全 文 ：种子 se e d 1 9 。。年 第 5 期 ( 总第 峨9 期 )
兰科植物种子无菌萌发的研究
郭顺星 徐锦堂
( 中国医学科学院 药用植物资源开发研究所 )
兰科 ( , hc 翻如 c e配 ) . 是高等植物中大科之一 , 多数
种为著名药用植物和珍贵花卉 。 兰科植物有地生 、 附生
及腐生等多种生态类型 ,栽培方法一般为分株繁殖 ,生
长缓慢 。其种子结构简单 ,成熟时为原胚阶段 ,无胚乳 ,
常规条件下种子难以萌发 。 自然界 ,种子靠消化入侵的
良菌获得营养而萌发 ,发芽率极低 。为了满足药用及花
许的需要 , 提高繁殖率 ,本世纪 以来 , 各国学者在兰科
植物种子无菌萌发方面进行了大量研究 。本文综述该
植物种子的结构特点 、 各种营养物质对种子萌发的影
响等方面的研究进展 , 以期对从事兰科植物种子繁殖
研究的同行提供参考 。
一 、 兰科种子的形态特征
种子呈橄榄形 ,种皮为一层透明的薄壁细胞组成 ,
侧壁加厚 . 种子成熟时 ,种皮细胞质 、 细胞器消失 ,为失
去生命力的死细胞 。种皮内为一细小的圆形或椭圆形
胚 ,无胚乳 , 多数植物种胚具胚柄或胚柄退化仅留残
迹 . 胚未分化 ,为原胚阶段 。 兰科植物种子量大 ,每个茹
果多达几万拉种子 ,如石解属 ( 刀即“ r o阮“ , n ) 植物 ; 每个
萌果含有数万至数十万粒种子 , 种子呈橄榄形 , 种皮
为一层透明的薄壁细胞 、 有加厚的环纹 , 内有一细小
的圆形胚 , 分化不明显 。 种子长 2 0 一 45。帅 , 宽 90 ~
15 加 m , 粒重 , 1昭左右 。 不同植物种子大小差别较大 ,
如 白 友 归触记“细 str 他如 ) 种 子 长 1 30 0 、 9 2协m 。 宽
2月1 . 9 8“ m ; 胚 长 3 8 4 . 06卿 , 宽 2 3 7 . 5 4协m . 天 麻
(兔咖叱妇 以以口) 种子平均长 59 0l m , 宽 1 4 0卿 ; 胚长
1 8 7林m , 宽 8 5 o m , 胚细胞约 2 7一 5 9 个 , 分 5一 7 层 , 胚
柄细胞一般 1 个 , 有一层 P A s 染色阳性的胶状物质 ,
包在胚柄细胞的外围 。 种胚有一层被膜 , 以免其胚细
胞的裸露 。 兰科植物种子的萌发率与种子的成熟度 ,有
一定相关性 , 一般果实成熟未开裂前高于开裂后的种
子萌发率 。
认 种子户部的结构特点与其萌发的关系
兰科种子种皮细胞的侧壁加厚 , 加厚的物质可能
是角质 。 剪破兰属 (勺 ,叻诚 : 。 ) 植物种子的种皮可促进
萌友 ,说明种皮抑制种子萌发 主要是种皮的通透性差 。
另有报道 , 用氢氧价钠溶液处理种子 . 也能提高种子的
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发芽率 ,表明抑制种子萌发 ,是一些能溶于氢氧化钠的
物质存在 。
兰科植物种子随着种的不同 ,胚细胞的内含物在
质量及分布上有很大差异 . 结构上的不同是和执行某
种功能相关连的 。 卡特兰的杂交胚 (ca 跳卯xT ,~ ) 细胞内含物丰富 ,细胞质中分布着许多的油球 ;并且组成
胚细胞的大小也有不同 ,在合点或前端由较小的细胞
组 成 , 明显 比珠孔或后 部的细胞为小 。 万带 兰属
(介确 ) 胚表皮细胞的外表面过氧化物醉活性 , 呈强烈
的正反应 , ,它表明主要为保护作用的表皮细胞 ,存在一
种胞外酶的分泌机制 。 由于兰科植物种子脱落时胚尚
未发育完全 ,这一特征似乎在胚的生存和继续生长方
面具有生态学上的意义 。
兰胚中淀粉粒出现和消失 , 随着胚的发育而改变 ,
这一变化在兰科植物某些原始和进化的种中差异较
大 ,一个相当原始的美丽构兰 (伪尹`州~ 二邵 , ” , ) 胚中 ,淀粉粒出现于胚囊的合点区及刚受精的卵中 ,其后
移到发育中的胚 ,达到胚正常大小一半时 ,淀粉粒开始
减 少 ,直至完全成熟的胚中全部消失 。 在进化的种 ,如
虾脊兰属 ( aC la 、咖 ) 的 c . v ie t h ii 和石解 ( D , 。 ob 山 ) 胚
细胞中 ,淀粉粒成为成熟胚的主要贮藏物质 ,原始和进
化的种中 ,淀粉消长的变化在进化上的意义还不很清
楚 。
从某些兰科植物活细胞的周期观察发现 , 由受精
后直到胚成熟 , 质体和油滴的数量逐渐增加 , 构兰属
(勺尸示州二耐 的成熟胚 , 双缩服检查未发现贮藏蛋白
质 , 但幼胚中丰富 . 在胚胎发育过程中 , 石解属和虾
脊兰属胚中的蛋白质 , 比构兰属较早失去双缩脉反应 。
万带兰属的胚中 , 薄壁细胞积累大量蛋白质 、 油脂和
碳水化合物 , 随着种子开始萌发 。 这些物质逐渐消失 .
