瀕危植物短果杜鵑生境特征研究

劉麗杰，金 慧，尹 航，趙 瑩，賈 翔，秦立武，肖 影

（吉林省長白山科學研究院/長白山生物群落與生物多樣性吉林省聯合重點實驗室 吉林，延邊 133613）

短果杜鵑（）是杜鵑花科、杜鵑花屬常綠小灌木，葉片較大呈綠色，花朵為白色，具有很高的觀賞價值。短果杜鵑與其他杜鵑不同，具有耐寒、抗病的優點。但是短果杜鵑在全世界范圍內的分布都非常狹窄，除了日本之外，只在我國東北長白山地區生長，生長的地區海拔偏高，數量非常少，目前我國的短果杜鵑只有100 多株，是非常珍貴的瀕危植物。2013 年9 月2日，短果杜鵑被列入《中國生物多樣性紅色名錄——高等植物卷》、《中國第二批珍稀瀕危植物名錄》。由此可見，加強對短果杜鵑以及繁殖的研究已經迫在眉睫，符合我國可持續發展和環境保護的基本戰略，對于保護瀕危植物具有重要意義。

1 瀕危植物短果杜鵑生境特征概述

短果杜鵑（杜鵑花科、杜鵑花屬）是一種非常珍貴的瀕危植物，分布范圍十分狹窄，在我國范圍內僅生長在東北長白山地區，并且還只生長在海拔1000～1300m 的針葉混交林之中，主要地段為長白山附近的朝鮮族自治縣、長白山國家級自然保護區等。短果杜鵑在土壤偏酸性且肥沃的地方生長，不喜歡高溫，耐寒性較強。在東北的植物群落中，短果杜鵑株型比較大，是一種大型的杜鵑花科瀕危植物。短果杜鵑葉片較大，整個株體婀娜多姿，花朵潔白無瑕，整株短果杜鵑十分優美，是非常難得的觀賞植物。

短果杜鵑屬于常綠灌木，整株植物最高可以達到5m，胸徑的寬度為4～8cm，新生的花枝是棕綠色，比較老的花枝是暗灰色。花枝比較集中，葉子呈現卵狀長圓形或者長圓形，長度約為7～12cm，寬度越位2.5～6cm，整個葉片的邊緣呈現反曲，葉端較鈍，中脈的部分比較突出，葉子背面的主脈相對突出，上面葉子綠色的顏色較深，下面葉子的綠色顏色比較灰，葉子表面有短毛呈氈狀。葉柄的長度為1～2cm，一株上的花朵數量約為7～12朵，花朵潔白，生長在整株的頂端，花朵的直徑最大可以達到3cm，花梗的長度在3～3.5cm之間。

短果杜鵑的果實呈現長圓形，果實的長度在1.5～2cm之間，顏色為褐色，果實成熟之后1/3的頂部會開裂。短果杜鵑的種子顏色為棕褐色，長度在1～2mm 之間，數量較多且集中。短果杜鵑通常生長在溝谷或者水源旁邊苔蘚層相對較厚的腐爛的倒木、比較厚的巖石以及臺地之上。短果杜鵑的根部經常串生，在地表的淺層橫走，伴隨著新的株體。短果杜鵑在生長的過程中經常有很多伴生的植物，例如紅皮云杉、單側花、水冬瓜赤楊等。

短果杜鵑是中國北方亞熱帶植物相的組成部分，并且由于長白山歷史上潮濕的亞熱帶氣候而受到現代海洋的影響，而夏季的溫度和濕度季風使它得以維持。由于來源少，分布窄，國家將其列入中國第二批珍稀瀕危植物。短果杜鵑對于研究長白山植物階段性植物的形成和演化及其與亞熱帶北部中國植物階段性植物的密切關系具有重要價值。同時，該物種也是花卉裝飾和香料化學工業的重要來源，需要積極地引入、馴化和繁殖，以增強對生態環境的保護并擴大該物種的來源。

