[汇总]野生铁皮石斛优良品种选育与设施高效栽培技术研究(1)

[汇总]野生铁皮石斛优良品种选育与设施高效栽培技术研究(1) 野生铁皮石斛优良品种选育与设施高效栽培技术研究一、项目概况～国内外同类研究情况,包括技术水平,, 铁皮石斛(Dendrobium officinale)是中国传统名贵珍稀中药材。随着国内外对其需求量的不断攀升，野生种质资源的濒临枯竭，人工栽植方兴未艾。截至目前，浙江省铁皮石斛种植面积已经超过500公顷，产值过7亿元。然而，铁皮石斛的人工栽植以商品种为主，野生铁皮石斛作为中药材，其有效成分含量(多糖、生物碱)显著高于商品种，所以开发野生铁皮石斛新类型、研究其设施高效栽培技术对于扩大铁皮石斛种植面积，提升铁皮石斛药材“道地性”，提高铁皮石斛产量都具有十分重要的意义。 铁皮石斛在我国有着广泛的分布，具体见表1(冯杰 等，2011)。但是不同地区的铁皮石斛由于长期环境适应的关系，其药用成分含量存在较大的差异，通过物理、化学手段分析其有效成分含量，评价其药用价值，是对野生铁皮石斛资源保护性开发、推广应用的前提。然而目前这方面的工作刚刚展开，野生铁皮石斛的资源利用还未走入正轨。 据统计，目前国内种植的铁皮石斛多为人工选育种，栽培技术已经比较成熟。通过设施栽培，在市场上占据了重要的份额。但是野生铁皮石斛的资源搜集、开发仍然较少，只有极少数企业愿意投入人力财力进行该领域的研究。斯金平(2009)等研究指出，野生铁皮石斛虽然药用价值更高，但是在种子繁殖、质量控制等方面尚有诸多问题亟待解决，野生种高效设施栽培技术方面也有改进的地方，否则野生铁皮石斛难以迅速推广应用。 表1 铁皮石斛在我国的主要分布地区。 省份 地名 云南 广南、文山、麻栗坡、西畴、石屏、屏边、临沧、普洱、勐海等 广西 西林、宜山、隆林、天峨、永福、东兰、钟山、平乐、南丹等 浙江 临安、天台、仙居、富阳、江山、金华、鄞县 贵州 三都、独山、兴义、梵净山、荔波等 四川 汉源、甘洛、金阳 江西 井冈山、庐山 广东 乳源、平远 河南 信阳、商城 福建 宁化 安徽 大别山 目前我国铁皮石斛产业存在的主要问题 1.1 原料市场参差不齐 由于有着巨大的利益空间，铁皮石斛在我国广大南方山区有大面积的种植，然而生产主体以小农户居多，种源混乱、管理粗放等原因导致了产品质量良莠难辨，甚至出现以次充好、以假乱真等现象，严重损害了该产业的良性发展。 1.2 种植技术无章可循 铁皮石斛作为名贵中药材，其“道地性”与栽培环境、栽培手段、采后加工等各环节密切相关，然而在利润的驱使下，众多铁皮石斛生产单位盲目扩大种植规模，以量取胜，忽视产品种植养护规范，导致药材品质低下、药效减小，失去了铁皮石斛的药用价值，直接损害了消费者的利益，这对整个铁皮石斛产业的良性发展极为不利。 1.3种苗生产能力亟待提高 今年上半年，杭州地区铁皮石斛种苗曾出现一苗难求的窘境，该产业市场发展规模可见一斑。之所以种苗价格高、供不应求，根本原因在于铁皮石斛快繁技术尚不能满足市场需求，种苗繁殖系数有待提高。 本项目实施的意义 随着人们生活水平的不断提高，药用保健品的需求日益旺盛，铁皮石斛作为纯天然名贵中药材，在食品、保健品行业有着巨大的商业前景。野生铁皮石斛具有更优质的保健成分，对其资源保存、合理利用既是科学发展观的要求，也是市场成长的需要。 