瀕危植物古林箐秋海棠的扦插繁殖及回歸引種初探

李景秀　崔衛華　胡梟劍　孔繁才

摘要： 該研究以生物統計的正交試驗設計為理論依據，列出影響秋海棠扦插生根成苗率的插穗水平、扦插基質、生長刺激素和遮光率4個主要因子，每個因子設3個不同的水平，根據L9 （34）正交試驗因素、水平組合進行了9個4因素3水平的正交試驗。結果表明：通過L9 （34）正交試驗，獲得了瀕危植物古林箐秋海棠（Begonia gulinqingensis）的葉片扦插繁殖最佳方案為保持扦插床溫度22～28 ℃，基質溫度18～22 ℃，空氣相對濕度60%～75%，遮光率70%～75%。以葉片作為插穗，珍珠巖為扦插基質，100 mg·L-1萘乙酸處理切口，扦插期間給予插穗充足的水分管理，扦插20～25 d插穗切口產生不定根，70～85 d萌發不定芽形成新植株，扦插繁殖成苗率達74%。將獲得的扦插繁殖再生植株定植于云南馬關縣古林箐鄉柏木山自然分布區的原生森林生態生境地和次生開發杜仲、草果林生態生境地進行回歸引種對比試驗。原生森林生態居群的回歸植株平均保存率為57.6%，開花率為40%，結實率為36.6%，落子成苗率為36.1%。回歸植株能在原生地自然繁衍，是古林箐秋海棠回歸引種的可行方法。

關鍵詞： 瀕危植物， 古林箐秋海棠， 扦插繁殖， 回歸引種

中圖分類號： Q949.9文獻標識碼： A文章編號： 1000-3142（2018）07-0851-08

Abstract： We made a orthogonal test based on the theoretical basis of biostatistics， and listed four main factors of cutting slips level， cutting medium， growth hormone and shading rate affecting the rooting seedling rate of Begonia gulinqingensis. Each factor was set to three different levels， according to L9 （34） orthogonal test， nine level combination of four factors orthogonal test at three level. Through L9 （34） orthogonal test， we obtained the best solution for breeding leaf cutting of B. gulinqingensis endangered plant： keeping cutting bed temperature 22-28 ℃， cutting medium temperature 18-22 ℃， humidity 60%-75%， shading rate 70%-75%， as the cuttings in leaves and cutting medium in the perlites， 100 mg·L-1 rhodofix to deal with cuttings， to give sufficient water during cutting management and its rooting rate 74%. Normally， cutting to adventitious roots needed 20-25 d and cutting to a new plant needed 70-85 d. The regenerated plants were planted in the natural distribution area be in progress reintroduction contrast test. The results showed that average preservation rate of native forest ecological group was 57.6%， the flowering rate 40%， the seed setting rate 36.6%， and seed regeneration rate 36.1%. Regression planting can reproduce the natural vegetation in the habitat of B. gulinqingensis， and it is a feasible method of ecological restoration.

Key words： endangered plants， Begonia gulinqingensis， cutting propagation， regression planting

古林箐秋海棠（Begonia gulinqingensis）系秋海棠科（Begoniaceae）秋海棠屬（Begonia L.）植物，為根狀莖類型，葉片團扇形、深綠色至褐綠色，疏被白色硬毛，鑲嵌銀綠色近圓形斑紋，幼葉紫褐色。花深桃紅色，開花數極多，葉鑲嵌緊湊、株型精巧玲瓏，具有很高的觀賞價值，可謂室內觀賞植物精品，也是秋海棠屬植物中極為稀缺的遺傳育種種質資源（圖版I：A，B）。古林箐秋海棠僅分布于云南東南部馬關縣古林箐鄉的林場林區和柏木山村狹域的山林范圍內，資源調查結果表明，兩個居群植株的分布數量均未超過50株（馬宏等，2007）。根據IUCN紅色名錄類型和標準，以及國際‘植物保護中心提出確定保護對象的6點參考（王獻薄和郭柯，2002），古林箐秋海棠屬瀕危植物，應加以保護。

