曾宋君：破解兜兰繁殖密码

大家好，我是曾宋君，来自中国科学院华南植物园。“华南植物园”现在被列为“华南国家植物园”，相信在国家的支持下，华南植物园一定会建设得更漂亮。我本人主要从事兰花研究，今天要讲的是主题是《破解兜兰的繁殖密码》。

兰花分布在热带、温带、寒带，但是分布最多的地区还是热带地区，特别是南美地区。兰花种类非常多，世界上大概有28000多种兰花。种类最多的国家是南美的哥伦比亚，有4270种。中国也有1708种，是亚洲兰花种类最多的国家之一。

兰花是整个兰科植物的总称。在古代，孔子曰：“兰为王者之香”；《后汉书》中有句名言叫做“如入芝兰之室，久而不闻其香”。

我国古代一般把比较细长、飘逸且具有香味的植物为“兰花”。通过后代的考证，这些植物很多都不是兰花。比如现在我们通常说的君子兰、蜘蛛兰、吊兰等，这些其实并不是兰花。

兰花必需具有下列三个主要特征：第一，兰花花被都是3基数，从上图可以看出它有3个花瓣，也有3个萼片。但是兰花的花瓣里有一个花瓣特化成唇瓣，像人的嘴唇一样，是非常有特色的，其他两个萼片跟花瓣基本上都是一样的。

兰花的第二个特征叫做合蕊柱，它的雄蕊和雌蕊合生在一起，而大部分花卉的雄蕊和雌蕊是分开的。

第三个征是，它的根都是肉质根，没有根毛，从地下汲取水分比较难。但肉质结构可以保存水分和营养，所以能够抗干旱。

刚才讲了兰花的合蕊柱，它的花粉跟柱头碰不到一起，怎么授粉呢？一般要么昆虫把花粉带过去，要么如图中所示，用人工把花粉取下来，再放到它的柱子上，来完成授粉。

变化万千的兰

最常见的兰花可能是蝴蝶兰，目前已经走进到千家万户。兰花是产业化最成功的花卉，占世界花卉市场的10%，其中蝴蝶兰的销量是最大的。蝴蝶兰产业之所以如此成功，除了具有非常多的新品种之外，种苗的无性克隆技术的成熟也非常重要。

在市场上，特别是春节市场，我们还可以见到几类兰花。

图中是大花蕙兰，顾名思义，它的花是比较大的——但是没有蝴蝶兰大，这个“大”是跟其他蕙兰相比的。蕙兰是国兰的一种，有香味，但是花比较小；大花蕙兰的花比较大，是没有香味的。

市场上还可以看到石斛兰，图片上是春石斛，通过花期调控，达到了春节开花的效果。

还有秋石斛。它基本生长在热带地区，在马来西亚、新加坡等国家比较多。它的花长在花序的顶端。我们吃饭的时候看到菜肴下面垫的一两朵花，基本上都是秋石斛。

这种兰花叫做卡特兰，号称“兰花之王”。它比蝴蝶兰的花色更加艳丽，花朵也更大，但为什么市面上比较少见呢？因为卡特兰有它的缺点。它的花期比较短，一般只有15天左右，如果在夏天可能连15天都没有。另外，它的花期也比较难调控，不像蝴蝶兰、石斛兰可以通过低温调控。

这个兰花从形状来看像是舞女的裙子，俗名叫舞女兰，学名是文心兰。它的唇瓣非常大，我们见到的主要结构就是它的唇瓣。这种兰花在中国也是没有自然分布的，但是目前在我国已规模化生产。

这种兰花叫万带兰。它吊在空中，下面什么基质也没有，很多人好奇为什么它也能开花。其实它原产于热带地区，具有很发达的根系，这种根可以从空中吸收营养和水分。右边是它的新品种，适应性更强。另外还有一个比较远的属叫千带兰。