本项目旨在广泛搜集野生铁皮石斛资源，分析其有效成分含量，对其进行药用成分评价，进而筛选出适合推广利用的野生类型，研究其快繁技术，提高其增殖速率，然后制定适合其生长发育的高效设施栽培技术体系，形成一套完整的“资源搜集—品种选育—高效快繁—规范种植”产业链条，同时制定野生铁皮石斛优质、高效生产技术规程，为行业发展探索化、规范化路子。 二、技术,产品,市场需求、经济、社会、生态效益分析, (一)市场需求分析 我国是应用石斛最多的国家，也是栽培石斛最多的国家，以石斛为原材料的中成药或保健食品约有20多种。从发展历史看，石斛的消费量在解放前和解放初是比较大的，但是后来随着资源的短缺，市场上已基本没有了铁皮石斛，故连不少现代的中医都不知道这个药材了。近年来，浙江省是国内率先实现铁皮石斛产业化的省份，铁皮石斛产品的年销售额已达5亿以上，而目前由于一些地区在报道中和统计中的偏向性，据初步的调查估计，我国目前各品种大小石斛的实际栽培面积仍然未突破1万亩，主要分布浙江、云南、广东、贵州等地。由于铁皮石斛栽培相对投资比较大，技术要求严、目前市场尚未打开等原因，发展速度不是很快。从各地的情况看，铁皮石斛生产总体还处于起步阶段，总的规模也不是很大，铁皮石斛相关保健品开发也很不是很理想，产品单一，价格偏高。 全国涉及用到石斛类的制药厂和保健品加工企业有100多家。我国每年用石斛为原料的药品、保健品产值超过几百亿元，市场需求的数量每年均在几百万公斤以上，而且逐年呈上升趋势。仅石斛饮片用到鲜品量每年在100万公斤以上，按10公斤生鲜的石斛加工成1公斤枫斗折合干品大约用量为10万公斤;而作为中成药的原料，仅南京金陵制药集团需鲜品达1000万公斤以上，折合干品约100万公斤，且不计其它新药开发的需求量。 从目前的市场看，特级纯正铁皮枫斗价格在每公斤十万元左右。一级枫斗价格在每公斤二到三万元，且有价无货，其产量只有需求量的0.004%，可谓一克难求。预计在10年内铁皮石斛的产量仍难以满足市场的需求。如此巨大的市场需求和原材料缺口，加之野生铁皮石斛独特而神奇的药效、药用价值奇高，显示出良好的市场前景。所以应加大产品研发力度，针对目前野生铁皮石斛资源短缺、繁殖率低等问题，加大投资力度，力求研发水平的提高，适应市场对铁皮石斛产品的需求，顺应市场机制的发展。 (二)经济效益分析 石斛在中药史上已有2000年以上的应用历史，已成为十大类别的药材，通称为:“石斛类药材”。石斛既可单独入药，又能与其它药物配伍复方，石斛单独入药及与其配伍复方已达100多种。石斛是在《中华人民共和国药典》中记载中 药材涉及植物来源最为众多的、应用最广泛的一种药材。 由于自古以来诸多的中医药方需用到石斛，加上近些年来越来越多的药品、保健品也使用石斛为原料，但野生石斛的繁殖率极低，然而人们只采集野生的石斛确不发展人工种植，因此导致石斛中的上品---铁皮石斛濒危灭绝，引发其价格一涨再涨，如今已发展到了普通石斛都难以寻觅的地步，所以石斛的市场售价非常昂贵，铁皮石斛的价格更是奇高，在美国、日本、韩国和东南亚等地区其价格昂贵到每公斤干品1000-3000美元，铁皮枫斗在国内的销售价格每公斤已超过每公斤8000元，铁皮枫斗在2005年广交会上与外商成交价为每公斤干品3600美元，目前铁皮石斛的鲜品收购价每公斤仍在2000元以上。显而易见，开发野生铁皮石斛资源，经济效益也是十分显著的。 (三)社会和生态效益分析 用高新技术开发铁皮石斛资源，采用人工栽培技术来拯救野生铁皮石斛濒危枯竭的趋势已成为必然。根据野生铁皮石斛附生喜阴的生长习性，将野生铁皮石斛种植于所造林间的树上或林下1年左右即可产生经济效益，填补了单纯为生态而造林须10-20年才能产生经济效益的困境，又优化了各地造林技术模式和创新造林经营机制，使退耕还林既发挥了生态效益，又调整了农业结构，培植了后续产业，同时执行了国家大力扶持的“退耕还林”发展“林下经济”的政策，社会效益也十分显著。我国已经出台了对野生铁皮石斛进行重点保护和严禁采摘的法律法规，为满足我国药品和保健品市场对铁皮石斛的需求，对个人和企业人工栽培和研究铁皮石斛的，国家科委已予以立项并由政府拨款扶持。各种情况表明，开发野生铁皮石斛资源，并对其进行保存、繁殖及育种研究，来解决铁皮石斛中药材来源匮乏、繁殖率低等问题，满足人民药用和保健的需要，已成为必然，既是保护濒危植物的需要，也有效地保护了野生资源。 三、项目主要研究开发内容、技术关键, 1(主要研究开发内容 (1)野生铁皮石斛种质资源收集和保存:采集野生铁皮石斛种苗和种子，采用组培苗和种子储藏的方式保存种质资源。 (2)野生铁皮石斛生物学特征及有效成分分析:对不同地域野生铁皮石斛的株高、茎粗、叶长、叶宽、叶面积等生物学特征进行比较，同事测定含水量、总多糖、可溶性多糖和纤维素含量。 NA分子标记:用来进行种质资源保护、遗传多样性、种(3)野生铁皮石斛D 群结构及个体鉴定等研究。 (4)组织培养和诱变结合培育野生铁皮石斛新优品种:组织培养结合化学诱变和辐射诱变，提高变异率，获得优良的变异植株。 (5)野生铁皮石斛组织培养工艺优化:通过培养容器创新，引入流水线工艺， 采用不同的培养光源，提高生产效率，降低能耗。 (6)野生铁皮石斛穴盘育苗基质优化筛选:铁皮石斛生长习性特殊，组培苗成活率较低，生长缓慢，使得育苗环节成为制约产业发展的主要瓶颈。基质的选择是穴盘育苗的关键环节，进行栽培试验，筛选出适宜的基质配方。 (7)野生铁皮石斛专用肥开发应用:根据铁皮石斛的需肥特点进行不同的肥料配方试验，开发铁皮石斛专用肥，促进铁皮石斛茎叶伸长生长、提高其茎叶比和产量、增加叶面积。 (技术关键 2 (1) 野生铁皮石斛DNA分子标记技术开发和应用;(2)野生铁皮石斛专用肥开发应用 四、预期目标,要达到的主要技术经济指标,自主知识产权申请拥有设想,, 1. 收集和保存野生铁皮石斛种质资源50-60份; 2(选育出适合产业化生产的野生铁皮石斛新品种8-10个; 3(组织培养结合化学诱变和辐射诱变，获得优良的变异植株1-2个 4(野生铁皮石斛组织培养工艺优化生产示范，并设立示范点各1个。 5(申请国家发明专利1-2项 6(项目实施后预计工厂化生产铁皮石斛种苗500万株，新增产值1000万元。 五、项目现有技术基础和条件,包括原有基础、知识产权情况、技术力量的投入、科研手段等,, 1、资源基础 课题承担单位早在2005年就开始从事各类石斛品种的抢救性保护栽培、种苗组培等研究工作，主要负责人及技术人员走遍我国南方石斛主要分布区，现有霍山石斛、铁皮石斛、铜皮石斛、细茎石斛、紫皮石斛、金钗石斛、观赏石斛等二十多种，尤其是铁皮石斛的种源来自浙江雁荡山、江西、福建武夷山、安徽大别山、广东瑶山、云南、贵州、广西钟山及缅甸等野生原产地，目前已经收集到不同种源的野生铁皮石斛50余种，尤其是浙江雁荡山的原生玉兰(铁皮)石斛已属珍稀品种。