林玲, 陸潔梅, 劉文藝, 劉念

姜科花卉種質(zhì)資源的引種保存、評價與創(chuàng)新

林玲1, 陸潔梅2, 劉文藝1, 劉念3*

(1. 佛山市連藝生物科技有限公司，廣東 佛山 528225；2. 廣州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣州 510520；3. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣州 510225)

為科學(xué)開發(fā)利用姜科花卉種質(zhì)資源，收集84種姜科花卉種質(zhì)資源進(jìn)行引種，結(jié)合生長情況、觀賞特點和經(jīng)濟(jì)用途進(jìn)行引種保存的分析與評價，采用人工雜交育種的方法進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新。結(jié)果表明，84種姜科花卉種質(zhì)資源引種成活了77種, 成活率91.7%，成活種類的開花率98.7%，結(jié)果率63.6%。生長狀況優(yōu)的種類占59.5%，生長良好的占7.1%，生長中等的占25%，死亡的占8.3%。分布于中低海拔熱帶亞熱帶地區(qū)的大部分姜科種類能在粵港澳大灣區(qū)保存，而分布在熱帶、中高海拔及特殊生境地區(qū)的則不適宜。階段馴化法可用于引種保存工作；有60.7%的種類為多用途花卉。雜交育種法既可創(chuàng)新種質(zhì)又可轉(zhuǎn)移保存優(yōu)良姜科花卉基因。

姜科；花卉種質(zhì)資源；引種；雜交育種

姜科植物大多數(shù)種類花具有香味，株形、葉、花、果都呈現(xiàn)出豐富的多樣性，有的花序艷麗，構(gòu)型奇特，有的則是苞片艷麗，有的唇瓣形態(tài)各異、色澤鮮艷；大多數(shù)種類含揮發(fā)油，具較強的殺菌作用，能清新空氣，病蟲害相對較少，可通過根莖或珠芽快速擴(kuò)繁。對種質(zhì)資源進(jìn)行引種保存是開發(fā)利用資源的基礎(chǔ)性工作，為開發(fā)姜科花卉資源，我們從本世紀(jì)初便開展了姜科花卉種質(zhì)資源的引種保存和種質(zhì)創(chuàng)新工作[1–9]。義鳴放[10]指出世界花卉業(yè)的發(fā)展趨向于多用途花卉，即除可觀賞外還可供食用或藥用等用途的花卉，越來越受到追捧。據(jù)世界花卉行業(yè)專家預(yù)測，從21世紀(jì)開始，全球年均需要消費藥用花卉、食用花卉和香料花卉約100億美元[11]。本文對我們近20年的引種結(jié)果進(jìn)行分析評價，對我們引種的姜科花卉種質(zhì)資源的觀賞特點及其他經(jīng)濟(jì)用途也進(jìn)行了分析，以期推動姜科花卉的開發(fā)利用。

1 引種地環(huán)境

引種地廣州，地處北回歸線以南，海拔21 m,為南亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，全年水熱同期，雨量充沛。太陽輻射強，氣溫高，夏季炎熱潮濕，秋冬溫暖干旱，一般無霜凍；1月平均氣溫13.8 ℃，極端低溫-2 ℃，7月平均氣溫28.5 ℃，極端高溫38 ℃；年積溫6 400 ℃～6 500 ℃，日均溫度≥10 ℃的天數(shù)為285～315 d。每年4—6月為雨季，8—9月天氣炎熱，多臺風(fēng)，10月到翌年3月為旱季，年降雨量1 690 mm，雨季1 358.4 mm, 蒸發(fā)量為834 mm；旱季降雨量為332.6 mm，蒸發(fā)量為634 mm，月降雨量與月蒸發(fā)量之比最小可達(dá)1/6, 年均相對濕度為80.6%，l0月到翌年1月平均相對濕度為68.6%,2—9月平均相對濕度為82.15%。地帶性土壤為磚紅壤，局部有沖積平原的沙壤土。

2 引種保存及評價方法

2.1 引種

引種有3種方式：野外收集、與相關(guān)引種單位交換和到生產(chǎn)基地購買，主要收集活體植株和根莖。收集時盡量記錄氣候、海拔、生境、植物形態(tài)、生長習(xí)性等詳細(xì)信息。

2.2 保存方法

收集的種質(zhì)資源經(jīng)消毒檢疫后，種植在盆中,基質(zhì)由沙壤土:泥炭土=1:1組成。盆苗先放置在陰棚，待長出3～5片葉后，依據(jù)植物需光性、親水性等生物特性，采取遮陰或露天的栽培方式種植于田壟間。田間定植后通常每天澆透水1次，早春和9月各施肥1次，具體視天氣和植物生長情況而作調(diào)整。日常及時防治病蟲害并做好物候記錄。

