CN101346062A - 改进的培育兰花的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了通过向兰花施加细胞分裂素，优选6－BAP，以增加兰花中的花序数量的方法，其中，所述兰花优选为单轴生长，其中所述兰花更加优选属于蝴蝶兰(Phalaenopsis)属或朵丽蝴蝶兰(Doritaenopsis)属。本发明的其他部分是具有两个以上花序的植株。
Description
技术领域
本发明涉及一种改进的用于培育兰花，更具体地说是用于培育蝴蝶兰的方法。
背景技术
在过去的30年中，盆栽兰花的销售稳步增长。在2000年，批发兰花的销售额为大约$100,000,000，其中蝴蝶兰占大约75％(Griesbach，R.J.，2002.Development of Phalaenopsis Orichids for theMass Market.p.458-465，In：Janick J.and Whipkey A.(eds)，Trends innew crops and new uses，ASHS Press，Alexandra，VA)。
蝴蝶兰(Phalaenopsis)，或蛾兰(moth orchid)或蝶兰(butterflyorchid)，是兰科中的一个属，其包括至少60个不同的种。然而，近来，为了商业目的已生产出许多变种和杂交种，从而产生大量的各种盆栽花卉。这些杂交种中重要的一类是由朵丽蝴蝶兰属(Doritaenopsis)植物构成的，朵丽蝴蝶兰属产生于蝴蝶兰属植物与朵丽兰属(Doritus)植物的第一次杂交。同时，已知通过与蝴蝶兰或朵丽蝴蝶兰的进一步杂交产生了许多亚变种。因此，通过与其中的一个亚变种杂交而产生的所有杂交种也包括在术语“蝴蝶兰属与朵丽蝴蝶兰属兰花”中。
所有的兰花都具有以下五个基本特征：
-具有一个蕊柱
-花是两侧对称的
-花粉粘合在一起形成花粉块，花丝上有大量的蜡状花粉
-在显微镜下种子很小，缺少胚乳(食物储备)
-在自然环境下，这些种子只在与特定真菌的共生下发芽。然而，在人工环境下，在专用实验室中，可以在无菌基质或琼脂上进行“试管中(或人工环境中，in vitro)”发芽。
蝴蝶兰(以及朵丽蝴蝶兰)表现出单轴的生长习性。直立生长的根状茎每年由顶端产生一枚或两枚互生的、厚且是肉质的椭圆形(elleptical)叶片。较老的、基生的叶片以同样的速度脱落。植物以这种方式保留四至五枚叶片。它们不具有假鳞茎。总状花序(开花的茎或柄、穗状花序或花序)由茎部出现在叶片之间。蝴蝶兰通常产生单一的总状花序，其由多达25朵花组成。在晚冬或早春开花的蝴蝶兰的种和杂交种需要在25℃-30℃(培养)至15℃-20℃(诱导)中暴露大约6周，以诱发产生花序(报告“Cultivation GuidelinesPhalaenopsis Pot Plant.Anthura B.V.and Bureau IMAC Bleiswijk B.V.，http://www.anthura.nl)。尽管为了形成穗状花序(＝花序的产生)而将植物暴露于适合的温度，但对于光的存在仍有绝对的需求。虽然该植物全年销售，冬季是一个重要的销售季节。这意味着对于必须在冬季销售的植物而言，必须在夏季各月中进行低温诱导。这就意味着温室需要降温到至少20℃，其增加了栽培植物的成本。
在现有技术中已经知道，用激素处理，特别是用细胞分裂素(cytokinion)进行的处理，可诱导苗的生长(JP9233962和Nayak，N.R.et al.，1998，In Vitro Cell.Dev.Biol.-Plant 34：185-188)或兰花在试管中(或人工环境中)开花(Kostenyuk，I.et al.，1999，Plant CellReports，19：1-5；Kim，T.-J.，et al.，1999，J.Kor.Soc.Hort.Sci.40：619-622；Duan，J.-X.和Yazawa S.，1995a，Plant Cell，Tissue andOrgan Culture，43：71-74)以及在活的有机体内(in vivo)开花(Yoneda，K.和Momose，H.，1990，Bull.Coll.Agr.&Vet.Med.，NihonUniv.，47：71-74；以及Duan，J.-X.和Yazawa，S.，1995b，ActaHorticulturae 397：103-110)。