另外 , 不同发育阶段的胚含有光合作用活跃的色素叶
绿体 。
有些兰科植物胚的薄壁细胞 , 可以认为是一种营
养组织 , 它像胚乳一样有许多有趣之处 。 因此 , 对于
研究若干贮藏物质的性质和胚胎发育期间的利用方
式 , 兰科的胚是一种理想的材料 。 成熟的种胚中 , 细
胞内含物的质与量与种子萌发有着十分重要的关系 ,
有些贮藏物质是种子萌发的主要营养来源 , 坦通过现
种子 s e e d 1 9 90 年 第 5期 (总第 9 4期 )
有资料分析 , 种子萌发前胚细胞中含有不同物质 。 通
过胚的分生组织而利用薄壁细胞贮藏物质的途径 , 目
前还不十分清楚 。
三 、 种子培养条件的控制
无菌培养兰科植物种子时 , 一般采用未开裂的果
实 , 表面消毒后取种子接入培养基即可 。 如是已开裂
的果实 , 种子必须表面消毒后再接入培养基 . 培养种
子的温度一般控制在 20 ~ 30 ℃范围内 , 大多数植物种
子以 25 ℃为宜 ; 不同的兰科植物种子萌发时 , 对光的
要求有差异 。 有无光照对种子在突破种皮这一阶段影
响不大 , 如已萌发至原球茎 , 必须给予适当的光照 , 原
球茎才能继续发育成幼苗。
四 、 种子在常规条件下的萌发
1 9 3 6 年有人曾在熬馏水的无菌器皿中 , 将兰科种
子播在滤纸上进行发芽试验 。 给予散射光 , 在 20 ~
25 ℃条件下 , 通过对多种兰科植物种子萌发试验 , 结
果表明 , 仅有兰属 、 手参 属 ( G犷爪”确匆 ) 及索布瑞里属
侣汉分以动 的少数植物种子能萌发 . 目前许多试验证
明 , 在纯燕馏水中能够萌发的为极少数胚细胞内含物
丰富的种子 , 但萌发后大多数不能正常生长 。 兰科种
子与真菌非共生萌发生长 ,在不给予人工培养液时 ,对
一般的兰科种子萌发并非完全成功 。
五 、 天然提取物及碳 、 氮源对兰科
种子萌发的影响 。
椰子汁 、 蛋白脉 、 番茄及土豆汁等天然提取物 , 常
能提高种子发芽率和发育速度 。 但有人提出 , 这些物
质没有一种在自然状态下发挥作用 , 这些混合物的活
性成份 , 可能是维生素和激乘类物质 . ~
y 和 aH r -
v a i s 指出 , 这 2 种化合物对有些种子的萌发无促进效
果 。 nK u d s o n 在广泛开展无菌萌发试验的基础上 , 探索
出了一整套对兰科种子萌发效果良好的培养基 。
在碳镶的利用方面 , B r曰d y 认为蔗糖最好 ,半乳糖
对胚的生长有抑制作用 。 半乳精对胚的作用方式可能
使液泡膜破裂 , 而且核膜外突 , 在培养墓中附加盐类
和有机物 , 兰科植物种子在非共生培养时萌发效果较
好 , 但这仅限在具光合作用的自养型兰科植物 , 若是
异养型植物种子有些仅可在早期发育夕 但很快就停止
了 . 既然自然条件下 , 缺乏可利甩的有机物 , 野生条
件下种子萌发只有靠噬菌作用 .
