隱棒花屬觀賞水草研究進展

黃紹力，羅燕羽，劉紹欽，曹健松

（廣州市農業科學研究院，廣東 廣州 510308）

觀賞水草是指在自然環境中生長發育或經人工采集、栽培及選育，能在水族箱環境中生長的一類水生植物，其觀賞價值在于修長的葉片、姹紫嫣紅的色彩和五顏六色的花朵等，故也可稱之為特色水中花卉［1-2］。觀賞水草種類繁多，目前全世界可應用于水族箱中栽植的品種已達500多種，其中市場上常見的觀賞水草也有200多種［3］。

觀賞水草產業隨著觀賞漁業的發展而發展，主要應用于水族箱的造景與欣賞，并以此表現水族箱的自然美和生態美。栽培觀賞水草不但能為水族箱增添色彩，帶來觀賞價值，還具有生態循環的作用。另外，它還能為觀賞魚提供水中氧氣，可作為觀賞魚類的棲息場所，改善觀賞魚的棲息環境，這對于整日奔波、遠離田園的人來說有著不可坑拒的吸引力。在我國，觀賞水草產業起步較晚，與歐美、東南亞等國家相比，在品種數量、種苗品質方面還存在明顯差距。近幾年，隨著社會的發展和人們生活水平的不斷提高，觀賞水草的種植已慢慢滲透到我們生活中的各個角落。目前，有些高校已將觀賞水草栽培作為一門必修專業課程［4-5］。我國觀賞水草發展最好的屬廣州地區，由于其優越的地理位置和氣候條件，不但本土水草種類眾多，而且引進了大量國外優良品種，是國內觀賞水草重要的原產地和集散中心，年產值可達5 000多萬元，在我國觀賞水草領域居于領先地位。

隱棒花屬（Cryptocoryne）觀賞水草是天南星科下屬的一種兩棲類植物，該屬植物既可以在水中生長也可以在水上生長，又稱水椒草或椒草。Cryptocoryne這一名詞來源于其花開方式，Crypto意為“隱藏的，秘密的”，Coryne意為“花序”，Cryptocoryne指“花序被隱藏在內”［6］。隱棒花屬植物是廣西珍稀瀕危植物［7］，是我國重點保護的濕地維管束植物［8］，2012年被列入第二批國家重點保護野生植物名錄。由于其葉片和佛焰苞多變的形態和色彩，且生長速度慢，造景可塑性大、觀賞性強，受到廣大水族愛好者的熱捧。由于水族愛好者對于隱棒花屬觀賞水草的過度吹捧，巨大的經濟價值驅使不少人為了追求品種野生性狀，瘋狂涌向產地，掀起了瘋狂挖掘的熱潮，業內稱之為“野采”，同時為了迎合市場的需要，當地人也紛紛進行采摘銷售，致使很多品種瀕臨滅絕。另外，雖然隱棒花屬植物作為觀賞水草已被廣泛用于水族缸造景應用中，但是作為一種小眾類觀賞植物，目前尚無法像白掌、粗肋草、鳳梨等大眾類觀賞植物一樣廣為人知。因此，本文對隱棒花屬觀賞水草的國內外研究進展進行了綜述，并對今后的研究方向進行了展望，以期為隱棒花屬觀賞水草種質資源的保護、開發和利用提供參考。

1 生物學特性與栽培養護

1.1 生物學特性

隱棒花屬植物的根莖常分支，有時具匍匐莖，葉柄具長鞘，葉片從地下根莖長出；花序柄通常短；佛焰苞管部藏于地下或水中，下部包含花序，通常較上部短粗，管內花序上方有一鐘形隔片覆蓋著雄花序；肉穗花序極纖細，附屬器短，杯狀，與佛焰苞管隔片相連雌花序4～7朵花，排成1～2輪，上輪花不育，下輪花彼此連生；雄花序具多花，密集；花單性，無花被；聚合漿果，瓣裂，背部外果皮撕裂狀；種子倒卵狀長圓形，干時具疣皺狀縱條紋；花期11月至次年4月［9］。它們典型的生存環境是小溪、雨林和低地沼澤，也會生長在較為平穩的河流岸邊，受季節影響交替改變水上和水下的葉片狀態［10］。

1.2 生長特性與栽培養護

隱棒花屬觀賞水草的葉片顏色和形態是多變的，這種變化不單指水上栽培和水下栽培的不同，在同一水族箱中不同位置其表現也存在差異，這也表明，隱棒花屬觀賞水草對環境的變化十分敏感，也正是由于其多變的特點，吸引了越來越多的愛好者栽培隱棒花屬觀賞水草。

