中國蘭人工育種研究進展及產業發展的思考

孫葉+包建忠+劉春貴+李風童+馬輝+張甜+陳秀蘭

摘要： 中國蘭是我國的傳統名花，是世界蘭科植物的重要組成部分，有很高觀賞價值和經濟價值。本文主要介紹了國內外中國蘭人工育種研究取得的進展，中國蘭文化的特點和對中國蘭產業的影響，中國蘭的育種和種質資源的利用，以及對中國蘭產業可持續發展的思考。

關鍵詞： 中國蘭；人工育種；種質資源；產業；可持續發展

中圖分類號： S682.310.3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）03-0001-03

蘭科植物統稱蘭花，是世界上有花植物中最大的一個科，包括700～800個屬和2.5萬～3萬種，在全球有數以億計的蘭花愛好者和養植者[1]。中國的蘭花資源十分豐富，已知有173屬約1 200種之多，蘭屬（Cymbidium）、兜蘭屬（Paphiopedilum）、杓蘭屬（Cypripedium）、蝦脊蘭屬（Calanthe）、獨蒜蘭屬（Pleione）、石斛蘭屬（Dendrobium）、萬代蘭屬（Vanda）中的一些種和品種有很高的觀賞價值。目前世界上已發現蘭屬植物有48個種，我國有蘭屬植物29個種及一些變種，分列于3個亞屬的11個組中[2]。傳統意義上的中國蘭，主要是指蘭屬植物中春蘭[Cymbidium goeringii （Rchb.f.）Rchb.f.]、蕙蘭（Cymbidium faberi Rolfe）、建蘭[Cymbidium ensifolium（L.） Sw.]、墨蘭[Cymbidium sinense （Jackson ex Andr.）Willd.]、寒蘭（Cymbidium kanran Makino）等地生蘭。中國蘭是極具中國民族文化特色的花卉種類，中國蘭的人工雜交育種研究對中國蘭產業未來的發展至關重要。

1 中國蘭人工育種技術研究進展

1.1 選擇馴化育種

在中國蘭開展人工雜交育種以前，選擇馴化育種是中國蘭名優新品種選育的唯一途徑。中國蘭優良品種選育受瓣型理論的影響巨大[3]，中國蘭的瓣型是清朝鮑依云在《藝蘭雜記》中首先提出來的，實際上中國人品賞和選取蘭花瓣型的歷史很長，從宋朝的《金漳蘭譜》《蘭譜》中可以看出，宋時品蘭將蘭分為上品、中品、下品、奇品等，明朝《蘭史》將中國蘭分為九品。品賞蘭花的標準主要是從建蘭開始的，品賞標準也是不斷變化的，但對素心品種的推崇，奠定了春蘭、蕙蘭瓣型理論的基礎，到了清乾隆時期對選育品種的外瓣、捧瓣、舌瓣都有了嚴格的要求。中國蘭傳統名優品種都是從千千萬萬的野生蘭中選育出的自然變異株，這些特異種質十分稀有，通過無性繁殖擴大群體，存世數量比較小，大都被蘭花愛好者收藏。為了保護和利用這些優良種質資源，1993年由中國蘭花協會和中國蘭花學會共同組成蘭花品種登記注冊委員會，“華強素”成為首個登錄的品種，至今我國已有361個蘭花品種通過了蘭花品種登記注冊委員會的考核和評定，獲準品種登錄。已登錄的國蘭品種涵蓋蕙蘭、春蘭、寒蘭、建蘭、墨蘭、春劍、蓮瓣蘭等多個類型。每年全國各地蘭展上都會出現一批中國蘭優良新品種，其中大部分仍是通過選擇馴化育成的。

1.2 雜交育種

1856年，隨著英國Veitcht & Son 公司的第一個蘭花人工雜交種Calanthe dominyi開花，蘭花育種從此進入新紀元。2011年在國際蘭花品種登錄機構——英國皇家園藝學會網站的《國際散氏蘭花雜種登記目錄》中正式登記的蘭科植物人工雜交種已超過13萬個，且每年以3 000個的數目增加。蘭屬植物的雜交育種是世界蘭花育種工作的重點之一，特別是在商品化的大花蕙蘭（Cymbidium hubridum ）出現之后，大部分蘭屬植物的原生種都被用于培育大花蕙蘭新品種。在英國皇家園藝學會上蘭屬植物雜交種數量排在第4位，其中大多為大花蕙蘭雜交種，也有一部分中國蘭作為親本應用于大花蕙蘭的雜交育種，一些優秀雜交種已實現了商品化。四川省農業科學院生物技術核技術研究所的吳漢珠、王續衍等在1986年之前進行了蘭屬植物種間和種內雜交育種工作，1989—1993年期間，培育出的新品種有十余個在歷屆中國蘭花博覽會展出，獲得金獎4個，這是中國蘭花育種歷史上一個新起點。