氮撅方面 , 兰花胚在含有氨盐的培养墓上生长良
好 ,对氮盐的亲和力是与兰花特有的营养习性有关 . 在
自然界兰花种子的萌发和幼苗的早期生长 , . 依赖于与
其共生真菌的很好结合 ,尽管通过真菌获得的养料 ,其
确切特质尚不清楚 , 但认为是包括了糖 、 无机盐和氮
类物质 。 胚培养时 , 精氨酸和天冬氨酸对有些胚生长
是适宜的 , 作为合成蛋白质原料的化合物在胚中的利
用范围比较狭窄 , 尿素对有些植物种胚的发育是有效
的氮源 , 但对另一些种有抑制 。
六 、 植物生长调节剂在兰科种子
萌发中的应用
兰胚对植物生长素的反应差异较大 , uB r g e f f 用推
测含有植物生长素的兰花花粉块或 IB A 加到培养基
上 , 没有发现对胚的生长有任何促进作用 。 c ur ist 报
道 , 在兰胚的早期发育 中 , 生长明显被 IA 人 抑制 。 植
物生长素 a 一禁乙酞胺基并不影响树舌兰属胚的萌
发 , 但可刺激根和茎的生长 . 植物生长素同生长促进
提取物 , 如椰子乳 、 番茄汁和菠萝汁一起加入培养基
时能起作用 , 所以很难把观测到的影响归于植物生长
素的单独作用 。 赤母素对兰胚生长的影响 , 还没有得
到一致的解释 , 一般表现是赤霉素类增强了各种杂种
兰胚的整体生长 。 处理后的其它症状是 : 叶子伸长和
缺绿病 , 有时赤霉素类物质影响了胚根生长 。 也有报
道 , 用赤霉素类处理导致胚死亡的极端反应 。
细胞分裂素似乎对兰胚生长有抑制 , 当单独加入
或与 IA A 一起加入培养基时 , 对石解属种胚生长有抑
制 。 腺膘吟对兰胚的作用不完全了解 , 它们的作用幅
度从开始促进生长 , 到完全抑制 。 段金玉报道 , 天麻
种子萌发不需要外源激素 , 加 N A A 时 , 只略有促进作
用 , 加 BA 则有抑制 , 使种子萌发时间推迟 , 即使在
N A A 及 BA 共同使用时 , 胚已突破种皮的种子数也低
于未加任何激素的处理 , 这说明该种子已有足够的激
素类物质。段金玉对兰属十几种植物种子无菌培养中 ,
激素对其萌发的影响 , 及后来刘瑞驹对铁皮石解 .d(
ca 耐咖司 种子无菌萌发的研究 , 均指出这些种子在萌
发阶段对激素要求不严格 , 但萌发后培养墓中附加植
物激素有利于根或芽的分化与生长 。
综上所述 , 人们试图控制营养 、 生态等条件 ,研究
促进兰科种子萌发与生长 , 在某些方面已取得了较理
想的结果 。 有些种子无菌培养时萌发率高 , 经转代或
诱导能顺利发育成幼苗 。 但从无菌条件下移入自然界
使其继续生长 , 仍有许多难以克服的困难 。 兰科中重
要植物 , 如名贵中药天麻 、 石解等种子萌发的无菌苗 ,
目前仍无法推广栽培生产 , 且国内工厂化生产又受条
件限制 。 因此 , 深入开展兰科种子 (下转 58 页 )
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种子 s e o d l日9 0 年 第 5期 (总第 9 4期 )
青海省品种标准的制定与实践
王龙骇 毛小锋
(青海省种予公 司 )
1 9 8 5 年 1 月一 1 9 8 9 年 10 月 , 青海省标准局发布
的育海农作物品种标准 1 9 个 , 占全省种子标准项目的
57 %
。 这些品种标准适用于本省各级农业科研 、 教学 、
农技 、 生产单位 、 种子部门对有关品种的鉴定 、 繁育 、
推广 、 收购和销售 , 对群众性的选种 、 留种 、 建设种
子田 、 丰产栽培 、 病虫防治以及品种区划 、 技术培训
等方面起了指导作用 。 品种标准的制定 , 逐渐引起了
各级科技人员和有关领导部门的重视 。 青海省人大常