2.3生長評價方法

根據(jù)生長情況劃分為4個等級：優(yōu)、良、中和差。連續(xù)3年以上長勢好，能開花結(jié)果，或雖不結(jié)果但能滿足生產(chǎn)所需，且增殖快(根莖年增殖率1:3以上)，為生長優(yōu)良，表明成功引種；連續(xù)3年以上長勢好，能開花結(jié)果，或不結(jié)果但能滿足生產(chǎn)所需，但增殖慢(根莖年增殖率低于1:3)，為生長良；頭3年雖長勢好且能開花結(jié)果，但3年后長勢越來越差直至死亡，為生長中等；全部死亡為生長差。

2.4觀賞特點和經(jīng)濟(jì)用途分析法

在生長過程中觀察記錄觀賞特點，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)[12–34]和民間訪問了解經(jīng)濟(jì)用途。

2.5 種質(zhì)創(chuàng)新方法

采用人工雜交育種法進(jìn)行種質(zhì)培育。親本選擇原則：一是選適應(yīng)性廣、抗性強，尤其是抗姜瘟病力強的種類; 二是親本性狀互補性好; 三是觀賞特點明顯。屬間雜交方法：進(jìn)入盛花期，挑選生長健壯、無病蟲害、花器官發(fā)育正常的植株作為雜交親本，選擇花蕾己長大、次日可開放的花朵去雄作為母本，并在父本區(qū)采摘當(dāng)天開放的花朵，取出花藥，用醫(yī)用棉簽沾上花粉輕輕涂抹在母本柱頭上，然后套袋隔離，2個月后待果實成熟微裂時采收，雜交種子隨收隨播。

3 結(jié)果和分析

3.1 引種概況

從2004—2020年先后到云南、廣東、四川、西藏、貴州和重慶等地野外引種；分別與國內(nèi)的廣西藥用植物園和中國科學(xué)院華南植物園、泰國的東芭熱帶植物園等單位進(jìn)行交換；另外，還到國內(nèi)的廣西、海南，以及泰國等地購買，共引種了13屬84種(含變種和品種, 下同)。其中姜花屬(,28種)、姜黃屬(, 23種)、山姜屬(, 15種)、閉鞘姜屬(, 4種)和舞花姜屬(, 3種)，凹唇姜屬()、山柰屬()和姜屬()各2種，小豆蔻屬()、大苞姜屬()、喙花姜屬()、象牙參屬()和土田七屬()各1種。野外引種50種，交換24種，購買的有10種，其中，外來種有17種，本國的67種(表1)。

表1 引種的姜科花卉種質(zhì)資源

續(xù)表(Continued)

續(xù)表(Continued)

從表2可見，引種成活的有10屬77種，成活率分別為76.9%、91.7%。成活種中僅有1種[小豆蔻()]沒有開花，開花率達(dá)98.7%; 沒有結(jié)果的有28種，結(jié)果率63.6%。引種最多的3屬中，姜花屬成活26種、成活率92.9%，姜黃屬成活21種、成活率91.3%，山姜屬100%成活。77成活種中，生長優(yōu)的有50種，生長良的9種，生長中等的18種, 死亡7種，分別為64.9%、11.7%、23.4%和9.1%。死亡的7種中，2種分布在特殊生境, 黃花大苞姜()生長在低海拔潮濕石壁, 喙花姜()附生在中高海拔的樹干上; 2種分布在熱帶, 彩虹郁金()和橙苞郁金(); 2種分布在高海拔, 藏象牙參()和小花姜花(); 而紅莖姜花(sp3)的原因不明。生長中等的18種中，5種分布在中高海拔地區(qū)，碧江姜花()、紅姜花()、密花姜花()、草果藥()和滇姜花()，雖先后引種2次,生長表現(xiàn)均為中；4種分布在石灰?guī)r地區(qū)，矮姜花()、廣西姜花()、毛姜花()和小毛姜花(var)；4種分布在熱帶地區(qū)，紅閉鞘姜()、毛女王郁金()、女王郁金()和小豆蔻，紅閉鞘姜和小豆蔻第1次引種是與泰國東芭熱帶植物園的交換，沒有成活，第2次是購自海南三亞，生長表現(xiàn)為中；2種生長在陰暗潮濕環(huán)境，心葉凹唇姜()和峨嵋舞花姜()；3種易感姜瘟病，金姜花()、墨爾本姜花1和墨爾本姜花2。