人们希望的是在同一植株上产生更多的花序，因为这将使每株植株上产生更多的花，因而增加其价值。取决于低温诱导的时间长短和温度，蝴蝶兰植株通常诱导形成一个或两个花柄，特殊情况下形成三个，极特殊情况下形成四个花柄。
在上述现有技术中，根据通常的现有栽培实践，可以期望形成多个花柄：极少数的植株出现一个或两个额外的花柄。对于通过激素处理诱导产生多个花柄，仅描述了用细胞分裂素在试管中处理苗(Duan，J.-X.en Yazawa，S，1995b，supra)，其中，作者同时还描述了对于这些用细胞分裂素处理的植物的体内实验，并没有报道花柄的数量的增加。此外，该技术关于激素处理与低温诱导相结合的效果也未作描述。
因此，仍需要用于诱导兰花形成多个总状花序的方法。
发明内容
本发明人现在已找到一种增加蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属的兰花中花序的数量的方法，该方法是在将所述兰花暴露于用于诱导开花的低温期之前或在低温期中，对所述兰花施用细胞分裂素。所述细胞分裂素优选为6-BAP(6-苄氨基嘌呤)，可以以每株植株大约2mg至大约30mg浓度范围施用，优选每株植株大约5mg至大约26mg，更优选每株植株大约10mg至大约24mg，最优选每株植株大约20mg。在水性的喷洒溶液中，浓度将在如下的范围内：大约100ppm至大约1500ppm，优选在大约250ppm至大约1300ppm，更优选在大约500ppm至大约1200ppm，最优选在大约600ppm至1000ppm。
在本发明的一种优选实施方式中，细胞分裂素的施加是通过喷洒包含所述细胞分裂素的溶液来完成的。另外，为了更好地吸收细胞分裂素，在喷洒后将兰花放置在暗处大约6小时至大约14小时。增强细胞分裂素的吸收，可通过提高温室中空气的相对湿度获得类似的效果。根据温室内外的气候条件，可分别采用这些方法。为了更好地吸收，喷洒的溶液还可另外包含润湿剂，优选为Zipper
和/或共溶剂，优选为DMSO。
一种进一步的优选实施方式包括向兰花施用生根激素，优选为NAA(NAA的吸收发生在叶片处和根部)。生根激素的施加优选在将幼苗转移至盆中时进行，并且可在低温诱导期之前大约4周进行。
以下本发明的实施例是具有四个以上的花序的蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属的兰花。一组一种以及1000个或更多个相同变种的蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属兰花的花序的平均数量多于2.9个，优选多于2.5个，更优选多于2.1个，其也包括在本发明的范围内。还考虑使用细胞分裂素诱导兰花形成不定花序以及使用细胞分裂素消除或减少对于诱导花序的低温期的需要。
附图说明
图1示出了显现四个花柄的蝴蝶兰杂交种植株。
图2示出了实例1的结果。
具体实施方式
细胞分裂素具有增加苗(shoot)和芽(bud)的有丝分裂(细胞分裂)的作用。一些细胞分裂素增加了植物细胞的大小或数量，例如使叶片变大。细胞分化是可以控制的(例如，用于产生愈伤组织)。根的生长受到抑制。细胞分裂素是腺嘌呤的衍生物而激动素能够例如通过加热核酸来合成。已知的细胞分裂素为：2iP N6-(3-甲基丁-2-烯基)腺嘌呤、激动素(6-糠基氨基嘌呤)、苄基腺嘌呤(N6-苄基腺嘌呤)、BA或BAP(6-苄氨基嘌呤)、玉米素(Zeatin)、硫酸腺嘌呤(2C5H5N5·H2SO4)以及噻苯隆(Thidiazurone)(1-苯基-3-(1，2，3-噻二唑-5-基)脲)。在兰花生产中，在组织培养过程中大量使用细胞分裂素，以诱导苗的再生。此外，已经证明细胞分裂素可用来诱导兰花中的花柄长叶(keiki′s)(keiki是由沿(支撑花的)茎从许多节点中的一个生长出的小植株)。通常这些花柄长叶是在开花后通过施加细胞分裂素(可商购的如‘keiki paste’，例如产自PlantHormones Canada的KeikiGrow)而引入的。尽管已显示在石槲兰(Dendrobium)中通过向成熟的假鳞茎中而非向发育中的假鳞茎施用细胞分裂素(BA或PBA和GA的组合)可诱发形成穗状花序，然而，已报道(Wang，Y-T.：Medium，Nutrition and Flower Induction inPotting Blooming Orchids，ASHS-2000 Symposium，http://primera.tamu.edu/orchids/wang.htm)了施用细胞分裂素不能诱导蝴蝶兰在淡季(off-season)形成穗状花序。这种失败的一个可能的原因在于石槲兰中花序的发育是通过所谓的假鳞茎发生的，而蝴蝶兰中不存在假鳞茎。