在新加坡，它的国花胡姬兰是非常出名的一种花卉，也是万带兰的一种。在参观新加坡植物园的时候会发现，这里好些兰花品种会以名人来命名，比如里根兰、李光耀兰。

我本人主要从事兜兰属的研究。各种各样的兜兰都有一个明显的特征，就是它的唇瓣是兜状的，也就是拖鞋状的。

我们常常能听到一种说法，说这个是国兰，那个是洋兰，很多人就会认为国兰肯定是中国产的。其实上，并不是所有产于中国的兰花均称国兰。最早的时候说的国兰，是指兰科兰属植物中一些较小而带有香味的种类。当时有5种兰花被称为国兰，包括墨兰、建兰、春兰、蕙兰、寒兰。近几年又发现了新物种，叫做莲瓣兰和豆瓣兰。目前把这7类兰花称为国兰。所谓的国兰，其实国外也有，比如春兰、建兰。这是一个民间的叫法，常被拿来炒作，不是科学的叫法。

其他的兰花，包括中国产的蝴蝶兰、兜兰，很多都被归到洋兰里去了。早期中国从国外引进的兰花品种的花非常大，且花色非常鲜艳，我们就把这一类兰花称为洋兰。刚才我展示的兜兰、蝴蝶兰、大花蕙兰、卡特兰，都被归在洋兰里。

目前市场上还有一种叫做“科技兰”的东西，可能大家都不太了解。顾名思义，它是利用杂交育种、无菌播种和组织培养等科技手段培育出的国兰新品种，形状非常像国兰。

一些玩原生兰的国兰玩家，他们看到科技兰这么漂亮是很大的冲击。毕竟原生种比不上这些品种，却卖得很贵，有些可能炒到几万、几十万，甚至20世纪80年代的达摩兰被炒到几百万。所以这也是科技兰得名的一个原因。现在，中国的兰展在评奖的时候，还是把科技兰跟国兰分开评。但严格来说，它也是属于国兰的一种。

还有一种兰花叫做“杂交兰”。按我们的理解，两种兰花杂交之后形成的兰花都应该叫杂交兰。但是在我国的台湾，杂交兰被赋予了特殊的含义，它是指大花蕙兰跟国兰杂交的品种。这种杂交兰既具有大花蕙兰的大花性，又具有国兰的香味，所以这个品种非常受欢迎，这几年的市场发展非常快，目前杂交兰的销量有超越国兰的趋势。

这个是麒麟火焰兰，是我们利用国产的云南火焰兰和泰国的豹斑火焰兰育出的新品种。

这张照片里蕴藏了一个非常有趣的故事，也验证了达尔文的预言。众所周知，达尔文是非常著名的生物学家，他出版的《物种起源》奠定了现代生物学的基础。

他发现大彗星兰有一个非常大的特点——除了正常花的结构之外，还有很长的距，可能有20-30厘米，里面可以分泌黏液，其中的物质是有营养的。但当时还没有发现给它授粉的昆虫。达尔文推测这种花的距有利于授粉，而且一定有一种昆虫给它授粉。因为这种兰花很难自己授粉，既然在自然界能够生存下来，那么肯定有它的适应性。

果然，在达尔文提出预言的半个世纪后，法国的一位植物学家在马达加斯加岛就发现，马岛长喙天蛾是专门为它授粉的昆虫。

国外还有一些非常奇特的兰花，这种像两只鸽子的叫鸽子兰。

还有花朵很像猴子脸的猴面兰。

这是倒过来生长的、很有特色的章鱼兰。因为它的萼片跟唇瓣是倒过来的，呈贝壳状，所以又被称为扇贝兰。

至于这个裸男花，你看像不像一个脱光衣服的小男孩？

这是鹅颈兰，它的合蕊柱像天鹅的脖子一样，非常长。

而这个白鹭兰，像两只白鹭在天上飞。

还有盔甲兰，它的花瓣是不展开的，把合蕊柱包在里面，就好像躲在里面一样。

至于金鱼兰，像两只金鱼在戏水。

左边的图里是不是有一只蜜蜂？其实右边这张图才是一只蜜蜂在下面采蜜、传粉。因为这种蜜蜂兰并不具有营养物质，所以它需要用形状来引诱蜜蜂为它传粉。

我们刚才看了很多非常漂亮的观赏兰花，其实还有一类很常见的，就是药用兰花。比如说没有叶片的天麻，很多人都吃过。包括近几年非常流行的铁皮石斛、白及和金线莲等，都是著名的药用兰花。