生長優(yōu)良的59種中，除5外來種外，13種為國內(nèi)交換，41種為野外采集，都來自中低海拔的熱帶亞熱帶地區(qū)(表1, 2)。

3.2 資源的觀賞特點和經(jīng)濟(jì)用途

從表3可見，姜科花卉種質(zhì)資源的觀賞價值主要是作切花、盆花和庭園綠化，切花有47種(其中12種為香型切花)，盆花有45種(其中5種為香型盆花)，庭園綠化有35種。引種的84種姜科花卉種質(zhì)資源中，可供藥用的有51種，占總數(shù)的60.7%；可提取精油的有23種，占27.3%；可做化妝品原料的有13種，占15.5%；可供食用的有11種，占13.1%，其中4種[高良姜()、益智()、姜黃()和山柰()]為藥食同源；還有少數(shù)種類具有香料、調(diào)料、染料、水體凈化等用途。具有3種以上經(jīng)濟(jì)用途的有14種：紅豆蔻()、高良姜、益智、艷山姜()、姜黃、廣西莪術(shù)()、莪術(shù)()、印尼莪術(shù)()、小豆蔻、白姜花()、黃白姜花()、黃姜花()、草果藥和山柰。

續(xù)表(Continued)

表3 姜科花卉資源的觀賞特點和經(jīng)濟(jì)用途

續(xù)表(Continued)

3.3 種質(zhì)創(chuàng)新

對姜科3屬花卉資源做了93個組合的種間雜交育種，取得了一定成效，有9個新品種獲得了國際登錄或省級審定(表4)。

4 討論和建議

4.1 引種的重點地區(qū)和重要屬

中低海拔的熱帶亞熱帶地區(qū)是姜科花卉種質(zhì)資源引種的重點地區(qū)。因為生長優(yōu)良的59種中, 除了5個外來種，其余的13種國內(nèi)交換種和41種野生種都來自此地區(qū)，也就是說產(chǎn)自這一地區(qū)的大部分姜科花卉種質(zhì)資源可以在粵港澳大灣區(qū)引種保存。

姜花屬、姜黃屬和山姜屬構(gòu)成姜科花卉種質(zhì)資源引種的重要屬。因為這3屬富含花卉種質(zhì)資源, 是我們歷年引種數(shù)量最多的3屬，分別有28、23和15種，占姜科總引種數(shù)的78.6%。3屬植物不但成活率高(山姜屬達(dá)100%、姜花屬92.9%、姜黃屬91.3%)，而且生長優(yōu)良率也高(山姜屬達(dá)100%、姜黃屬82.6%)，姜花屬雖偏低(57.1%)，但生長表現(xiàn)中等的10種中，大部分具有很高的觀賞價值，值得采取針對性措施改善生長狀況；此外，這3屬植物都富含多用途花卉，姜花屬有16種可藥用、6種可提取精油，姜黃屬有10種可藥用、15種可提取精油，山姜屬有14種可藥用、6種可作化妝品原料。

4.2 影響引種工作的因子及打破方法

關(guān)于影響姜科植物引種工作的因子，謝建光等[35]曾提出氣候、土壤、地理、生物和人為等5個因子及應(yīng)對方法，這些在我們的工作里再次得到了證實。如夏季高溫高濕天氣是影響引種中高海拔喜涼姜科植物的氣候因子，我們2次引種碧江姜花、紅姜花、密花姜花、草果藥、滇姜花等，均生長表現(xiàn)為中，分布高海拔的小花姜花甚至死亡；冬天低于5 ℃的天氣則是影響引種熱帶地區(qū)喜熱姜科植物的氣候因子，如我們引種的彩虹郁金和橙苞郁金未成活，引種的紅閉鞘姜、毛女王郁金、女王郁金和小豆蔻生長表現(xiàn)為死亡或生長表現(xiàn)為中。打破氣候制約因子的方法可采用逐步馴化法，在2004年第1次從泰國東芭熱帶植物園引入的紅閉鞘姜和小豆蔻沒有成活，而2020年從海南三亞引回來的則生長表現(xiàn)為中。我們在2020年把引回的碧江姜花、紅姜花、密花姜花、草果藥、滇姜花分出部分種植在福建省漳平市雙洋鎮(zhèn)徐溪村洋坑組，海拔650 m的山谷里，目前長勢喜人，開出的花遠(yuǎn)比廣州的艷麗，可望明年引回廣州時獲得成功。