目前，隱棒花屬植物主要是作為觀賞水草栽培，生長于水下，其生長周期長、繁殖速度慢，要培養出良好狀態除了要控制溫度和光照外，對種植基質、水質、pH和CO2的要求也很高［16-17］，無法滿足市場需求。由于隱棒花屬植物是一種兩棲類植物，既可栽培于水上，也可栽培于水下，商家充分利用該特點，通過植物組培快繁技術，大量繁殖該屬植物種苗，再以巖棉為種植基質，實行溫室栽培，最后進行沉水馴化的栽培方法［18-20］，既滿足了市場需求、方便生產，又可避免由于母種而引起的病菌感染，且可以提高種苗品質，目前市售的絕大部分隱棒花屬觀賞水草都是采用該方法生產的。

2 種質資源

2.1 種質資源的分布

隱棒花屬植物分布范圍廣泛，從印度東北部的阿薩姆，橫跨緬甸，至中國東部的廣西都有分布，包括孟加拉國、緬甸、泰國、印度尼西亞和馬來西亞，以及斯里蘭卡（錫蘭）、蘇門答臘、婆羅洲、爪哇、蘇拉威西島、菲律賓和巴布亞（新幾內亞）［11］。鑒于分布面積廣，各地區的降水量、溫度和土壤條件等也各不相同，因此該屬植物的種質資源十分豐富，其形態各異、顏色多變，至今被發現的已有500多種［12-13］，市場上常見的有100多種。

雖然隱棒花屬植物種類繁多，但目前我國市場上的品種大多數都是從國外引進，原產于我國的僅有5種，主要分布于廣西、云南和貴州，分別是C.sinensis（隱棒花）、C.yunnanensis（八仙過海）、C.crispatula（旋苞隱棒花）、C.flaccidifolia（柔葉隱棒花）、C.kwangsiensis（廣西隱棒花）和C.planifolia（寬葉隱棒花）［9,14］。其中，八仙過海主要作為藥用植物應用，在水族缸造景中應用最多的是旋苞隱棒花，廣西隱棒花和柔葉隱棒花目前尚未被引種栽培應用，寬葉隱棒花最近幾年才被發現，但由于原產地遭到破壞，目前該品種有瀕臨滅絕的危險。

2.2 種質資源的分類與命名

1865年和1867年意大利植物學家Odoard Beccari先后兩次前往婆羅洲調查隱棒花屬植物，這是首次對該屬植物進行的較為深入的研究［13］。1879年Engler［15］對該屬植物的特征進行了描述，1883年又對其特征進一步闡述。但是，多年來隱棒花屬植物種群之間的關系和分類方法一直都有著不同解釋，不過普遍認為，葉片和佛焰苞在形態和顏色上的差異是區分品種的重要特征。直至2015年，Jacobsen等［12］對收集的400多個品種通過AFLP分子標記分析，才對該種群之間的親緣關系有了較清晰認識。除品種親緣關系，還發現地理上鄰近比遺傳上形態的相似性在遺傳關系上更親和。

隱棒花屬植物種類繁多，但絕大多數是進口品種，所以國內的商品名稱和品種名比較混亂，很多中文名稱是拉丁學名的音譯，或者以原產地、顏色或采集者的名字等進行命名［1］。以原產地命名的，如越南椒草、安南椒草、邦加椒草、湄公河椒草等；以顏色命名的，如白椒草、咖啡椒草、金椒草、青椒草等；以采集者的名字命名的，如渥克椒草（采集者Walker）、杰克森尼椒草（采集者Niels Jacobsenii）、溫蒂椒草（采集者Albert Wendt）等。

雖然隱棒花屬觀賞水草有專門的拉丁學名，但其中文名稱尚沒有統一的分類方法，致使國內市場上隱棒花屬觀賞水草的品種名稱使用比較混亂，經常碰到“一種多名”和“一名多種”的現象，如威利斯椒草，市場上有的稱為泰國椒草，也有的稱為青椒草。這種諸多水草名稱的不準確，給隱棒花屬觀賞水草的認識、掌握和研究帶來了混亂，在一定程度上阻礙了觀賞水草的發展。