我们在平时看到的兰花可以分为地生兰、附生兰跟腐生兰。地生兰生长在地上，附生兰长在树干上或是岩石上。腐生兰更特殊，它没有叶片，只有开花的时候长出地面。没有叶片肯定是不能进行光合作用的，它的营养都是靠地下茎中的共生真菌来提供的。

让兜兰走进千家万户

回到我们今天的主题——兜兰，兜兰属于拖鞋兰的一种。

拖鞋兰有五个类型，中国有兜兰属和杓兰属。

国外还有三个，包括南美兜兰属、碗兰属和墨西哥兜兰属，分布在美洲地区。

兜兰有一个非常特别的结构，它的唇瓣呈拖鞋状。另外，跟其他兰花不同，它的两个萼片变成了合萼片，所以经常只能看到兜兰的五个花瓣，由两个花瓣、两个萼片，以及一个唇瓣组成。

因为兜兰的特殊结构，给它传粉非常的难。昆虫从唇瓣兜里爬到合蕊柱的过程中，会把花粉带到它的背上去。

当它飞到另外一朵花上时，它背上的花粉碰到柱头，花粉便粘到那个柱头上，从而完成了授粉。

兜兰主要分布在亚洲和太平洋岛屿上，总共有107种，中国有34种，约占三分之一，也是世界兜兰的分布中心。

由于兜兰观赏价值非常高，导致采挖严重，加上生态环境的破坏，所有的兜兰植物都被列入《国际动植物保护公约》附录I而被禁止交易。

我们国家在2021年对国家重点保护植物进行了修订，目前受保护的兰花植物有23个属，约349种，包括一些变种。所有的兰科植物里，兜兰是最珍稀的，除了带叶兜兰跟硬叶兜兰为二级保护植物外，其余均为一级保护植物。

图中的是带叶兜兰，是在我们国家唯一的国家级兰花保护区里拍的照片。这个群体有1万多株，也是目前世界上最大的兜兰野生群体。

兜兰里有很多明星物种，比如“金童”“玉女”。杏黄兜兰是兜兰中唯一的黄色种类，1982年在中国发现时，轰动了整个世界。因为兜兰在我国是被禁止交易的，所以很多偷盗者把它盗采到欧美去，一株值5000美元，有些品性好的、适合育种的，可以达到10000美元。

另外国外的兜兰里有两个最著名的物种，一个叫国王兜兰，一个叫皇后兜兰。国王兜兰非常霸气，一枝花的主序里有5-6朵花，而且排得非常整齐。皇后兜兰的植株可能只有60-70厘米高，但是它的花瓣可到1米，像皇冠的辫子一样垂下来，非常有特色。