然而，本发明人现在已发现，施加细胞分裂素可使兰花，尤其是单轴生长的兰花，优选不具有假鳞茎的兰花，更优选蝴蝶兰或朵丽蝴蝶兰，生长出不定花序。施加细胞分裂素后，看起来有时候会出现四个或更多个额外的花柄。与所谓的次生花柄相反，这些额外的穗状花序与原来的花柄相似并且也能够(在最佳的生长条件下)支撑大量的花。
现在，由于组织工程学可应用于无性系的大规模生产，通常的盆栽兰花并且特别是盆栽蝴蝶兰的培育和生产，已获得巨大的飞跃。20世纪70年代以来，已开发了多种特别针对蝴蝶兰的组织培养方案。在具有每年生产数百万植株的生产能力的大型设备中，这些组织外植体(大多数外植体来自花柄)被再生为小植株。也可以由种子培育兰花，其在约15个月后将产生一株盆栽植株。在开始诱导花序之前，栽培者获得这些小植株并且进一步培育它们(至少再培育20周)。在低温下大约6周后，再生长16周，已长出花柄的植株即成为可出售的产品，其为刚刚开始开花的植株。由于要求控制温度，由小植株培育为开花的植株几乎全部在温室中进行。
通常，将植株置于大约25℃至大约30℃，优选大约27℃的温度下。当需要诱导开花时，将温度降低至大约15℃至大约20℃，优选大约18℃。在夏季，在温和的气候中，这个温度与外界温度接近，这就意味着仅通过将先前的加热终止于27℃即可获得这个低温期，于是温室内的温度将降低至外界温度。然而，因为这个外界温度远非恒定并且在炎炎夏日中该外界温度很容易就高于所需的最大温度20℃，许多培育者选择主动降温。
现在看来，可将主动降温减到最少并且仍然能够通过施加细胞分裂素来诱导产生花序。这种处理不仅将降温诱导最小化，并且与通常的低温诱导相比，看来可形成更多的花柄。尽管经低温诱导的植株通常将仅形成一个(或两个)花柄，但用细胞分裂素处理通常会形成两个花柄，并且在许多情况下会形成两个以上的花柄。
花柄的数目主要与植株的年龄相关(事实上叶片的数量以及-由此限定的-芽眼(初生花柄可从芽眼中生长出)的数目)。植株顶端的三枚叶片太年幼从而对花柄的形成不具有影响，而在它们下面的每对叶片都能够形成一个花柄的基部。植株越老，即叶片越多(仍然存在或不再存在)，兰花就越有可能形成花柄。因此，大体上，多于两个(最多为四个)的花柄可从非常年老的植株中生成，但是由于这必需使用年老的植株，因此这不是一种经济和成本有效的增加花柄数量的方法。
此外，通常，蝴蝶兰属和朵丽蝴蝶兰属植物符合以上的描述。植物中存在一些例外，其旗瓣(standard)赋予了花柄的多倍性(多重性，multiplicity)并且仍应归类为两个属中的一个属中。它们是：白花蝴蝶兰(P.amabilis)和安祖金蝴蝶兰(P.“Anthura Gold”)。出于这种应用的目的，它们被认为是非典型的植物，而通常在传统培育中可产生一个或者有时产生两个花柄的植物被认为是蝴蝶兰属和朵丽蝴蝶兰属的典型植物。
优选使用合成的细胞分裂素，最优选使用BAP，由于其成本低：提纯天然产生的细胞分裂素是耗费时间的并且是昂贵的。此外，已知合成的细胞分裂素在使用浓度下对植物和动物，包括人都是无毒的(对6-苄基腺嘌呤的TAP Report，2004年1月，http://www.ams.usda.gov/nop/NationalList/6BenzyladenineFinalnoCBI.pdf)。根据本发明的合成细胞分裂素是表现出细胞分裂素活性的物质，而不是在自然界、特别是植物中发现的物质(例如，噻苯隆、苄基腺嘌呤和6-苄氨基嘌呤)。
可以以任何传统方式施加细胞分裂素，但在具有许多植物的温室里，优选通过喷洒水性溶液来施加细胞分裂素。待喷洒的细胞分裂素的浓度可以有所不同，但应当在大约100ppm至大约1500ppm，优选在大约250ppm至大约1300ppm，更优选在大约500ppm至大约1200ppm，最优选在大约600ppm-1000ppm的范围内。
用大约100升用量的喷洒溶液对大约20,000株植物进行喷洒。因此，每株植物将接受大约1/200升，或5ml的喷洒溶液。可使用标准的喷洒设备进行喷洒，例如通常用于施加杀菌剂和/或杀虫剂的具有单个或多个喷嘴的5巴-25巴压力泵。这种设备是可商购的。这种设备优选将喷洒溶液雾化，从而使叶片的上表面和下表面都与喷洒溶液接触。