3 生物學研究

3.1 倍性研究

染色體是物種遺傳物質的載體，其穩定的數目與形態不僅是標準分類的基本數據，也是研究生物類群系統進化及親緣關系的重要依據。隱棒花屬植物不僅種質資源豐富，其倍性也十分豐富。Marchant［21］研究發現，C.thaitsii2n=42，C.affi nis（阿芬椒草）和C.griffi thii Schott.2n=34。Sarkar等［22］研究發現，C.ciliate（劍竹椒草）2n=22，C.spiralis（螺旋椒草）2n=90，他認為C.spiralis2n=90可能是由于減數分裂的不規則分化而來的多倍體，其中C.ciliate2n=22這一點與Joe［23］的結果C.ciliate2n=28不一致，后來Reumer［11］驗證了該研究結論是正確的。到目前為止，該屬植物已經發現的品種染色體數有2n=20、22、28、30、33、34、36、42、54、60、66、68、72、88、90、102和132，其染色體基數也有多種，目前發現的有以下幾種：x=10、11、14、15、17和18［11］。Arends等［24］提 出，隱棒花屬植物的染色體基數起源于一個非整倍體系列，最初的染色體基數是x=18，后來逐漸減少到x=10。同一倍性的品種并不集中分布于某個區域，這些區域在地理上并不連貫。雖然隱棒花屬植物倍性多樣，豐富了品種的多樣性，但屬內具有自交或雜交不親和及多倍化現象，座果率低、萌發率小、生長周期長,這些因素限制了對其遺傳特性的進一步研究，增加了育種的盲目性。

3.2 細胞及分子生物學研究

隱棒花屬植物的花序小，其雌雄花等結構全被苞片包裹在內部難以觀察，?rgaard等［25］對隱棒花屬植物的佛焰苞內、外表面和佛焰苞內的其他結構進行了電鏡掃描研究，為隱棒花屬植物的花發育和育種研究奠定了基礎。

雖然近幾年分子生物學研究突飛猛進，但是隱棒花屬植物從發現至今主要是作為觀賞水草應用，學術界對其研究少之又少，其分子生物學方面的研究更是遲緩。2010年Sher等［26］利用根癌農桿菌成功將Gfp和Gus基因轉化至威利斯椒草中，首次得到了隱棒花屬植物的轉基因植株。2015年Jacobsen等［12］利用AFLP分子標記技術，系統分析了隱棒花屬物種間的遺傳關系，使人們對該種群之間的親緣關系有了較清晰認識。隨后，Rusly等［27］利用下一代測序技術為該屬物種開發了微衛星標記，共產生41 653個讀段，其中3 636個片段含有至少一個重復基序。設計并測試了二核苷酸，三核苷酸和四核苷酸重復基序側翼區域的72個引物對，并測試了聚合酶鏈反應擴增的效率。使用這些引物對，成功擴增了11個新的微衛星標記位點，并在30個受檢個體中顯示出明確的多態等位基因。至此，隱棒花屬植物才真正揭開了分子生物學研究方面的神秘面紗。

3.3 組培快繁

隱棒花屬觀賞水草傳統的繁殖方式有種子繁殖、側芽分株繁殖和匍匐莖繁殖［20,28-29］。隱棒花屬長期生長于水中，授粉極其困難，且該屬植物倍性復雜，有些甚至是單倍體，因此很難通過自交結實得到種子進行繁殖。其次，隱棒花屬植物本身繁殖速度慢、養殖難度大，傳統的側芽分株繁殖和匍匐莖繁殖的速度難以滿足廣大消費者需求，且由于長期生長于水中，容易積累各種病原菌，不利于種苗繁殖。另外，過渡的野外采集也會帶來物種滅絕的危險，所以利用植物組織培養的方法進行種苗快速繁殖是一種前景良好且可持續發展的方法。

1990年Michael等［30］以露茜椒草（C.lucens）的莖尖為外植體進行了組培快繁的研究，在LS+6-BA 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L+0.8%瓊脂的培養基成功誘導出不定芽，在LS+6-BA 20 mg/L+NAA 0.5 mg/L +0.8%的培養基中進行增殖培養35 d后，增殖系數可達到7.7。莫肖等［31-34］也對綠椒草（C.crispatulavar.balansae）、金椒草、背克椒草和溫蒂椒草、噴泉椒草等組培快繁成功。大量研究發現，不同基因型的隱棒花屬觀賞水草對激素的敏感性存在較大差異，每個品種最適誘導、增殖和生根的激素配比都不相同，如金椒草最適的增殖培養基為MS+6-BA 1.5 mg/L+IBA 0.1 mg/L［32］，而溫蒂椒草最適增殖培養基為MS+6-BA 20 mg/L［35］。Christine等［36］研究發現，在增殖培養過程中，液體培養較固體培養其葉片更長、株型更高，且在一定程度上可降低生產成本。