这是兜兰里两个具有香味的品种。其中麻栗坡兜兰产于中国，具有国兰的香味，也非常受欢迎。

还有一种开花不断的品种，叫做报春兜兰。它的花开了一朵之后，第二朵会继续开，大概能开8-10朵，持续7-8个月。

兜兰的野生种非常稀有。针对这种情况，我们对兜兰植物资源进行了详细的调查研究。

这张图是我们对海南兜兰的分布点进行的研究，可以看到它们基本都分布在中越边境。

兜兰大多数都长在石壁上，所以调查的过程是非常艰辛的。从山底跑到山上，一般都要两个小时左右，甚至接近90度的坡，我们都需要爬上去。

因为兜兰非常珍稀，我们也不能去采，所以只能在野外直接给它授粉，授粉之后拿到种子，在实验室进行无菌播种。

我们的兜兰种子大概有2万-3万粒。播种后，30天左右露出一点点，120天才可能长出一个芽，240天长成植株。真正要等到它开花，至少要3年甚至4年的时间。

温室栽培时，它没办法自然授粉，我们只能人工授粉。可以看到它的柱头是向下的，而它的花药在上面，是授不到粉的，所以我们用一根牙签将花粉弄下来，涂到柱头上完成授粉。

我们也做了彩云兜兰的无菌播种，彩云兜兰是使用无菌播种非常成功的一个物种，获得了广东省科技进步一等奖。通过大量的繁殖，种苗已大量开花，满足市场的需要。

另外，我们还繁殖了大量的苗用于原产地的野外回归，比如在广东峨凰嶂自然保护区进行异地回归，恢复野外种群的数量。

这个是香花兜兰（汉氏兜兰）。前面的彩云兜兰一粒只能长一颗苗，而我们把香花兜兰的种子繁殖播种之后，一粒种子萌发后可以繁殖出几颗、几十颗苗。通过无菌播种结合组织培养，我们把香花兜兰的种群扩大了许多。

兜兰的无性克隆技术，也是世界上最难的生物技术之一。因为它的外植体有内生菌，非常难以去除。同时，它的繁殖非常慢。

我们进行组织培养时，经过培养条件和培养基的改变，在360天的时候就可以达到右上图中的高效繁殖水平。到450天时，我们就可以能够产出大量的种苗。像右下角展示的那样，我们进行了兜兰的规模化生产，也希望兜兰像蝴蝶兰一样成功，能够走进千家万户。

因为兜兰的原生种是非常稀有的，适应性也比较差。我们通过杂交育种，育出大量的品种来供应市场。目前我们育成的品种中，新品种就有300多个，其中广东省审定的品种有18个。另外，我们在英国皇家园艺学会登录的品种有100多个，英国皇家园艺学会是世界上唯一的权威兰花登录机构。

在这些审定的品种中，进入广东省主推品种的有5个，比如左边的绿韵兜兰，是带有香味的；右图中紫旗兜兰是红色的，是通过组织培养获得的。

还比如迎春兜兰，它刚好是过年开花的，迎接春天到来。

还有中科国王兜兰与中科皇后兜兰，它们跟前面的国王兜兰、皇后兜兰非常相似。中科国王兜兰是国王兜兰的突变体，可以在春节前后开花。而中科皇后兜兰是利用皇后兜兰为亲本杂交出的新品种。

这些是我们在国际上登录的红褐色系的新品种。

还有白色系和绿色系的新品种。

在我们育成的100多个新品种中，南植之星兜兰和紫点兜兰获得了2019年世界园艺博览会特等奖。世界园艺博览会是世界上级别最高的园艺博览会。国外欣赏兜兰，主要是看花的圆整性，这两个品种的花都非常圆整。

为纪念2021年生物多样性保护大会在昆明召开，我们还育成了一种新品种，叫COP15兜兰，成为了第十五次生物多样性大会的主题花。此外，这个品种也获得了2021年中国花卉博览会的金奖和2021年中国广东省兰展的金奖。我们利用克隆技术对该品种进行种苗规模化生产，同时试推广也在进行中。

除了杂交育种之外，我们也进行了一些转基因技术研究。因为兜兰的转化体系比较难，所以我们通过子房注射法，在授精的时候完成转化。通过这种种子播种出的种苗，希望能将多花型兜兰的花期从5-8年缩短到3-5年。

至今为止，我们团队对兜兰的研究已经进行了将近20年。通过与公司合作，我们已经生产出新的兜兰品种，相关的兜兰种苗生产技术也都得到了应用。希望通过我们的努力，促进兜兰植物的保护与利用。

我的分享到此结束，谢谢大家！