1.2.1 種內雜交 在蘭屬植物已登錄的雜交種中，品種間雜交占已登錄的雜交種的99.7%，目前國內中國蘭的品種間雜交也取得了一定的進展。各地利用雜交育種選出優良中國蘭新品種也時有報道，市場上出現了一批春蘭雜交新品種，如宋蝴蝶、大宋梅、福娃梅、賽牡丹等，這些品種大多是臺灣的一些蘭花企業育成的。這些雜交新品種有中國傳統優良老品種余蝴蝶、宋梅、大富貴的品種特征，說明傳統中國蘭品種的優良基因能通過人工雜交有效遺傳。但蕙蘭、建蘭、寒蘭、墨蘭等中國蘭通過種內雜交選育出的新品種還未見報道。

1.2.2 種間雜交 2004年，朱根發等通過《國際蘭花新品種名錄（new orchid hybrids）》對39個蘭屬原生種的雜交利用情況進行檢索，發現有34個原生種獲得了雜交后代[4]。其中利用墨蘭進行種間雜交，目前已培育出68個新雜種，如由臺灣企業1996年登錄的著名雜交種“大鳳”、2001年登錄的“臺北小姐”，2001年日本向山蘭園登錄的“綠色天空”等，這些新雜種大都有香味。利用建蘭進行種間雜交，已登錄了45個新雜種，著名的雜種有1978 年登錄的“黃金小神童”等。利用春蘭培育了39個新雜種，利用寒蘭培育了13個新雜種，利用蕙蘭作親本雜交獲得了9個登錄的雜交種。檢索2001—2012年《國際蘭花新品種名錄》蘭屬登錄雜交種的親本，發現春蘭有27個，蕙蘭4個，建蘭18個，墨蘭36個，寒蘭為0個，這85個雜交種中有41個是日本Mukoyama公司育成的。我國蘭屬植物的雜交育種起步晚，登錄的雜交種寥寥無幾。

中國蘭與大花蕙蘭雜交能豐富中國蘭花色、花期方面的特性[5]，是中國蘭雜交育種的重要研究內容之一。鄭立明等研究春蘭與大花蕙蘭種間雜交育種發現，以春蘭為母本，大花蕙蘭為父本，進行種間雜交育種，每一雜交組合都能成功坐果結籽，雜交種子無菌播種的萌發率明顯高于春蘭，可達80%以上；雜交種子萌發形成的原球莖、雜交苗、花形大多數介于春蘭和大花蕙蘭種間類型，并有香味[6]。曾碧玉等取大花蕙蘭為母本、墨蘭為父本進行種間雜交并進行雜種胚拯救研究，發現子房離體培養明顯優于胚珠離體培養，是胚搶救培養的有效手段，授粉后90 d子房離體培養最佳，萌發率達80%[7]。張志勝等研究發現墨蘭和大花蕙蘭雜交，正反交成功率差異顯著，墨蘭和不同種類的大花蕙蘭雜交，成功率明顯不同[8]。

1.2.3 屬間遠緣雜交 蘭科植物絕大多數為異花授粉植物，種間雜交結實率高，屬間雜交存在結實困難、正反交結實率差異顯著、雜種胚早期敗育等問題[9]。目前已登錄的屬間雜交種只有39個。在這些雜交種中建蘭或具建蘭血統的雜交種作親本占了較大的比例，推測建蘭作屬間雜交具較高的親和性[10]。張志勝等以建蘭為母本，蝴蝶蘭為父本，雜交10朵花，只獲得1個蒴果，且蒴果很小，種子量極少[8]。以墨蘭為母本，蝴蝶蘭和文心蘭為父本雜交結果率均為 0，而建蘭和蝴蝶蘭雜交產生的雜交種子萌發后形成根狀莖，與建蘭一致，但萌發率卻遠遠低于雙親，表現出負向雜種優勢。

