[發(fā)明專利]一種瀕危珍稀植物四合木的組培繁殖方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110642724.6
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113207693B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李娟娟;閆瑞仙;秦曉春
• 申請（專利權(quán)）人: 包頭市園林科研所
• 主分類號: A01H4/00
• 分類號: A01H4/00
• 代理公司: 成都頂峰專利事務(wù)所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊俊華

本發(fā)明屬于植物無性繁殖技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種瀕危珍稀植物四合木的組培繁殖方法。該組培集中體現(xiàn)在對四合木外植體的采集、預(yù)處理及各處理階段的完成部分。通過應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，采用直接誘導一年生四合木植株生根進行繁殖。一年生新枝作外植體，流水沖洗去除外植體表面灰塵等附著物；清洗劑對外植體表面消毒殺菌。殺菌劑實現(xiàn)外植體消毒滅菌，無菌水二次沖洗保證處理完成后外植體的無菌環(huán)境，與最佳培養(yǎng)基配合完成四合木組織培養(yǎng)。該培養(yǎng)方式，突破了四合木人工繁育、栽培技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)孑遺瀕危荒漠植物人工快速繁殖與規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。通過組織培養(yǎng)無性繁殖手段獲得大量四合木植株，實現(xiàn)四合木人的工繁殖，為種群的延續(xù)和擴展提供基礎(chǔ)條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物無性繁殖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種瀕危珍稀植物四合木的組培繁殖方法。

背景技術(shù)

四合木是中國特有的單種屬植物，也是地球上最具代表性的古老殘遺珍稀瀕危植物，被譽為“植物的活化石”。四合木是內(nèi)蒙古一級保護植物，在國家重點保護野生植物名錄(第一批)中定為國家二級保護植物，國家重點保護野生植物名錄(第二批)中又被確定為國家一級保護植物，被稱為“植物中的大熊貓”，現(xiàn)僅點綴分布于我國內(nèi)蒙古自治區(qū)及寧夏東部石嘴山之間草原化荒漠地帶的局部區(qū)域內(nèi)，并以建群種和優(yōu)勢種集中生長于內(nèi)蒙古烏海市境內(nèi)。

近幾十年來，由于自然因素和放牧、砍伐、采礦、土地開發(fā)及城市化等人為因素的綜合影響，四合木的自然生境受到嚴重的破壞，生境破碎化現(xiàn)象普遍，導致其分布區(qū)面積不斷縮小、種群數(shù)量銳減、遺傳多樣性喪失，極大威脅著該物種的生存。這也使得四合木數(shù)量一度銳減，瀕臨滅絕。

但更重要的原因是，四合木自身的繁殖極其困難，無法迅速的更新種群數(shù)量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，四合木主要以種子進行繁殖，而植株開花又與種群年齡結(jié)構(gòu)和花期前的降雨有顯著的關(guān)系。四合木最小開花年齡為4年，并且在花期的前兩個月有充足的降水，植株才會開花。而四合木生長的區(qū)域是干旱或半干旱地區(qū)，以西鄂爾多斯自然保護區(qū)為例，一般年均降水量為162.4mm，且分配極不均勻，最終能正常開花的植株大約只占植株總數(shù)的11％。四合木為兩型花柱，一種類型為花柱在開花前伸出花外，開花時雄蕊也伸出花冠，但雄蕊與雌蕊異長，柱頭位置高于花藥；另一類型的花開花前花柱不伸長，直到開花時花柱始終低于花藥的位置，不利于授粉。四合木花部特征有適合于異花傳粉的特征，主要表現(xiàn)為花內(nèi)有蜜腺、具兩型花柱、花量大、花粉數(shù)量多等；也有不利于異花傳粉的特征，表現(xiàn)為柱頭在開花時基本不膨大，乳突不發(fā)達，花粉粒外表光滑，無刺等。從花部特征看，四合木適于蟲媒異花傳粉，傳粉昆蟲主要有蜂類和蟻類，但傳粉昆蟲的活動頻率與生境有很大關(guān)系，在自然居群中很少觀察到傳粉昆蟲，這就造成四合木傳粉障礙，結(jié)籽率低的現(xiàn)象。

另一方面，當四合木花藥發(fā)育到小孢子母細胞減數(shù)分裂時，部分花藥的藥壁絨氈層并不像正常絨氈層細胞那樣具有腺細胞功能，而是提前解體，中層亦在母細胞減數(shù)分裂過程中全部解體。這樣就失去了為小孢子母細胞減數(shù)分裂提供營養(yǎng)的能力。最終花粉囊收縮變形，干癟枯萎，造成胚珠敗育，敗育率達99％，只有較少胚珠能夠發(fā)育為成熟種子，這就形成了四合木具有花多果少的生殖格局。

并且四合木的種子含油量高，許多昆蟲及小動物都喜歡蛀食，使其少量的飽滿種子由于被蛀食而失去發(fā)芽的能力，這又會造成一部分種子的損失。四合木種子的種皮會抑制種子的萌發(fā)，且四合木種子沒有后熟和春化的作用，當年結(jié)實的種子落地后就會開始萌發(fā)，幼苗在嚴酷的環(huán)境中很難存活，而且發(fā)現(xiàn)四合木自身的分泌物對其種子萌發(fā)和幼苗存活都有影響，會導致幼苗根部腐爛。

因此，由于四合木的植株結(jié)實率低、幼苗難以存活、種群密度制約等因素造成自然狀況下四合木種群內(nèi)老齡個體比例較大，幼齡個體相對較少，繁殖更新困難，種群動態(tài)在總體上呈衰退趨勢，瀕臨滅絕。植物組培的優(yōu)點有生長周期短，繁殖率高；培養(yǎng)條件可以人為控制；管理方便。

現(xiàn)有的四合木常用的無性繁殖技術(shù)難以達到快速高效、擺脫自然地理環(huán)境和季節(jié)的限制。目前關(guān)于四合木的繁殖方式有報道的有扦插，但扦插繁殖系數(shù)低且受到季節(jié)和地域的影響。組織培養(yǎng)一般采用的是通過誘導愈傷組織的方式繁殖，但有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)愈傷組織轉(zhuǎn)接多次后會出現(xiàn)染色體變異的情況出現(xiàn)。