兜兰属植物的保护和利用研究

兜兰由于独特的花朵造型、绚丽的花朵色彩、持久的观赏花期而具有极高的观赏价值，是国际上的高档花卉，属于七大兰科植物观赏属之一。但兜兰属植物由于其生境的破坏以及人们对其的过度采挖，现已成为世界上最濒危的植物物种之一，许多种类已濒临灭绝，所有野生种均被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录I而被禁止交易，属于兰科植物保育中的‘旗舰’种类。在兰科植物的保育中，原产地和迁地保护是最有效的手段之一，自然回归能在短期内迅速地恢复野生种群，然而，进行规模化生产能满足市场需要并降低兰花爱好者对野生资源的需求而有利于兜兰种质资源的有效保护和可持续利用，并取得较好的社会经济和生态效益。本重点实验室曾宋君研究团队在兜兰属植物种质资源的收集和评价、迁地保护、自然回归、新品种培育、优质种苗快繁、规模化栽培和市场推广等方面做出了突出的贡献，整体成果处于国内领先、世界先进水平。特别是在兜兰优质种苗的组织培养快速繁殖方面取得突破，成果处于世界领先水平。该成果已带动了我国兜兰产业发展迅速，并获得了较好的社会经济效益和生态效益。

（1）兜兰属植物的迁地保护

对国产兜兰属植物进行了较为系统的野外资源调查，在不破坏野生群落维持的基础上进行了种质资源的收集和迁地保护，但部分种类由于个体过少，我们直接在野外开花植株上进行人工授粉，在获得种子后再进行无菌播种，采用获得实生苗用于迁地保护。目前，我们已收集并保存国产兜兰属的全部27个原生种，并收集到的国外原生种70多个种的中58个，共已收集到兜兰属原生种85个；同时，收集到具育种价值的优良兜兰亲本200多个，在华南植物园已建立了兜兰的种质资源圃和育种核心种质资源库，相关成果已被《中国科学报》、《科技日报》和《科学网》等多家媒体报道并发表了科研论文。

（2）兜兰新品种选育

将兜兰的花粉在4℃低温干藏1年，所有种类50%的花粉在保持一年后还具有活力，此技术解决了兜兰杂交花期不育的问题。2015年至2019年期间，我们已获得了兜兰杂交组合300多个，44个兜兰新品种已在RHS上进行了登录，9个兜兰新品种通过了广东省农作物新品种审定，特别是“紫旗兜兰”和“绿韵兜兰”已被广东省农业农村厅评为2019年广东省农业主导品种，“兜兰新品种选育和优质种苗生产技术”被为2019年广东省农业主推技术。

近期，我们也利用物理和化学方法进行了兜兰的诱变育种，利用子房注射法、农杆菌介导法、基因枪法等转基因技术进行兜兰的转基因研究，并已成功地将能促进兰花提前开花的FT基因转入到了多花型兜兰中，有望使多花型兜兰营养生长期从6－8年缩短到3－5年。

（3）兜兰的繁殖技术研究

兜兰的常规繁殖主要采用分株繁殖，繁殖系数低，难以满足市场的需要，迫切需要开发高新生物技术来提高兜兰的繁殖系数和扩大生产，无菌播种和组织培养是解决这个问题的主要方法，但兜兰无菌播种和组织培养是兰科植物中难度最大的属之一，有些兜兰授粉后种子结实率低、自然状态下极难萌发，而无菌播种萌发率也较低、成苗难；特别是兜兰组织培养难度大，世界上成功的报道极少。目前，已完成了50多个兜兰原生种和300多个兜兰杂交种的无菌播种或组织培养技术研究，大部分种类能进行种苗的规模化生产，特别是兜兰组织培养无性克隆技术的突破能进行杂交种优质种苗的规模化生产，研究水平处于世界领先。我们已获得了10多项兜兰无菌播种和组织培养的国家发明专利。在无菌播种方面，通过选择优质的亲本并进行纯化，使它在与其它品种杂交后通过无菌播种后能获得性状基本统一的优良的杂交后代。在兜兰的组织培养方面，国外只有几例利用试管苗组织培养成功的报道，但没有直接采用温室中成年株成功的报道，我们通过对外植体的有效处理和培养基和培养条件和优化，已能成功地进行摩帝类兜兰等的组织培养，生产出的种苗能保持兜兰优良性状，其专利“摩帝类兜兰优质种苗组织培养快速繁殖方法”在国内获得国家发明专利的基础上，申请了国际发明专利并在日本申报了专利保护权。另外，“兜兰的杂交育种及其种苗繁殖方法”于2017年11月获得第十九届中国国际高新技术成果交易会“优秀产品奖证书”，于2018获得了年中国专利优秀奖。2015年至2019年期间，，本项目组已发表兜兰繁殖的论文10多篇，其中SCI论文5篇。由于在兜兰种苗快繁方面的成果，应邀撰写的综述论文In vitro propagation of Paphiopedilum orchids于2016年1月在国际顶级生物技术期刊Critical Review in Biotechnology 发表。另外，我们在研究兜兰的无菌播种过程中发现，种子的成熟度是影响其种子萌发的关键，一些种类如杏黄兜兰种子完全成熟后基本不萌发，我们对其胚胎发育过程中种子结构特征和无菌萌发率的相关性进行了深入研究并找到了最佳的播种时期；也能利用次氯酸钠、超声波等处理成熟种子，大幅度地提高种子的萌发率。

（4）兜兰的产业化栽培

目前，我国兜兰的栽培多为家庭式的小规模栽培。由于兜兰市场的不断扩大，这种生产模式远不能满足市场的需要，进行规模化的产业生产十分必要。项目组通过与广东华大锦兰农业发展股份有限公司等合作进行了兜兰的中试生产和示范推广，利用无性克隆苗能进行兜兰的花期调控并使其应节开花，并利用自主发明专利有效地控制了病害的发生，大幅度的提高了产品的附加值。目前，该公司已生产兜兰200多万盆，总产值达1亿多元，销售收入已超过5000多万元，已成为我国大陆最大的兜兰生产基地之一，并于2019年获得了国家高新企业称号并成功在新三版挂牌。

（5）在兜兰属植物研究方面的成果

已获得了包括国家重点研发计划项目、国家农业科技成果转化资金项目、国家支撑计划项目、广东省农业科技成果转化资金项目、广东省重大科技攻关项目、广州市重大科技攻关项目、中国科学院知识创新工程重大方向性项目、中国科学院STS项目和横向课题等多个项目的资助。已对海伦兜兰进行种苗的规模化生产和市场推广，并实现了它在原产地云南的自然回归和在广东的异地回归。同时，由于在兜兰产业化方面的成果，有关兜兰方面的研究成果作为主要支撑材料的“大花蕙兰和兜兰新品种创制及产业化关键技术”于2018年获得了广东省科技进步一等奖，“中国特色兰科植物保育与种质创新及产业化关键技术”于2019年获得了国家科技进步二等奖。