由于馬關縣古林箐特殊的地理位置和地勢，使其形成低緯度亞熱帶東部型山地季風氣候，年均氣溫16.9 ℃、日照1 802 h、降雨量1 345 mm、平均相對濕度在85%以上，終年溫暖濕潤，森林郁閉度大、光照較弱（圖版I：C），為古林箐秋海棠的生長發育創造了極其特殊的生境條件，也是當地發展杜仲、草果等經濟植物的優良基地。由于當地村民對森林資源的亂砍濫伐和林下大面積草果地的開墾種植，極度破壞了古林箐秋海棠的適生環境，從而造成自然分布地本來就稀少的種質資源瀕臨絕境。對古林箐秋海棠多年的引種栽培試驗結果表明，古林箐秋海棠栽培適應性極差、在秋海棠屬植物遷地保護栽培基地的生長勢較弱。通過改進栽培技術措施、加強植株營養生長和生殖生長期的栽培管理和營養平衡，植株能在栽培溫室內正常開花，但不能結實（圖版I：B）。因此，建立切實可行的扦插繁殖體系、尋求獲得扦插生根植株的最佳扦插方案，并將再生植株回歸自然，構建種群，擴大自然分布種群數量勢在必行。

1材料與方法

1.1 材料

從中國科學院昆明植物研究所植物園秋海棠引種栽培溫室內栽培保存3 a的植株上采取旺盛生長的葉片，分別調整切取帶葉柄的葉片、含一級分枝脈的楔形葉片和含二級分枝脈的楔形葉片，于2009年7月9日在引種栽培基地進行扦插試驗。扦插床的溫度控制在22～28 ℃，基質溫度 18～22 ℃，插床的空氣相對濕度60%～75%。2009年10月生根成苗后繼續留在扦插繁殖試驗床內復壯栽培，生根植株生長健壯并具3～5片成熟葉片。2010年8月9日起苗保濕處理包裝，于2010年8月11日定植于自然分布地進行回歸引種試驗。分別于2010年8月23日（定植2周），2011年3月9日（定植7個月），2011年12月8日（定植16個月），2012年2月29日（定植18個月），以及2013年9月7日（定植36個月），對其成活及生長狀況進行調查統計。其中，定植36個月的調查統計前，回歸引種試驗區被當地居民進行大規模地森林植被砍伐和開墾，兩個居群的保存植株遭受嚴重破壞和毀滅。

1.2 扦插繁殖正交試驗

針對古林箐秋海棠森林郁閉度大、光照較弱，空氣相對濕度較大的適生環境及栽培技術要點，從影響秋海棠扦插生根成活的插穗水平、扦插基質、生長刺激素和遮光率等因素中，以生物統計的正交試驗設計為理論依據，列出影響扦插生根成苗率的主要因子，進行4因素3水平正交試驗（表1）。

1.3 回歸引種對比試驗

在古林箐秋海棠的自然分布區進行實地踏查后選擇具有代表性的原生森林生態群落和次生開發杜仲、草果生態群落進行2處理3重復的回歸引種對比試驗。 2個處理均設100 m2 帶狀樣方，每個處理各設3個重復，各重復均為30 m2 帶狀小區，各定植30株回歸試驗苗。

回歸引種結果調查計算：成活率=成活株數/定植株數×100%；保存率=現存株數/成活株數×100%；開花率=開花株數/現存株數×100%；結實率=結實株數/現存株數×100%；落子成苗率（落子成苗植株的比率）=落子成苗株數/現存株數×100%。

2結果與分析

2.1 扦插繁殖正交試驗結果與分析

正交試驗結果表明，A因素中K3 值等于128最大，即插穗因素中的最優水平是3水平帶柄葉，B、C、D因素中的最大K值依次為K1 = 124、K1 = 197、K2 =102，即扦插基質、激素處理、遮光率三個因素中的最優水平依次為1水平珍珠巖、1水平萘乙酸、2水平70%～75%，最佳因素水平搭配是A3 B1 C1 D2。因此，在保持扦插床的溫度22～28 ℃，基質溫度 18～22 ℃，插床的空氣相對濕度60%～75%的環境條件下。采用帶柄葉片作為插穗、以珍珠巖作為扦插基質、100 mg·L-1萘乙酸處理切口、扦插環境遮光率70%～75%是古林箐秋海棠扦插生根成苗的最佳方案（表2，圖1）。

由于9個試驗中沒有A3 B1 C1 D2 這樣的水平搭配，以帶柄葉片作為插穗、珍珠巖作為扦插基質、100 mg·L-1萘乙酸處理切口、遮光率70%～75%的因素水平組合再次驗證試驗結果，扦插生根成苗率74% ，進一步確立了古林箐秋海棠扦插繁殖最佳方案的可靠性。并以其它最佳因素水平為基礎，特別對生長調節物質奈乙酸的使用濃度進行了50、100、150、200、250 mg·L-1的梯度試驗，結果表明：100和150 mg·L-1的使用濃度均能獲得70%和72%的生根成苗率。