委会 1 9 87 年发布了《青海省农作物种子管理条例 》 ,对
品种标准和栽培技术要点的提出做了规定 , 青海省标
准局把品种标准确定为强制性的标准予以发布施行 。
1
. 品种标准是系统工程
最初 , 我们仅从种子部门的角度去看它的重要意
义 , 缺乏对其内涵和外延的高度去认识。 通过对农业
标准化工作的具体实践 , 我们体会到当今以能深 、 材
料 、 信息为三大支柱的技术改革 , 必将给社会以新产
品 、 新内容 、 新价值 , 形成高技术 , 以便不断满足各
方面的发展需要 。 就品种标准而言 , 它是由多学科 、 多
专业之间渗 透 、 榕汇而成 , 形成纵的深入 、 横的发展 ,
由局部而总体 , 由总体而有大面积增产效益 , 实现宏
观上的指导 、 徽观上的控制 。 由此可知 : 品种标准是
信息 , 是定性和定量的结合 , 因而是一个别开生面的
系统工程 。
2
. 制定品种标准的 “ 四有 ” 旗则
墓于上述认识 , 我省把品种标准的编制工作纳入
了种子科技管理的轨道 , 切实服务于品种审定和品种
推广 , 改革了过去无章可循的现象 , 建设了一套行之
有效的措施 。 我们以品种观察记载标准为基础 , 以品
种标准编写的一般规定 (表格 ) 为载体 , 以起草文本
为内容 , 以标准化编制要求为形式 , 通过田间观察 、 室
内考种 、 大面积调查和专业组活动 , 再经专家鉴定 , 上
级批准 、 发布标准通告等一系列管理过程 , 把品种来
源 、 植物学特征 、 生物学特性 、 经济性状 、 栽培技术
要点 、 生产能力 、 一适宜种植地区 , 以及观察地点的主
要生态因素等全盘托出 , 为生产者 、 决策者提供了重
要依据 。 因此 , 每一个品种标准的发布 ,` 都遵循了有
法制 、 有程序 、 有责任 、 有效益的原则 。
3
. 继续实践 , 进一步提离品种标准的质 l
品种标准是种子标准化工作的二顶重要内容 , 制
定品种标准的目的在于为大田生产服务 。 尽管正确地
描述品种的植物学特征是品种标准的核心技术内容 ,
然而围绕这一核心的确是 “ 良种良法一齐推 ” 的主张
得到进一步贯彻 。 因为品种标准是有机地和生产实践
相联系 , 它的栽培技术要点对品种生产性能和增产潜
力的发挥具有足举轻重的作用 。 凡经过农作物品种审
定机构通过的品种必须纳入推广计划 , 而推广 的技术
依据就是品种标准 。 虽然每个品种的特征特性不同 ,必
然在选种 、 留种 、 贮种 、 用种上有其在普邀性基础上
的特殊性 , 但可以在有关品种标准制定上补充 这方面
的内容 , 以指导品种在农业生产上的正确应用 。
我省品种标准的另一重要技术内容 , 是明确指出
品种对温度条件的要求 。 由于当前的地球温室效应 ,农
作物对增高了的气温已经有了反应 ,正负效应都有 ,故
标准的制定一定要掌握这种 变化了的情况 , 才能有效
地指导生产 。
品种标准中的每一项内容 , 都是农业科学的具体
化 , 应该尽可能反映当代和当地科技进步成果 . 我省
《甘蓝型奥罗 、 托尔油菜丰产毅培技术研究》获得 19 8 7
年农业部科学技术进步三等奖 , 其品种标准中的栽培
技术重点就是这一成果的主要部份 。 这种把细致观察
到的资料加以系统整理和必要的技术处理 , 达到由此
及彼 、 由表及里 、 去伪存真 , 以揭示出品种增产的本
质 , 是进一步制定好品种标准的重要方面 , 今后仍然
继续坚持下去 。
(上接 37 页 ) 无菌萌发 、 快速繁殖的研究 , 使其尽快
大面积栽培生产或工厂化 、 商品化生产规模 , 具有十
分重要的理论意义和经济价值 。 另一方面 , 根据兰科
植物在自然界与真菌建立的共生关系 , 继续开展种子
染菌萌发的研究也具有广阔的前景 .
参考文献 (略 )