极小种群野生植物白花兜兰的引种驯化研究

Paphiopedilum emersonii，one lithophytic species of Paphiopedilum (Orchidaceae) . There were only 7 population 280 plants in Mulun National Nature Reserve of Guangxi and 6 population 306 plants in Maolan Natural Reserve of Guizhou, respectively. P. emersonii belongs to wild plant species with extremely small populations(PSESP). P. emersonii, with white flower and fragrance, is a kinds of “star parent” for cross breeding. So P. emersonii was famous for its ornamental and scientific research value. In this proposal, based on our biology observation and seed germination, investigate the habitat factors and population characteristics of P. emersonii deeply, and analysis the genetic diversity using ISSR markers, then make out the sampling strategy; Measure and analysis the mineral nutrition background of wild environment and photosynthetic characteristics of plants, discuss the limiting factors of introduction and domestication and build reasonable domesticated cultivation mode. Expand the domesticated group by optimize the seed breeding technology.

白花兜兰(Paphiopedilum emersonii)为兰科(Orchidaceae)兜兰属植物，现存仅有广西木论保护区7个居群约280株及贵州茂兰保护区6个居群约306株,为极小种群野生植物(PSESP)。白花兜兰是兰科中极少数既开白花又具香味的物种，被誉为杂交育种的“明星亲本”，科研和应用价值极高。项目在前期生物学观察和种子萌发研究基础上，深入调查白花兜兰生境因子和居群特征，采用ISSR分子标记研究野生居群及种子繁殖群体的遗传多样性，进而制定最佳取样策略；测定和分析原生状态营养背景及自身光合特征，探索其引种驯化限制因子；优化种子繁育技术，快速扩大种植群体，验证或修正上述研究结果，从而构建合理的引种驯化栽培模式。研究成果将为白花兜兰乃至同属其他植物的保护及利用奠定基础。

白花兜兰是极为稀有和珍贵的观赏植物和种质资源。项目对白花兜兰的原生环境和居群特征、遗传多样性ISSR分析、原生境植株及根系土壤营养背景、光合生理特性、种子无菌萌发及引种适应性等进行了研究。摸清了白花兜兰生境和居群特征、遗传多样性水平、矿质营养和光合生理生态特性，并掌握了提高白花兜兰种子质量、无菌萌发繁殖等技术，为白花兜兰的保护和引种驯化提供科学理论依据和技术支持。.1、白花兜兰分布区域狭窄，生境脆弱；对光照、温度的适应范围较广，较耐干旱；植株多长于石壁上，根部无土或少土。环境对其引种限制作用较少。项目调查新发现6个居群，使其居群增加到19个，植株442株；居群内植株稀少，其中6个不足10株，6个仅10-20株，20株以上7个。白花兜兰野生种群复壮已非常紧迫。.2、白花兜兰遗传多样性水平一般。种群间基因交流频繁，基因流(Nm)达3.5093，但遗传分化系数(Gst)仅0.1247，变异主要来自种群内个体间；种群间遗传相似度高达0.9370，亲缘关系较近。.3、白花兜兰叶绿体全基因组长162590 bp，由大小两个单拷贝区域和两个反向重复区域组成。总叶绿体包含81个蛋白质编码基因，38个tRNA基因，8个rRNA基因，共131个基因。.4、白花兜兰叶片含有丰富的矿质元素。根系土壤pH值高达7.95-8.27，有机质、氮素含量极为丰富，磷、钾、锌、铁、锰和硫含量严重不足；交换性钙含量高达4962.5-8655.0 mg•kg-1，具有石灰土富钙偏碱的典型特征。.5、白花兜兰光合日变化为单峰型，30%光照下光合作用最强，10%光照仍具有较高的潜在光合能力。叶片光合色素随光强增加呈先降后升，30%最低，50%最高。白花兜兰的光适应能力较强，光照限制其种群扩散的因素较弱。.6、白花兜兰在桂林地区的引种适应性较强，除花期较原产地有所推迟外，其它生物学特征和抗逆性均无明显差异。.7、通过增强植株营养提高白花兜兰种胚发育和种子活力；提高初期培养温度（35℃）和提供适宜的营养成分可促使其种子无菌萌发和成苗。为白花兜兰的引种栽培和开发利用提供了种苗和技术支持。.