这些资源在近几年不同方式的种苗扩繁及细心栽培下，数量及栽培品质有了很大的提高，已经得到了充分的保存。 2、技术条件 近年来在各级政府、科技部门和专家的帮助指导下，承担单位在种源的保存、各种野生石斛的栽培技术、种苗的繁殖包括组培技术上，形成了一套完整的技术。已经获得国家授权技术发明专利1项，正在申请发明专利1项。课题承担单位先后承担省农技推广基金“铁皮石斛设施栽培技术示范”，杭州市种子种苗项目“铁皮石斛优质种苗快繁技术研究”及杭州市农业公关项目、萧山区重点项目、萧山区种子种苗项目等十余项。在课题的创新提升、研究设计、技术路线和课题实施有了足够的基础和实际操作经验。课题合作单位是我省较早开展园林花卉研究的专业研究所，先后承担国家及省市区各级园林花卉课题，尤其在园林植物栽培及组培技术上有较高的技术水平，多项成果获奖。目前在铁皮石斛的组织培养上，已经建立了一整套完整的技术体系。 3、设施条件及科研手段 课题承担单位建有资源保存玻璃温室3000平方米，建有种苗繁殖及规模化生产温室20000平方米，内部加温、降温、增湿、通风、床架等配套设施完整，可保证石斛种质资源的种植及其后代有较好的生长环境，不至于丢失资源和影响后代选择。建有300平方米的组培室，只做铁皮石斛组培苗的生产。合作单位建有完备的植物栽培和育种设施，有标准温室60000平方米，组培室600平方米，超净台12台，可年生产组培苗100万株。建有植物综合实验室1000平方米，可开展基因克隆、转基因、植物生理生化等分子生物学、遗传育种等方面的实验，对本课题优良品种选育的实施提供科研手段的保证。 4、人员组织基础 本课题的参加人员经承担单位和合作单位的综合协调，相互取长补短，形成有7名技术人员组成的课题组，其中承担单位3人，合作单位4人。其中有博士2名、硕士3名，具有高级职称的2名，中级职称技术人员5名。参加人员分别在种植资源的收集、保存、栽培、组培技术、生理生化实验、基因技术等领域各有所长，并且具有丰富的实践经验和熟练的操作技能，较高的科研素质和优良的学风，在课题组长的协调下，分工合作，为圆满完成课题任务提供了坚实的组织保证。 六、实施,包括技术路线、进度安排,, 1 项目实施方案、技术路线 野生铁皮石斛种质资源收集和保存 DNA分子标记 野生铁皮石斛 组培结合野生铁皮石斛组织培养研究 生物学特征及 化学诱变 有效成分分析 辐射诱变 杂交育种 组织培养工艺优化 穴盘育苗基质优化筛选 新优品种选育 新优品种培育 野生铁皮石斛专用肥开发应用 扩繁试种 高效设施栽培技术体系建立 新品种审定 野生铁皮石斛工厂化生产 2 进度安排 2011.07——2011.09野生铁皮石斛种质资源收集和保存，生物学特征及有效成分分析 2011.10——2011.12野生铁皮石斛组织培养工艺优化 2012.01——2012.03野生铁皮石斛DNA分子标记 2012.04——2012.06组织培养和诱变结合培育野生铁皮石斛新优品种 2012.07——2012.09野生铁皮石斛穴盘育苗基质优化筛选，专用肥开发应用 2012.10——2012.12 新优品种扩繁试种 2013.01——2013.06高效设施栽培技术体系建立，野生铁皮石斛工厂化生产 七、项目预算,包括经费来源及用途), 本项目需经费500万元，其中自筹350万元，向科技局申报拨款150万元，项目经费开支预算见下表: 预算经费总额 其中科技局预算 其中自筹经费 经费开支预算 (万元) (万元) (万元) 总经费 500 150 350 1.