1.3 誘變育種

誘變育種是蘭花育種的重要方法之一，包括物理誘變育種和化學誘變育種。物理誘變主要是利用X射線、γ射線、α射線、β射線和不帶電的種子等輻射誘變植物材料產生遺傳變異。化學誘變主要是利用化學誘變劑誘發植物產生遺傳變異。輻射誘變常常誘發植株白化、黃化、部分缺綠或矮化變異，這正好符合中國蘭對葉藝品種和矮化品種追求的需要。輻射誘變和化學誘變都能用于誘導多倍體、單倍體等新種質資源。

陳華等利用60Co-γ輻照建蘭、報歲蘭、四季蘭，誘變產生出葉片短小型、葉片旋轉型、線藝葉型、并蒂花型、多花型、葡匐莖型等不同的變異類型[11]。黃焱等研究發現蕙蘭和建蘭的輻射敏感性較低，而春蘭和寒蘭的輻射敏感性相對較高，5～20 Gy為國蘭大苗的半致死劑量，宜作為輻射誘變的適宜劑量[12]。褚云霞等研究發現，20 Gy為春蘭根狀莖輻照誘變的最適劑量[13]。林兵等以不同劑量的60Co-γ射線對建蘭“鐵骨素”“十八學士”、墨蘭“長汀”進行輻照，發現不同品種的國蘭耐輻照能力有所差異，同一植株不同器官組織、不同發育階段的耐輻照能力也有所不同，成熟假鱗莖>幼芽>花芽；植株形態變異一般只在幼芽上有所發生；3種中國蘭成熟植株輻射誘變適宜的處理劑量為16～18 Gy[14]。彭綠春等以冬鳳蘭、竹葉蘭、碧玉蘭、西藏虎頭蘭組培苗為材料，利用 60Co-γ 射線處理，出現了植株矮化、變粗、葉變寬、葉尖分叉、葉上有淡綠斑、葉扭曲等較明顯的表型變化[15]。章寧等用RAPD技術對蝴蝶蘭輻射誘變苗進行分析，比較誘變苗與對照苗譜帶，兩者有差異，表明誘變苗是由基因突變引起[16].

2005年，張志勝等以墨蘭×大花蕙蘭的F1原球莖為材料，用0.1%秋水仙素處理48 h，植株變異率最高，變異植株的類型包括植株粗壯、多葉，葉片變寬、變厚、墨綠色，矮化，線藝和葉藝等[17]。陳曉梅等發現利用秋水仙素溶液為誘變劑，采用浸泡法進行多倍體誘導效果比混培法好，誘導以0.5%秋水仙素溶液浸泡處理48 h為佳，四倍體類型誘導率高達13.3%；與二倍體比較，四倍體耐寒性和抗旱性增強，葉綠素也隨倍性的增加而增加[18]。王木桂等以墨蘭“企劍白墨”的根狀莖為材料，研究發現秋水仙素在試驗濃度和時間范圍內能誘導“企劍白墨”根狀莖的染色體加倍，只有在0.01%濃度下處理3 d才能誘導出四倍體，誘導率為11.11%，四倍體根狀莖比二倍體粗壯，頂端更圓，再生出的四倍體植株株型緊湊，葉片質地變硬，根明顯增粗[19]。

1.4 轉基因育種

蘭花的一些特異性狀，如新奇的花色、抗病性等，通過自然突變或常規育種是很難獲得的，但利用轉基因技術卻相對容易獲得。成熟的組培技術為蘭花轉基因工作提供了可能，如文心蘭屬系列轉入了pflp基因，是編碼一種抗菌的類鐵還原蛋白，對軟腐病表現出很好的抗性，解決了蘭花栽培上的實際問題。農桿菌介導轉化和基因槍法在蘭花轉基因應用上比較成功，在蘭花遺傳轉化中使用的選擇標記基因有gusA、lus、gfp、hptII、nptII、bar等，其中hptII、nptII、bar為蘭花主要應用的選擇標記基因。至今已有60多個蘭花轉基因成功的研究報道[20]。到目前為止，中國蘭的轉基因育種還未見報道。