当以施加于个体植株上的细胞分裂素的量来重新计算上述优选浓度时，结果为每个植株大约2mg至大约30mg，优选每个植株约5mg至约26mg，更优选每个植株10mg至约24mg，最优选每个植株大约20mg。
除了通过喷洒溶液而施用，该细胞分裂素还可根据本领域中其他已知方式来施加，例如，通过粉末喷涂、电喷雾，通过常用的灌溉技术(例如，淹灌技术)或者通过例如以细胞分裂素缓释于基质中的糊剂(paste)、碎片(patch)或条带(strip)、或植物杆(plantstick)的形式直接施加在植株上或植株附近。
可将诸如共溶剂或润湿剂加入细胞分裂素溶液中，以通过植物添加剂来增加细胞分裂素的吸收。本发明中优选使用的一种共溶剂是DMSO，优选将DMSO加入喷洒溶液中以获得每100升喷洒溶液中1升DMSO的最终浓度。作为润湿剂，可商购的Zipper(一种有机改性的三硅氧烷(trisiloxane)，可获得自Asepta，Delft.，荷兰)可以每100升喷洒溶液中10ml-500ml的最终浓度来使用，优选为100ml/升。
通常，可以使用增强植物对细胞分裂素的吸收的所有方法。除了上述润湿剂Zipper
之外，同样可以施加其他减少液体表面张力的化合物。增强细胞分裂素渗透性的制剂，例如DMSO(Broome，O.C.，Zimmerman，R.H.，(1976)J.Amer.Soc.Hort.Sci.101：28-30)在本发明中也是有益的。
为了进一步增加植物对细胞分裂素的吸收，可在喷洒后立即对植株进行遮盖以隔离光源，例如通过覆盖塑料帐篷。因此，通过诱导人工夜晚环境，将使促进吸收的植株的气孔将打开。此外，由于低光照水平，喷洒溶液的蒸发将降至最低(minimalise)，这意味着喷洒的溶液将保持与植株更长时间的接触。此外，在遮盖帐篷的情况下，通风将减少，其减少了蒸发并提高了空气的相对湿度，这也将增强吸收。
因为兰花生长需要光照，植株的遮盖优选为仅持续大约4小时-48小时。在移除遮盖物后，使植株继续在低温条件下继续生长三至七周，优选大约五周。然后，应将温度调控(regimen)回到高温，即，优选在大约18℃与25℃之间，从而使植株在另外8-23周中发育为可出售的早开花植株。如果需要，还可更早‘收获’植株并运输或出售。
因此，细胞分裂素的施加优选在低温诱导期期间或其末期进行。最优选是在该低温诱导期开始时或恰好在低温诱导期之前施加。然而，在低温诱导期之前一段时间(最多之前10周，但优选之前1周、2周或3周)或在低温诱导期之后不久(最多之后5周)进行施加也是可以的。
除了上述光照和温度的变化之外，整个温室中植物的生长条件是一样的。这意味着植株优选栽在直径为10cm-20cm的花盆中，其中生长基质中含有树皮、椰子、泡沫聚苯乙烯、泥炭藓和草炭(turf)。优选将它们放置在桌子高的架子(table-high rack)上，以便于管理。花盆表面上的光密度是3000勒克斯(lux)至15000勒克斯(参见Schapendonk，A.H.C.M.，“Belichting Phalaenopsis”，PT-Project 12170，productverslag，Productschap Tuinbouw)。维持正常的光照，但在冬季优选应用14∶10小时的光照(light on)∶避光(light off)时间调控。优选自动化浇水并且通过喷射系统(sprinkler system)或任何其他喷洒系统、经由沿经架子流动的水槽的淹灌系统(ebb and flowsystem)，或通过将花盆浸没在水池中，来实施浇水。按照惯例(ona regular basis)将营养物和/或肥料加入水中(EC 0，5-2，NPK20-20-20)。同样参见“Cultivation Guidelines Phalaenopsis Pot Plants，supra.”。
本发明的一种优选实施方式是额外施加促进根部生长的激素，例如可商购的生根激素产品。为了确保水分和营养的最佳吸收，发育良好的根系很重要，特别是需要支撑一个以上花序时。因此，优选向水和营养物中加入生根激素物质以诱导额外的根生长从而能够支撑额外的花序。优选地，直到低温诱导前4周在移栽可盆栽的植株时加入生根激素。
实施例
实施例1
2004年6月三组蝴蝶兰植株在盆栽后进行6个月的诱导。为了试验，使用100株经处理的植株和每个变种(variety)100株未处理的植株作为对照。两组植株都如上所述进行培育。对形成穗状花序的诱导在第28周开始，向经处理的植株喷洒1000ppm 6-BAP(BAP-10，Plantwise，Louisville，Kentucky USA)、0.1％的Zipper