有些基因型的隱棒花屬觀賞水草在組培快繁增殖過程中就會生根，已有研究證明，在增殖培養過程中實現根芽同長的增殖苗，無需再轉入生根培養基，可直接進行煉苗移栽［37］，因此隱棒花屬植物組培苗增殖和生根可同時進行。另外，大多數植物的組培苗生根都是以單芽方式，而為了便于隱棒花屬觀賞水草生產栽培，則是以叢芽的形式生根。為控制好栽培過程中不發生大量增殖，謝裕華等［38］對紅椒的生根培養進行了研究，發現6-BA是影響紅椒生根的主要因素，1/2 MS+ IBA 0.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L+6-BA 0.5 mg/L為紅椒邊增殖、邊生根的最佳培養基，增殖率為2.89，生根率可達100%。

雖然隱棒花屬觀賞水草葉型多變、顏色豐富，但其組培苗以綠色和淺棕色居多，無法激發出其特有色彩。雖已有報道表明，光照強度和光質對觀賞水草的顏色有激發作用，但莫肖榕等［39］通過改變光照強度與光質的方法并沒有激發出紅椒的色彩，而是在生根過程，降低了6-BA濃度后顯現出色彩。可見，6-BA對組培苗花色素苷的合成與表達具有一定抑制作用，若想讓隱棒花屬觀賞水草組培苗顯象出色彩，可適當降低6-BA濃度。

4 造景應用

觀賞水草在水族箱造景中可分為前景草、中景草和后景草三大類［40］，由于隱棒花屬植物生長緩慢，株型較少，因此作為前景和中景草的品種居多，作為后景草的品種較少，目前作為后景草的主要有噴泉椒草（C.retrospiralis）、劍竹椒草（C.ciliatavar.ciliata）和桃葉椒草（C.pontederifolia）等株型較大品種。

前景草一般選用株型比較低矮、觀賞性較強的品種［41］。前景草的種植方式一般有孤植、叢植和片植幾種方式，隱棒花屬觀賞水草一般以叢植和片植較多，叢植多以搭配沉木和石頭的方式進行，起到襯托、填補空間和彌補缺陷的作用，以更好地突出主題；片植多以作草坪和鋪地的方式種植，這類品種有迷你椒草（C.parva）、威利斯椒草（C.willisii）和湯勺椒草（C.lingua）等［42］。

中景草一般作為全景的主景［41］，這類水草一般會選用形態特別或顏色鮮艷等可作為焦點的植物，其作用不僅為了突出主題或主體所在，還要起到呼應前后景的作用，使整個景觀起伏有致、層次分明。作為中景類的隱棒花屬觀賞水草一般選擇孤植或叢植的方式，這類品種有溫蒂椒草（C.wendtii）、火烈鳥椒草（C.wendtiivar.Flamingo）、氣泡椒草（C.balansae）、菠蘿椒草（C.bullosa）等［43］。

5 展望

5.1 加強種質資源保護，建立種質資源圃

由于市場需求，隱棒花屬觀賞水草被過渡開采，且隨著社會發展，一些原生地也遭到破壞，有些品種已瀕臨滅絕。雖然隱棒花屬觀賞水草的最大原產地之一—斯里蘭卡，已經有明文規定禁止隱棒花屬觀賞水草的野采，但仍有一些不法分子通過各種途徑野采到一些品種，面對這種情況，如果沒有專門的機構建立專門的種質資源圃對其進行繁殖和保護，品種滅絕只是時間問題。因此，建立一個隱棒花屬觀賞水草的種質資源圃十分必要。

5.2 結合分子生物學技術，開展育種研究

目前，市場上的隱棒花屬植物主要是原生品種，雖有少部分新品種，但都是一些自然雜交種或通過栽培選育出來的。另外，由于隱棒花屬植物主要生長于水中，其花序小、雌雄花被苞片包裹在內部，難以觀察雌雄花的發育程度，雜交授粉困難，因此該屬植物在雜交育種方面的研究仍是空白。可充分利用分子生物學技術，結合雜交育種與分子標記等實驗方法，聚合不同品種的優質基因，培育出葉色和花型更為多彩、性狀更加優良的隱棒花屬觀賞水草，豐富其種質資源，提升我國觀賞水草在國際競爭中的地位。

5.3 馴化栽培，創新應用

隱棒花屬植物是兩棲類草本植物，既能適應水下栽培，也可適應水上栽培，但目前該屬植物主要是利用其水下栽培的特性進行水族缸的造景應用，尚未有對其水上栽培特性的研究。今后可充分利用該屬植物水上栽培的特性，對其進行栽培馴化研究，篩選一些對水上適應性比較好的品種進行創新開發利用，使該屬植物能夠像白掌、粗肋草等大眾類觀賞植物一樣進行推廣應用，走進千家萬戶。