2 均勻設計法優化短果杜鵑高效快繁體系

2.1 理論依據

由于短果杜鵑的繁殖率極低，很多學者針對短果杜鵑的繁殖進行了研究，通過研究發現，如果短果杜鵑通過愈傷組織進行芽苗分化的方式能夠提高短果杜鵑的增值系數。但是這種通過愈傷組織進行繁殖的方法的周期相對較長，由于連續增殖還容易導致短果杜鵑的變異和退化，因此必須對短果杜鵑的繁殖方法進行改善。本文采用均勻設計法對短果杜鵑高效快繁體系進行優化，均勻設計法主要采用腋芽增殖對短果杜鵑的根系進行培育，具有繁殖系數高、成苗速度較快的特點。均勻設計法與愈傷組織法相比進一步成苗的概率更大，還具有很強的遺傳穩定性。均勻設計法可以與多元統計進行有機結合，在正交設計的指出之上進行試驗，從而得到在多種因素影響下仍可以廣泛推廣的行之有效的短果杜鵑培育。

2.2 材料與方法

2.2.1 外植體材料的處理 短果杜鵑外植體材料通常在4 月初進行處理，由于短果杜鵑生長環境的特殊性，在長白山北部海拔較高地區生長，取短果杜鵑正在休眠之中的枝條，在實驗室之內以水培的方式對腋芽的萌發進行促進。當腋芽萌發了之后就會開始生長，腋芽長度達到2.0cm的時候就要將腋芽剪下來，在超凈的工作臺之上，使用濃度為75%的酒精進行涮洗，涮洗的時間不能超過60s，涮洗結束之后用飽和的次氯酸鈉溶液進行浸泡，浸泡的時間不能超過10min，浸泡結束之后用無菌的水反復沖洗，沖洗的次數位10次，沖洗完成之后用無菌的濾紙將段位杜鵑腋芽的表面水分吸干，在浸泡等過程中容易出現腋芽的損傷，要將損傷的部分切除，將腋芽整體進行切割，切割為一葉一段，得到的外植體材料備用。

2.2.2 短果杜鵑腋芽萌發生長及莖段生根培養基的篩選 本文實驗使用的培養基為改良的MS（1/4 大量元素、1/3 微量元素、1/3 鐵鹽和1/3 有機成分），pH 值為5.5，溫度保持在24℃左右，光照的強度和周期分別為1100lx、10h/d，附加瓊脂粉和蔗糖。取處理好的外植體嫩莖段，將外植體嫩莖段接種到附加不同濃度的IAA、IBA、NAA 和GA 的改良MS 培養基上培養腋芽，腋芽順利生長之后選擇最合適的培養基。

2.2.3 高效快繁體系的建立 本文建立高校快繁體系的方法為節培法，使用的材料為被切割的一葉一段，將其轉移到培養基之中，對各項數據進行統計。

2.2.4 數據分析 本實驗使用的是均勻設計法，進行前期的規律設計，通過對數據的分析與處理，合理使用均勻設計軟件。

2.3 結果與分析

（1）短果杜鵑腋芽生長及莖段生根最佳培養基篩選。本文首先進行了預備試驗，預備試驗的結果顯示，在改良之后的MS 培養基之中，短果杜鵑腋芽、莖段生根培養需要控制在規定的生長調節物質的濃度范圍之內。在控制范圍以下，植物生長調節劑不能促進短果杜鵑的生根和腋芽的生長。如果植物生長調節劑的濃度過高，幼苗的根部可能會腫脹或產生卷曲，從而抑制腋芽的生長并繼續生長根。移植這樣的幼苗時，其根與腋芽一起從根部脫落，并且移植的存活率幾乎為零。為了提高短果杜鵑的再生率，作者采用統一的設計方法，每次處理接種30次。同時，我們研究了多種MS培養基和交叉配比濃度對短果杜鵑腋芽生長和生根的影響。

