2 方法
1.2.1 培养基 以 1/2M S 为基本培养基 ,添加蔗
糖 30 g/ L ,活性炭 2 g/L ,琼脂 8.0g/L ,pH 5.8[ 5] 。
1.2.2 外植体灭菌方法 将蒴果在流水下冲洗干
净 ,用吸水纸吸干水分 ,置超净工作台上用 75%酒
精浸泡的棉球擦表皮 2次 ,然后用 0.1%的升汞浸
泡 10min ,用无菌水冲洗 5次 ,用吸水纸吸干表面的
水分 ,在无菌条件下 ,用解剖刀切开蒴果 ,将种子撒
到培养基内 。
1.2.3 培养条件 温度为(22±2)℃,光照时间
12 h/d ,光照强度 2 000 lx 左右 ,湿度 50%。
1.2.4 显微观察 对接种的种子每隔 10 d取样 1
次 ,进行种胚和幼苗的发育动态观察 。在 O LYM-
PUS SZX-16 体式显微镜下观察 , 并用 Nikon D80
数码照相机拍照保存图片资料。
2 结果与分析
2.1 种子的形态特征
3种供试兰科植物种子非常细小 ,颜色均为黄
褐色 ,种子的种皮颜色的深浅不同 ,黄花白及的种皮
颜色最深(图 1-A),其次是独蒜兰(图 1-B),流苏石
斛(图 1-C)的种皮颜色最浅 。其形态和大小各异 ,
呈两端稍尖的纺锤形 ,中间有一细小椭圆状的胚 ,无
胚乳。种子的胚外层具有透明的种皮 ,种皮为一层
薄壁细胞 ,细胞透明 ,无内容物。种皮有薄有厚 。成
熟的兰科植物种子的胚具有分化不完全的特点 ,有
的只是一团未分化的胚细胞 ,为原胚阶 ,种子几乎没
有贮藏营养物质 ,所以在自然条件下很难萌发[ 4-6] 。
3种兰科植物种子与种胚 ,从大到小依次为黄花白
及 、独蒜兰 、流苏石斛。
图 1 3 种兰科植物种子的形态特征(10×11.5)
Fig.1　Morpho lo gical features of three kinds of o rchid seeds
2.2 种胚的发育
从表 1看出 ,3种兰科植物种子接种到培养基上 ,
很快吸水膨胀 ,种胚和种皮均不断胀大。黄花白及和
独蒜兰种子 5 ～ 6d时种子明显膨大 ,10 ～ 11d开始转
绿 ,颜色从淡黄色转变为淡绿色 ,但流苏石斛的种子发
育较慢 ,7 ～ 9 d种子才明显膨大 ,15 ～ 16d开始转绿。
黄花白及种子转为淡绿色表明叶绿体已经产生 ,但此
时黄花白及的种皮仍然完整(图 2-A),说明 ,黄花白及
种子是先吸收膨大 、转绿 ,然后突破种皮。
1)黄花白及种子转绿后 ,大多数种子的胚则是
不断膨大从种子的一侧突破种皮形成圆球茎(图 2-
B 、C),然后种皮沿其长轴逐渐被不断长大的原球茎
撕开 ,但其余部分还能保持相对完整 ,另有一些种子
的胚在一端形成分裂活动旺盛的生长点 ,继而形成
生长锥 ,不断地向种子的一端移动然后突破种皮(图
2-D 、E)。培养 20 d 后 ,大部分种子均已突破种皮 ,
原球茎顶端分化出叶原基 ,并逐渐发育成叶片(图
2-F 、G)。
表 1 不同洋兰种胚发育形态特征比较
Table 1　Comparison of mo rpho log ical fea tures o f seed embryo in different or chid
种类
Species
种胚萌发方式
Ways of seed
embryo germination
种胚突破种皮的方式
Ways of seed embryo
break through seed coat
原球茎形态
Morphology
of pro tocorm
叶原基形成时间
Development time of
leaf primo rdium
黄花白及 先变绿 , 后突破种皮 主要从种皮的一侧突破种皮 椭圆偏长 还未完全突破种皮
独蒜兰 两种都有 主要从种皮的一端突破种皮 椭圆 刚突破种皮
流苏石斛 两种都有 从种皮的中央 、一端突破种皮 球形 种皮褪去
·20· 　　　　　　　　　　　　 　　　　　贵 州 农 业 科 学 2011 , 39 卷
2)培养 10 d的独蒜兰种子在显微镜下观察到 3 种
状态:转绿但未突破种皮的种子(图 3-A)、突破种皮
又转绿的种子(图 3-B)和突破种皮但未转绿的种子
(图 3-C)。表明 ,独蒜兰种胚发育有 2种方式:一种
是胚转绿后突破种皮 ,形成原球茎 ,为种胚发育的主
要方式;另一种是胚形成淡黄色的胚体 ,胚体不断增
大后突破种皮。种胚突破种皮的方式同黄花白及一
样 ,大部分是从种皮的一端突破种皮(图 3-B),为种
胚突破种皮的主要方式;另外 ,也有少数是从种皮的