2.2 回歸引種試驗結果與分析

回歸引種的對比試驗結果表明，原生森林生態居群回歸引種植株定植2周后的成活率是94.4%，定植7個月后的植株存活保存率77.9%，定植16個月后的植株保存率58.8%，18個月后的植株保存率57.6%，開花率40%，結實率36.6%。定植36個月后的植株保存率19.9%，落子成苗率36.1%（表3，圖2）；次生開發杜仲、草果林生態居群相應的成活率是98.9%，定植7個月后的植株存活保存率47.3%，定植16個月后的植株保存率7.9%，18個月后的植株保存率6.7%，無開花結實植株。定植36個月后的植株保存率5.6%，無落子成苗植株（表3，圖2）。2個回歸居群植株保存率的T檢驗結果為t0.05=4.30t0.01=9.93，差異極顯著。可見，在植株定植2周內人為活動干擾未及，適度的次生開發對植株成活的影響不大。但植株成活后在自然分布地的保存率，2個回歸居群間有顯著差異，開花結實差異極顯著，葉片生長狀況觀測結果也呈現顯著差異（表4）。原生森林生態居群的回歸引種保存率及生長發育明顯優于次生開發杜仲、草果林生態居群。也進一步明確：

由樟科（Lauraceae）樟屬（Cinnamomum L.）、木姜子屬（Litsea Lam.），木蘭科（Magnoliaceae）擬單性木蘭屬（Parakmeria Hu et Cheng），殼斗科（Fagaceae）石櫟屬（Lithocarpus Bl.）、青岡屬（Cyclobalanopsis Oerst.），樺木科（Betulaceae）榿木屬（Alnus L.），榆科（Ulmaceae）榆屬（Ulmus L.），桑科（Moraceae）榕屬（Ficus L.），遠志科（Polygalaceae）遠志屬（Polygala L.），茜草科（Rubiaceae）滇丁香屬（Luculia Sweet.），野牡丹科（Melastomataceae）金錦香屬（Osbeckia L.），莎欏科（Cyatheaceae）莎欏（Gymnosphaera denticulata），姜科（Zingiberaceae）豆蔻屬（Amomum L.），蕁麻科（Urticaceae）冷水花屬（Pilea Lindl.），莎草科（Cyperaceae）莎草屬（Cyperus L.），秋海棠科（Begoniaceae）秋海棠屬（Begonia L.）等植物群落組成，及其植被茂密、郁閉度大、空氣極其濕潤的原生森林生態環境有利于古林箐秋海棠的生長和保存，是古林箐秋海棠的適生生境；由樺木科（Betulaceae）滇榿木（Alnus ferdinandicoburgii），木蘭科（Magnoliaceae）擬單性木蘭屬（Parakmeria Hu et Cheng），八角回香科（Illiciaceae）八角（Illicium verum），杜仲科（Eucommiaceae）杜仲（Eucommia ulmoides），姜科（Zingiberaceae）草果（Amomum tsao-ko），忍冬科（Caprifoliaceae）忍冬屬（Lonicera L.）、接骨木（Sambucus williamsii）、莢蒾（Viburnum amplifolium），錦葵科（Malvaceae）地桃花（Urena lobata），茶科（Theaceae）柃屬（Eurya Thunb.），蕨類植物（Pteridophyta）鳳尾草（Pteris multifida）等，菊科（Compositae）紫莖澤蘭（Eupatorium adenophornm），禾本科（Gramineae）金茅屬（Eulalia Kunth.）、芒屬（Erianthus Michaux）等組成的次生開發杜仲、草果林生態群落，及其植被稀疏、郁閉度較小、光照略強的環境不利于古林箐秋海棠的生長發育和自然繁衍。