表4 獲國際登錄或?qū)彾ǖ男缕贩N名錄

4.3 雜交育種是引種保存的有效補充

雜交育種不但可創(chuàng)制新種質(zhì)資源，而且可把那些不能很好地適應(yīng)廣州氣候但有觀賞特點的種類所攜帶的優(yōu)良基因轉(zhuǎn)移保存下來，是對引種保存的一種有效補充。如毛女王郁金花玫瑰紅色，是優(yōu)良的切花和盆花種類，但它是熱帶種類，引回來后一直長勢弱, 繁殖慢, 甚至3～4 a后死亡；而以它為父本，與適應(yīng)性強、繁殖快、觀賞性較差的春秋姜黃()為母本進(jìn)行雜交，獲得的新品種‘紅玉’姜黃，花紫紅色，兼具了父母本的優(yōu)點。又如紅姜花，花雖無香味但花色鮮紅是優(yōu)良的切花和庭院綠化種類，但它是中高海拔的喜涼種類，在廣州雖能開花但花色暗淡繁殖慢甚至3～4 a后死亡；用它為父本，與適應(yīng)性強、繁殖快、花白色有濃香的白姜花()為母本進(jìn)行雜交，獲得的新品種‘嫦娥’姜花，花色橙黃有淡香，兼具了父母本的優(yōu)點。再如金姜花，花色金黃，艷麗芳香，是優(yōu)良的切花和庭院綠化種類，但易感姜瘟病，一直難以推廣應(yīng)用；而用它為父本，與適應(yīng)性強抗姜瘟病力強，花白色有濃香的白姜花為母本進(jìn)行雜交，獲得的新品種‘黃金I’姜花，花色鮮黃香味優(yōu)雅，抗姜瘟病力強，兼具了父母本的優(yōu)點。

研究姜科花卉種質(zhì)資源的目的是為了科學(xué)利用資源，而精準(zhǔn)鑒定評價是科學(xué)利用的依據(jù)。目前，我們對姜科花卉種質(zhì)資源的分類學(xué)鑒定還沒完成, 還有8個待鑒定的分類群，評價主要是觀賞價值評價、性狀調(diào)查和部分種的倍性分析，只完成了眾多資源的小部分，還有大量工作要做。今后要加強重要資源性狀的進(jìn)化與人工馴化機(jī)制及與分子生物學(xué)方面的研究，通過基因組分析、分子標(biāo)記等技術(shù)，發(fā)掘新的有利基因，特別是與抗熱、抗寒、抗病緊密相連的基因，進(jìn)而加快姜科花卉種質(zhì)資源的開發(fā)利用進(jìn)程。種質(zhì)創(chuàng)新上要加強適用于盆花、切花、食用、藥用、精油提取、化妝品原料等功能性生產(chǎn)的專用品種的研制。

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Introduction, Preservation, Evaluation and Innovation of Germplasm Resources of Zingiberaceae Flower

LIN Ling1, LU Jiemei2, LIU Wenyi1, LIU Nian3*

(1. Foshan Lianyi Biotechnology Co., Ltd.,Foshan 52800,Guangdong, China; 2. Guangzhou Agricultural Technology Extension Center,Guangzhou510520, China; 3. Zhongkai University of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225, China)

In order to develop and utilize germplasm resources of zingiberaceae flowers, 84 species of germplasm resources of zingiberaceae flowers were collected and introduced, analyzed and evaluated in combination with growth, ornamental characteristics and economic use, and germplasm innovation was carried out by artificial cross breeding. The results showed that 77 of 84 introduction germplasm resources of Zingiberaceae survived with survival of 91.7%, flowering rate of 98.7%, and fruiting rate of 63.6%. Among all species, 59.5% had excellent growth, 7.1% had good growth, 25% had moderate growth and 8.3% had died. Most species of Zingiberaceae originally distributed in tropical and subtropical areas at middle and low altitudes could be preserved in Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area, while those in tropics at middle and high altitudes and special habitats areas were not suitable. Stage domestication method could be used for introduction and preservation, and there were 60.7% species of multipurpose flowers. The hybrid breeding could not only innovate new germplasm, but also transfer and preserve superior genes of Zingiberaceae flowers.

Zingiberaceae; Flower germplasm resources; Introduction; Hybrid breeding

10.11926/jtsb.4551

2021-10-25

2022-04-24

廣東省產(chǎn)學(xué)研重大項目(2016B090918043)；廣東省科技項目(2003C201029, 2006B20201044, 2010B020305013)；廣州市科技計劃項目(2006Z2-E01081)資助

This work was supported by the Major Project for Industry, Education and Research in Guangdong (Grant No. 2016B090918043), the Project for Science and Technology in Guangdong (Grant No. 2003C201029, 2006B20201044, 2010B020305013), and the Planning Project for Science and Technology in Guangzhou (Grant No. 2006Z2-E01081).

林玲(1992年生)，女，碩士。E-mail: 1044148391@qq.com

通訊作者 Corresponding author.E-mail: 1627025825@qq.com