一侧突破种皮(图 3-D)。突破种皮后形成叶原基
(图 3-E)。
3)流苏石斛的种胚经过 7 ～ 9 d 的吸水膨胀 ,由
长椭圆形慢慢变成圆球形(图 4-A),种胚紧贴种皮 ,
最后整个种子成为一个圆球体 ,种胚从种皮的一端
突破种皮(图 4-B),形成裸胚(图4-C),也观察到少数
胚粘连有种皮。流苏石斛种胚发育的方式也有 2种:
大部分种子是种胚转绿后才突破种皮 ,少数种子是突
破种皮变成裸露的胚后 ,胚才转绿(图4-C)。
　　种胚发育突破种皮的方式与种子 、种胚的相对
大小有关。从表 2可以看出 ,黄花白及种子长宽比
达到 7.85 ,种子长与种胚长比值为 4.58 ,种子宽/种
胚宽比值为1.17 ,种胚相对于种子较小 ,这样靠种
图 2 黄花白及种胚的发育(10×11.5)
Fig.2　Seed embryo development of B.ochracea
图 3 独蒜兰种胚的发育(10×11.5)
Fig.3　Seed embryo development of P.bulbocod ioides
图 4 流苏石斛种胚的发育
F ig.4　Seed embryo development o f D.f imbriatum
·21·　第 6 期 吴明开 等　3 种兰科植物种胚的形态发育特征观察
表 2 不同洋兰种子的形态比较
Table 2　Comparison of seed mo rpho lo gy in diffe rent orchid
种类
Species
种子长/μm
Seed
length
种子宽/
μm
Seed width
长/宽
Leng th/
width
种胚长/μm
Seed embryo
leng th
种胚宽/μm
Seed embryo
width
种子长/种胚长
Seed length/ seed
embryo leng th
种子宽/种胚宽
Seed w idth/ seed
embryo width
黄花白及 1100 140 7.85 240 120 4.58 1.17
独蒜兰 850 120 7.08 230 110 3.69 1.09
流苏石斛 370 80 4.63 160 80 2.31 1.00
子的吸水膨大直接突破种皮就会很困难 。因此 ,黄
花白及种子是先变绿 ,进行光合作用 ,种胚发育生长
然后突破种皮 ,黄花白及的种子为狭纺锤形 ,种子易
从种子的一侧突破种皮。独蒜兰和流苏石斛的种子
长宽比分别为 7.08和 4.63 ,种子长与种胚长比值
分别为 3.69 和 2.31 , 种子宽/种胚宽比值分别为
1.09和1.00 ,其比值相对较小 ,种胚相对种子较大 ,
这样通过种胚的吸水膨胀能突破种皮 。因此 ,它们
的种胚存在直接吸水膨胀突破与发育长大后突破 2
种发育方式。独蒜兰种子长/种胚长比值小于黄花
白及 ,种子宽/种胚宽比值大于 1 ,更容易从种皮的
一端突破种皮 ,是其种胚突破种皮的主要方式 。流
苏石斛种子长/种胚长比值最小 ,种子宽/种胚宽比
值等于 1。因此 ,种胚突破种皮时 ,从种皮的中央撑
破种皮脱出 ,或整个种皮被撑成碎片状 ,也有部分种
胚是从种皮的一端突破种皮的 。2.3 幼苗的生长
发育
3种兰科植物种子形成的原球茎 ,黄花白及和
独蒜兰均是椭圆形 ,但流苏石斛呈圆球体状 ,且流苏
石斛在这个阶段停留的时间比前两者的时间长 5 ～
7 d ,黄花白及在还没有完全撑破种皮时分化出叶原
基 ,独蒜兰在撑破种皮后分化出叶原基 ,流苏石斛在
种皮消失后才分化出叶原基。说明 ,黄花白及和独
蒜兰在组培过程中更易分化形成幼苗。3种兰科植
物种子是通过原球茎途径发育成苗的 ,黄花白及的
种子形成原球茎后 ,顶端分化出叶原基(图 2-F),随
后形成叶 ,最后直接形成植株(图 2-G)。独蒜兰的
种子萌发 ,种胚膨大形成小球体 ,小球体以 2种途径
发育出小苗:一是小球体增大形成绿色原球茎 ,同时
原球茎顶端长出第一片叶 ,随后原球茎继续膨大 ,形
成完整植株(图 5-A);二是小球体先形成根状茎 ,在
根状茎顶端长出愈伤组织 ,在愈伤组织顶端分化出
原球茎和叶 ,形成幼苗(图 5-B)。流苏石斛形成小
球体后 ,大多数小球体不断膨大 ,形成原球茎(图 5-
C),在原球茎顶端长出第一片叶(图 5-E),形成幼苗
(图 5-F),很少的小球体脱分化形成愈伤组织(图 5-
G),再由愈伤组织形成拟原球茎 ,再由拟原球茎发
育成幼苗。
图 5 独蒜兰和流苏石斛幼苗的生长发育