3討論與建議

3.1 扦插繁殖的突破拯救了枯竭的古林箐秋海棠種質資源

中國科學院昆明植物研究所植物園秋海棠屬植物種質資源保存基地于1998年從原生地引種圖 1各因素水平平均生根成苗率成苗植株進行栽培保存試驗，結果表明古林箐秋海棠的栽培適應性極差，在與秋海棠屬植物其它種類同等的栽培管理條件下不能存活生長。根據自然分布區特殊的適生生境及栽培管理措施的調整與改進，第3次引種植株能在栽培基地生長存活并正常開花，即使加以人工輔助授粉卻不能結實。古林箐秋海棠扦插繁殖最佳方案的求獲，以有限的栽培保存植株葉片作為插穗來源，采用帶柄葉片和楔形葉片進行循環往復地扦插繁殖，為古林箐秋海棠的遷地保護和回歸引種等就地保護擊開了一個突破點，也拯救了目前枯竭的古林箐秋海棠種質資源。但是， 古林箐秋海棠的孢粉生物學、胚胎發育等相關基礎研究須進一步加強，為有性繁殖和種質資源的有效保存提供指導性依據。

3.2 過度的人為開墾開發是導致古林箐秋海棠瀕危的主要原因

從古林箐秋海棠的資源調查結果可見，2個野外自然分布居群為數不多的植株僅見于植被茂密的原生森林群落中，而在已開墾開發的八角、杜仲、草果林地及次生林下則難以尋覓，回歸引種試驗的植株存活保存率也同樣揭示了相同的結果。植物物種滅絕或瀕危的內因是生殖繁育能力的退化與障礙，物種的生活力與競爭能力下降，外因是人類活動和自然災害所導致的生境破碎和喪失，以及生態環境急劇變化等，對于因生境地喪失或遭破壞而致瀕的物種來說， 種群遷移與重建是拯救該物種極為有效的方法（Conan，1998；Griffith et al，1989；Pavlik et al，1993）。許多瀕危物種的瀕危機制調查研究結果明確，人類活動和自然災害的影響是壓倒性的干擾因素，由植物自身的繁殖能力和遺傳因素導致瀕危的種類很少（田朝陽等，2008）。古林箐秋海棠雌雄配子體發育過程的研究表明其發育正常，不存在敗育或不良現象，采自野外的種子實驗室發芽率也可達60%以上，在自然條件下不存在生殖障礙（馬宏等，2007）。古林箐秋海棠的野外調查和觀察可見原生森林群落中的植株能夠正常開花結實，并在結實的成苗植株下觀察到脫落種子萌發成苗的幼株。充分肯定古林箐秋海棠瀕危的主要原因是森林資源的亂砍濫伐及不合理的開墾開發等人為活動干擾。

3.3遷地保存與就地保護相結合是種質資源保護的有效途徑

古林箐秋海棠的自然分布地馬關縣古林箐曾砍伐上層喬木開墾種植八角、杜仲，近年來由于草果的市場需求及經濟價值的提高，非常適宜于草果生長的古林箐鄉又被規劃為草果種植生產基地，開墾開發的范圍日趨擴大加劇，發展經濟付諸的過度開發與瀕臨絕境的古林箐秋海棠資源保護的矛盾日益突出，遷地保存成為迫在眉睫的方法和優先措施。在扦插繁殖獲得成功，遷地保存有了基本保障的基礎上，將扦插繁殖獲得的再生植株回歸自然，恢復種群，修復原生生態群落，劃定自然保護區進行就地保護，實行遷地保存與就地保護并舉的措施才能真正有效地保護和保存古林箐秋海棠的遺傳種質資源。

3.4 以植物群落及生態環境的保護為基礎，加強回歸引種相關研究及種群重建力度

古林箐秋海棠的適生環境溫暖濕潤，森林郁閉度大，且具有低緯度亞熱帶東部山地季風氣候特有的森林植物群落。特定的植物群落組成及其形成的特殊生態環境是古林箐秋海棠賴以生存的基礎和條件，就地保護必須以植物群落及生態環境的保護為基礎。隨著環境的變化，林下物種的居群生存能力發生變化，因為區域環境的變化影響植物的生長率和開花（Horvitz & Schemske，1995；Damman & Cain，1998；Endels et al，2005；Lehtila et al，2006）。物種對生態環境的退化十分敏感，周圍群落的復合性比群落內部的特征和種群基因特征在決定種群的存活上發揮更大的作用。植物繁殖與種群規模呈正相關（Hans et al，2002）。此階段的回歸引種試驗獲得初步成功，回歸植株和種群的繁衍、遺傳物質及其性狀的穩定性等種群恢復的動態需要繼續深入研究后另文報道，并提高遷地保存的繁殖系數和數量，加大回歸引種及其種群重建力度、擴大回歸種群規模，有效保護古林箐秋海棠的遺傳種質資源。

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