设备费 25 25 2.能源材料费 155 50 105 3.试验外协费 100 50 50 4.资料印刷费 10 10 5.会议调研费 10 10 6.租赁费 45 45 7.鉴定验收费 10 10 8.人员经费 125 50 50 9.管理费 15 15 10.其它费用 5 5 八、申请单位概况,包括企业规模、技术力量、设备和配套情况、企业资产及负债情况,, 担单位杭州九云科技有限公司，位于萧山区戴村镇，在云石原生铁皮石斛园多年研究基础上，于2009年1月正式成立了杭州九云科技有限公司，公司目前主要从事铁皮石斛资源的收集、保存、育种和铁皮石斛种苗、成品的规模化生产，有技术人员8名，高级职称的2名，7名技术人员具本科以上学历，其中1名遗传育种博士。建有资源保存玻璃温室3000平方米，建有种苗繁殖及规模化生产温室20000平方米，内部加温、降温、增湿、通风、床架等配套设施完整。建有300平方米的组培室，只做铁皮石斛组培苗的生产。公司建有光、温、湿自动调节控制的种子催芽室;对栽培基质和植物生理性营养失调进行检测的理化实验室;对园林植物种子、种苗繁育及成品全过程中发生主要病虫害的鉴定、防治实验室;有工厂化普乐格无土基质栽培育苗室等。另外，还建有新优品种精品展示 区及栽培、种苗繁育科研示范区，供学术交流、学习的电化演示室。公司还建有科研生产管理用房1200平方米，农药、肥料资材仓库500平方米等 合作单位浙江省农科院花卉中心是浙江省较早从事花卉研究开发的专业所，“十一五”以来，承担了国家863课题子课题、948子课题、省科技厅重大公关项目 、优选主题项目、国家农业部平台建设项目、省农技推广基金项目、省农业厅“三农五方”科技协作项目和市、区各级重点、一般项目等多个研究课题。从事园林花卉科研科技人员32名，高级6名，中级职称以上26名，博士7名，硕士12名，客座研究员2名。拥有全省最大的花卉科研示范基地和1000平方米的综合实验室。 2010年末总资产 万元，销售收入 万元，利润 万元，研发投入比例占企业年销售收入的 %，研发投入包括种质资源圃建设、组培扩繁室扩建等共计 万元。 九、项目负责人及主要参加人员简历。 主持人:朱开元，男，39岁，硕士，助理研究员。现主要从事园林花卉的新品种选育和种苗繁育工作。主持和参加国家、省市区各级课题20余项，公开发表论文40余篇，三项成果获奖，现为浙江省“151人才”。 第二主持人:邹清成，男，30岁，助理研究员。2006浙江大学园艺硕士研究生毕业，毕业至今在浙江省农科院花卉研究开发中心从事观赏植物生物技术科研工作，主要研究方向为植物组织培养及遗传育种，参加省、市多项科研课题的研究。 参加人:刘慧春，女，31岁，博士，助理研究员。现主要从事观赏植物生物技术育种工作。 参加人:马广莹，男，29岁，博士，助理研究员，主要从事园林植物分子生物工程。 参加人:崔云，女，46岁，林业工程师，从事铁皮石斛资源收集及栽培工作十余年。 参加人:孙自新，男，51岁，硕士，高级工程师，从事铁皮石斛的品种选育和规模化生产十余年。 参加人:郁永明，男，51岁，副研究员。主要从事观赏植物育种及栽培管 理工作。