Fig.5　Seedling gr ow th and development o f P.bulbocodioides and D.f imbriatum
3 结论与讨论
不同物种的种子形态与发育方式差异较大。流
苏石斛的胚所占种子的体积比较大 ,种子的宽与胚
的宽相差不大 ,种子的长是胚长的 2.31 倍 ,低于独
蒜兰的 3.69倍 ,而独蒜兰种子的宽比胚的宽稍大一
些(种子宽/胚宽=1.09);黄花白及的种子长是胚长
的 4.58倍 ,并且种子宽/胚宽的值为 1.17 ,可见 ,黄
花白及的胚所占种子的体积比较小。说明 ,兰科植
物中不同属的胚所占种子的体积差异很大 ,区别明
显 ,可作为分类学上的依据之一[ 3] 。流苏石斛在这
3种兰科植物中胚的体积较小 ,其种子萌发所需时
间较多 ,独蒜兰 、黄花白及的胚体积差不多 ,其种子
萌发的时间基本一样。说明 ,兰科植物种子在培养
基上无菌萌发与其胚的体积有一定联系 ,但胚的成
熟度和培养基的成分或许对种子的萌发时间也有影
响 。因此 ,种子萌发时间和胚的体积大小是否直接
相关有待进一步研究。
独蒜兰不论是在种子的特征上还是在种胚发育
的形态特征上 ,均居于黄花白及和流苏石斛之间 ,独
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[ 文章编号] 1001-3601(2011)06-0347-0023-03
姜花离体再生体系的建立
熊友华1 ,2 , 庄雪影2 , 刘 念1＊
(1.仲恺农业工程学院园艺园林学院 , 广东广州 510225;2.华南农业大学林学院 , 广东广州 510642)
　　[摘　要] 为建立姜花离体再生体系 ,对姜花离体培养过程中种子萌发诱导与不定芽增殖培养基的筛
选 ,以及试管苗生根 、移栽等关键技术进行了试验 。结果表明:诱导外植体萌芽的最适培养基为 MS;培养基
MS+6-BA 1.0mg/L +NAA 0.2mg/L 利于诱导丛芽及增殖 ,芽的增殖系数可达 4.76 ,培养基 1/2M S+
IBA 0.5mg/L 适宜再生苗的生根诱导 。[关键词] 姜花;离体培养;再生体系[中图分类号] S603.6 [文献标识码] A
Establishment of Regeneration System of Hedychium coronarium
XIONG You-hua1 , 2 , ZHUANG Xue-ying2 , LIU Nian1＊
(1.College of Horticulture and Landscape Architecture , Zhongkai University o f Agriculture and Engineering ,
Guangzhou , Guangdong 510225;2.College o f Forestry , South China Agricultural University , Guangzhou,
Guangdong 510642 , China)
　　Abstract:The key techno logies for rapidly propagating Hed ychium coronarium , such as the induction
of explants and screening of enrichment media as well as ro oting , acclimat izing and transplanting w ere
studied to set up the plant reg eneration sy stem o f Hedychium coronarium .The resul ts show ed that the
sui table medium fo r ge rm inat ion of zy go tic embryo w as M S , the best medium fo r propagat ion of mul tiple-
shoo t was M S+6-BA 1.0mg/L +NAA 0.2mg/ L.T he multiplicat ion coeff icient of shoots could be up to
4.76 , the suitable medium for roo ting int roduction w as 1/2M S+IBA 0.5mg/L .