2 蘭文化對中國蘭產業的影響

中國有著悠久的蘭文化，蘭品即人品是中國蘭文化的精髓。最早將人對蘭花的生理感受融合起來的是我國儒家文化的創始人孔子，孔子曾作《琴操·猗蘭操》：“夫蘭當為王者香，今乃獨茂，與眾草為伍，譬猶賢者不逢時，與鄙夫為倫也”，尊稱蘭蕙為“王者香”。《王氏蘭譜》云：“竹有節而無花，梅有花而無葉，松有葉而無香，惟蘭獨并有之。蘭，君子也”。屈原在《離騷》里曾敘述道“余既滋蘭之九畹兮，又樹蕙之百畝?！痹谒脑娭?，蘭與蕙被當作“美女”“君子”“賢人”等來歌頌。蘭花是潔凈、忠貞、高尚的象征，唐宋以來，吟頌蘭花的詩、詞、賦、曲、書、畫等各種作品數不勝數。中國蘭散發出的文化和道德魅力，成為歷代追求自我人格完善者追捧的對象，文化修養越深厚，人品志向越高雅的人，越崇尚與國蘭的意象相通。

中國蘭的鑒賞特點在于形意結合，即中國蘭的植物學特征與中國傳統文化的聯系。中國蘭品種以素心為上，暗喻中國人崇尚清清白白做人，干干凈凈為官；蘭花品種香味以幽香為上，暗喻不以無人而不芳，淡泊名利；崇尚正格花要求花品端正，暗喻為人端莊、正直、正派；等等。這些細膩而精煉的鑒賞標準，到明清時期發展成為系統的瓣型理論。中國古代便有一大批關于中國蘭栽培技術、品種來源、花品特性、流傳歷史的著作[2]，如唐末的《植蘭說》，南宋末年趙時庚的《金漳蘭譜》和王貴學的《蘭譜》等，明代高濂的《遵生八箋》和張應文的《羅籬齋蘭譜》等，清代冒襄的《蘭言》和許霽樓的《蘭蕙同心錄》等，近代關于中國蘭的著作更是種類繁多。中國蘭文化是以中國蘭優良品種為載體，衍生出的園藝、哲學、美學、歷史、考古、藝術、經濟等一系列意識形態的文化現象。

中國蘭文化是中國蘭產業最大的無形資產，但目前中國蘭文化的附加值僅在高檔中國蘭品種上體現，中低檔中國蘭品種僅開發了其園藝學價值。高檔中國蘭品種的稀缺性和中低檔蘭花品種的單一性，導致中國蘭產業并未真正開發出文化附加值。進行人工育種，選育出符合中國蘭文化價值的中國蘭優良新品種，通過快繁技術保證中國蘭優良品種的群體規模，是解決這些矛盾的唯一途徑。

3 中國蘭的人工育種方向

中國蘭價格的大起大落，本質上是由我國中國蘭新品種選育的科研水平決定的。中國蘭傳統優良品種都是通過農民上山大量采挖野生中國蘭，從自然變異中選出，費時費事，效率低，品種改良慢，同時自然資源遭到嚴重破壞。20世紀90年代以來，日本、韓國及臺灣蘭花企業的新品種人工選育及快繁技術已十分成熟，被國內蘭界視為洪水猛獸的“返銷苗”在大陸市場上暢通無阻，這些都嚴重威脅著我國蘭花產業的發展。提高中國蘭新品種的選育效率和改進繁殖技術以實現產業化開發，已成為我國中國蘭產業迫切需要解決問題。

隨著時代的發展，中西方文化的交融，中國蘭育種方向需要在充分體現中國蘭文化的基礎上，融入國際化元素。首先，秉承中國蘭瓣型理論，定向選育出更多的符合中國蘭瓣型理論的優良品種。比如現有蕙蘭還未有梅瓣、荷瓣素心品種，類似的育種方向具有重要的育種價值。其次，花色的突破是中國蘭育種重要方向之一。洋蘭的花朵，碩大繁華、色彩豐富，一般沒有香味；中國蘭花容精致素雅、氣味幽香，缺少色花品種，豐富中國蘭的花色有十分重要的實際價值。中國蘭瓣型結合花色變化，能大大提高中國蘭的觀賞性，能拓寬中國蘭的銷售市場。再次隨著世界蘭花育種技術的不斷發展，針對花期、抗病性的育種也將受到重視。