將得到的數據進行均勻設計軟件處理，構建回歸方程，對回歸方程進行分析，回歸方程具有統計學意義。將方程進行顯著性檢驗，檢驗值為15，部分方程的顯著性不強，將顯著性不強的組要進行提出。提出了剔除之后的回歸方程進行后續計算，回歸方程的各項均呈現顯著。同歸反復計算，短果杜鵑腋芽萌發生長及生根培養基最佳的數據為：改良的MS培養基+0.15mg/L+IBA 0.30mg/L+GA 3.00mg/L。

（2）本文構建的高效快繁體系主要使用節培法，通過節培法的使用進行短果杜鵑繼代快繁。當短果杜鵑的莖段生根的苗長度到3.0cm的時候，需要在超凈工作臺上進行后續操作，培養瓶之中會預留部分花莖和葉片，將苗干剪下并且進行一葉一段的切割，將切割后的部分進行轉接，放置到改良的MS 培養基+0.15mg/L+IBA 0.30mg/L+GA 3.00mg/L 的培養基中進行生根和增值培養。通過反復試驗可以發現，短果杜鵑的增值周期為1個周期35天，每一個培養瓶中的增值倍數都達到了45倍。

（3）當培育的苗跟生長到2.0cm 的時候，要將試管苗去除，使用5.00mg/L 殺毒礬溶液對短果杜鵑苗上殘留的瓊脂進行清洗，再用清水反復清洗，將清洗之后的短果杜鵑苗放入混合的基質之中，混合基質主要是細河砂、泥炭土以及腐爛的松針。由于短果杜鵑的生長需要保證光照，因此必須采用具有很強透光性的塑料薄膜對混合基進行覆蓋，從而達到保持濕度、溫度和光照的目的。短果杜鵑培養的過程中，溫度要控制在18℃左右，濕度必須保持在75%作用個，每天都要對混合基進行8h的自然關照，并且要適當的進行通風和換氣，每天早晚都要進行噴水。通過試驗表明，使用煉苗和移栽的方式，短果杜鵑的試管苗成活概率顯著提高，成活率超過了95%。

3 結論

通過試驗結果現實，改良的MS 培養基+0.15mg/L+IBA 0.30mg/L+GA 3.00mg/L 能夠顯著提升短果杜鵑試管苗的成活率。成活后的短果杜鵑試管苗的遺傳性能穩定，生長的速度較快，成苗率非常高。均勻設計法優化短果杜鵑高效快繁體系能夠進一步縮短短果杜鵑的繁殖周期，使短果杜鵑的增值倍數得到顯著提升，這種優化方法非常方便，資金投入少，可操行較強，短果杜鵑的增值效果顯著，具有推廣的價值。

近年來國外很多國家對高山杜鵑已經進行了馴化，這種園藝栽培種在國內外市場都很受歡迎。但是國內外對于短果杜鵑的引種研究都不充分，本文使用了均勻設計法對短果杜鵑的快繁體系進行了詳細的試驗與分析，對于長白山短果杜鵑的繁殖、育苗、開發與利用提供參考建議。

4 結語

短果杜鵑是杜鵑家族的一種常綠小灌木，是在中國國家一級受到保護且急需保護的稀有珍貴植物。即使在嚴寒季節，葉子仍然是綠色和明亮的，而花朵是白色的，整株短果杜鵑非常漂亮，可以馴服作為觀賞花卉。短果杜鵑對研究長白山植物階段性植物的形成和演化及其與亞熱帶北方植物性植物的密切關系具有重要的研究價值。短果杜鵑也是一種裝飾花，可以種植在庭院中進行綠化和觀察。短果杜鵑也是香水化學工業中的重要成分，花朵可以提取香水。但是，短果杜鵑在中國的分布區域非常狹窄，盡管僅分布在東北部，但數量不到200 株。由于短果杜鵑生長在沒有霜凍的地區，種子很小，不成熟且難以發芽、扦插繁殖和生根率幾乎為零，需要拯救的是瀕臨滅絕的物種。由于其在長山國家自然保護區中的分布，其開發和使用受到限制。本文通過對短果杜鵑的分析，通過均勻設計法優化短果杜鵑高效快繁體系，對短果杜鵑的繁殖進行了深入研究。