Key words:Hedychium coronarium ;in vi t ro cul ture;regeneration system
　　姜花(Hedychium coronarium)为姜科姜花属
植物[ 1] ,又名蝴蝶花 ,原产印度和马来西亚等热带亚
热带地区 ,现已广泛种植于我国华南等地区 ,供作观
赏 ,其花量大 ,鲜花的香气清新 ,比茉莉 、珠兰更清
香。在广东 、香港等地区是市场流行的香型鲜切
花[ 2] 。近年来 ,国内外学者对姜花属花卉资源的调
查 、引种 、分子标记 、芳香成分和切花保鲜等方面研
究较多[ 3-7] ,姜花也越来越深受市民的喜爱 ,为满足
市场需求 ,笔者等对姜花离体培养进行了研究 ,建立
了离体培养的优化体系 ,以期为姜花组培快繁和商
品化生产奠定基础 。
1 材料与方法
1.1 试验材料
已成熟的姜花果实 ,挑选籽粒饱满且色泽好的
种子 ,去除红色的假种皮。
　[收稿日期] 　2011-02-23;2011-04-13修回
　[基金项目] 　广东省科技计划项目“室内盆栽观叶新花卉(姜科)种质资源收集 、创新与利用”(2010B020305013)
　[作者简介] 　熊友华(1979-),男 ,博士 ,讲师 ,从事园林植物组培与育种方面的研究。 E-mai l:youhuachin a@126.com
　＊通讯作者:刘　念(1957-),男 ,教授 ,从事园林植物研究。 E-mail:liu nian 678@126.com
蒜兰种胚的发育在系统进化上可能是介于黄花白及
和流苏石斛一个中间阶段;在生态类型上 ,独蒜兰为
半附生半地生 ,也是处于黄花白及地生类型与流苏
石斛附生类型之间。由此可初步认为 ,三者的系统
进化关系为黄花白及※独蒜兰※流苏石斛 ,与目前
普遍认为的独蒜兰属※石斛属※白及属的系统进化
关系不一致 ,还需要下一步更深入的研究 ,以得到其
他更为充分的证据。
[ 参 考 文 献]
[ 1 ] Cribb P , Luo Yibo , Glo ria Siu.Obse rvations on
Paphiopedilum emersonii in south-east Guizhou[ J] .
Orchid Review , 2001 , 109:351-355.
[ 2 ] 陈心启 , 罗毅波.中国几个植物类群的研究进展 I:中
国兰科植物研究的回顾与前瞻[ J] .植物学报 , 2003 ,
45(增刊):2-20.
[ 3] 王卜琼 , 李枝林 ,刘国民 , 等.几种兰花种子无菌萌发
及胚胎发育过程的几种途径[ J] .云南植物研究 ,
2006 , 28(4):399-402.
[ 4] 张 燕 , 李思锋 ,黎 斌.独蒜兰种子无菌萌发过程观
察和萌发培养基筛选[ J] .西北农业学报 , 2010 , 19
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究[ J] .广西植物 , 2010 , 30(3):333-338.
[ 6] 张 燕 , 黎 斌 ,李思锋.不同培养基上白及的种子萌
发与幼苗形态发生[ J] .西北植物学报 , 2009 , 29(8):
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[ 7] 陈心启 , 吉占和 ,罗毅波.中国野生兰科植物彩色图鉴
[ M] .北京:科学出版社 , 1999.
(责任编辑:彭　艳)
　贵州农业科学　2011 , 39(6):23 ～ 25　Guizhou Ag ricultural Science s