4 中國蘭種質資源的收集和利用

我國有豐富的中國蘭種質資源，20世紀90年代中國蘭價格暴漲，成千上萬的人上山淘蘭，野生種質資源遭受了毀滅性破壞，20世紀90年代末我國政府開始重視蘭花種質資源保護，1999年把春蘭列入《中華人民共和國農業植物新品種保護名錄（第一批）》，2001年把蘭屬列入《中華人民共和國農業植物新品種保護名錄（第三批）》，在2001年底正式啟動的全國野生及自然保護區建設工程中，蘭科植物被作為15個野生動植物類群之一，列入工程建設重點。近年來中國蘭野生資源有所恢復，對中國蘭優良野生資源的發掘也相對理性，這對中國蘭優良種質資源的收集、利用和開發十分有利。

中國蘭優良種質資源有幾個來源，其中最有效的是收集整理現有的中國蘭名優品種，主要為流傳上百年的中國蘭老品種和現代中國蘭鼎盛期出現的優良品種。這些傳統優良品種涵蓋了中國蘭各方面的優良性狀，具有大量優良基因，由于國內人工雜交工作開展得比較晚，這些優良基因大多未被有效開發過。中國蘭的優良種質資源大部分分散于蘭花愛好者手中，部分公園、花圃、植物園也有少量收藏。中國蘭優良種質資源的經濟價值很高，一般的科研院所要收集利用中國蘭優良種質資源有很大的困難，其他單位和個人開展人工育種又缺乏專業知識，這大大阻礙了中國蘭新品種選育進程。

蘭花現代育種最重要的工作之一是親本的選擇，搞清楚蘭花親本資源的血緣關系對人工育種有很大的幫助，我國在這方面的研究也取得了一些進展。如吳振興等將簡單重復序列區間擴增多態標記（inter-simple sequence repeats，ISSR）技術應用于16種蘭屬的遺傳多樣性分析，UPGMA聚類結果顯示：春蘭與春劍的親緣關系最近，而兔耳蘭與其他15種蘭屬植物的距離最遠[21]。文李等利用RAPD技術分析后得出建蘭和墨蘭的親緣關系最近，建蘭、墨蘭和春蘭這3種蘭花的親緣關系較近[22]。德國的形態分類學家施萊希特，英國的Puy和Cribb將建蘭、寒蘭和墨蘭被劃為建蘭組，而春蘭被歸于春蘭組，認為建蘭、寒蘭和墨蘭的親緣關系較近，春蘭與以上幾種蘭花的距離較遠，梁紅健等用同工酶和RAPD標記都證實了寒蘭和建蘭的親緣關系最近[23]。王玉東運用RAPP和AFLP技術對蘭屬植物14種材料所得的聚類分析結果基本一致，與Puy和Cribb分類系統接近；2種結果都得出建蘭與墨蘭、寒蘭與峨眉春蕙、虎頭蘭和黃蟬蘭以及大雪蘭與獨占春之間的親緣關系最近；相關雜交組合的坐果率和種子萌發率的研究驗證了品種間存在的遺傳差異。這些研究結果的進一步拓展和驗證將大大提高人工雜交選育新品種的效率[24]。

5 中國蘭產業的可持續發展

目前我國已成為蘭花出口大國，但我國的蘭花企業大都是臺資企業和外企，生產的大都是洋蘭。近年來，這些企業利用中國蘭蘭屬的原生種與暢銷的大花蕙蘭優良品種雜交，選育出了一些新的大花蕙蘭品種，在國際市場受到歡迎；但真正從事中國蘭新品種系統選育和生產的企業很少。傳統中國蘭產業模式，缺乏品種創新能力，市場已越來越小，基本處于維持現狀，難以成為有影響力的現代化蘭花企業，無法有力促進中國蘭產業的發展。一些蘭界人士反對中國蘭產業開展人工育種，認為中國蘭的人工育種會打破中國蘭“物以稀為貴”的傳統，使現有傳統優良品種貶值。但從中國蘭產業的現狀來看，對中國蘭進行人工育種是必然趨勢，閉關自守、固步自封只能使中國蘭產業走向衰亡。中國蘭產業只有通過品種創新、技術創新，傳承中國蘭文化，使高檔中國蘭優良品種進入大眾消費市場，融入世界蘭花產業體系，成為可持續發展的產業。

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