1％的DMSO的溶液，而对照植株不经过这种处理。表1中的结果示出了对于不同的试验组每株植株中花序的数量。
表1
| 变种 | 未经处理的植株的平均花柄数量 | 经处理的植株的平均花柄数量 |
| 荷兰夫人(Dutch Lady) | 1.58 | 3.84 |
| Maliby Leopard | 1.51 | 3.12 |
| 马拉嘎安祖(Anthura Malaga) | 1.23 | 3.61 |
| Lippe Flair 344 | 1.32 | 3.38 |
| 黄金珍宝(Golden Treasure) | 1.44 | 2.97 |
| Brother John Red Delight | 1.13 | 3.20 |
由此实验，可以看出每个变种至少5株，或者可替代的10、20、30、40、50、100或1000株的兰花的组可由上述方法生产，其平均具有2个以上的花序。为了将这个组与一个变种(variety)的五株或更多株对照植株的随机组区分开，可以这样陈述(stated)，即经处理植株的组具有平均至少2.9个或更多、优选2.5个或更多以及更加优选2.1个或更多开花的花柄。这些总状花序可支撑开花或未开花的花卉。
Claims (14)
1.用于在蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属的典型兰花中增加花序数量的方法，所述方法是在将所述兰花暴露于用于诱导开花的低温期之前或在所述低温期中，向所述兰花施加细胞分裂素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述细胞分裂素是合成的细胞分裂素，优选为6-BAP(6-苄氨基嘌呤)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每株植物施加的细胞分裂素的量在每株大约2mg至大约30mg，优选在每株大约5mg至大约26mg，更优选在每株大约10mg至大约24mg的范围内，最优选每株大约20mg。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述细胞分裂素在水性溶液中的浓度为大约100ppm至大约1500ppm，优选在大约250ppm至大约1300ppm，更优选在大约500ppm至大约1200ppm，最优选在大约600ppm-1000ppm的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述细胞分裂素的施加是通过喷洒包含所述细胞分裂素的溶液来进行的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在喷洒后，将所述兰花置于暗处大约6小时至大约14小时。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述喷洒的溶液还另外包括润湿剂，优选为
和/或共溶剂，优选为DMSO。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在施加所述细胞分裂素之前，向所述兰花的根部施加生根激素，优选为NAA。
9.用于生产具有两个以上花序的兰花的方法，所述方法通过根据权利要求1-8中任一项所述的方法处理所述兰花。
10.用于生产具有2.9个或更多，优选2.5个或更多以及更加优选2.1个或更多的开花花柄平均数量的5株或更多株的兰花的组的方法，所述方法应用根据权利要求1-8中任一项所述的方法处理所述兰花的组。
11.1000株或更多同一变种的蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属兰花的组，其具有2.9或更多个，优选2.5或更多个以及更优选2.1或更多个平均开花花柄。
12.蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属的兰花，其具有四个以上的花序。
13.细胞分裂素当应用权利要求1所述的方法时用于在所述蝴蝶兰属或朵丽蝴蝶兰属兰花中诱导形成不定花序中的应用。
14.根据权利要求12或属于根据权利要求11的组中的兰花，其包含合成的细胞分裂素。
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