李靜婷+牛磊+侯玉杰++
摘要:以野生金釵石斛(Dendrobium nobide Lindl.)莖段為試驗(yàn)材料,篩選啟動培養(yǎng)時(shí)的最佳取材部位、最適基本培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基與栽培基質(zhì),研究金釵石斛快速繁殖的途徑。結(jié)果表明,啟動培養(yǎng)時(shí)用金釵石斛幼莖基部接種,在MS+6.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂的培養(yǎng)基上效果最好,誘芽率可達(dá)93.00%。生根用MS+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA+100 g/L香蕉+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂的培養(yǎng)基效果最好,生根率高達(dá)95%。最優(yōu)的組培苗栽培基質(zhì)是水苔+蛭石(3∶2,V∶V),成活率高達(dá)90%。
關(guān)鍵詞:金釵石斛(Dendrobium nobide Lindl.);快速繁殖;培養(yǎng)基;栽培基質(zhì)
中國分類號:S567.23;R282文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2014)09-2181-03
the Rapid Propagation of Dendrobium nobide Lindl.
LI Jing-ting1, NIU Lei2a, HOU Yu-jie2b
(1. College of Resource and Environment Science, Pingdingshan University, Pingdingshan 467000, Henan, China; 2. a.School of Surveying Engineering; b. School of Life Science and Engineering, Henan University of Urban Construction, Pingdingshan 467036, Henan, China)
Abstract: The stems of wild Dendrobium nobile Lindl. were used as materials to select the optimal positions and the preferable medium for induction, root and transplantation. The results showed that the preferable production medium for inducing basal part of young stems was MS+6.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+100 mL/L coconut milk+25 g/L cane sugar +6.3 g/L agar,with buds induction rate of 93.00%. The preferable medium for rooting was MS+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA+100 g/L banana+2.0 g/L activated carbon+25 g/L cane sugar+6.3 g/L agar, with root induction rate of 95%. The optimal transplantation medium was sphagna+vermiculite(3∶2,V∶V), with the survival rate of more than 90%.
Key words: Dendrobium nobile Lindl.; rapid propagation; medium; transplantation medium
金釵石斛(Dendrobium nobide Lindl.)屬于蘭科石斛屬,是珍稀瀕危植物[1],具有生津益胃、潤肺止咳、滋陰清熱、明目強(qiáng)身等功效?,F(xiàn)代藥理研究表明,金釵石斛的水溶性多糖還具有抗輻射、防癌、抗腫瘤、減緩衰老、增強(qiáng)人體免疫力的作用,因而金釵石斛在治療、預(yù)防疾病及保健食品中被廣泛利用[2]。但是由于金釵石斛在野外對生境要求苛刻、分布狹窄、生長緩慢、繁殖系數(shù)極低、授粉率低、種子既小又無胚乳等原因[3],在自然條件下正常發(fā)芽成苗率極低,加之長期過度采挖利用,使市場上金釵石斛貨源極其短缺,導(dǎo)致其價(jià)格高昂。為了滿足人們對金釵石斛的需求,迫切需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速大量培育出優(yōu)質(zhì)組培苗,有效地解決種苗的需求;同時(shí)需要探索出一套成熟的金釵石斛栽培技術(shù),大幅度提高金釵石斛的產(chǎn)量,這樣既能滿足中藥材市場和保健食品領(lǐng)域的需求,又可達(dá)到對金釵石斛資源的保護(hù)、野生資源的可持續(xù)發(fā)展及推動農(nóng)業(yè)、種植業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的[4,5]。因此,近年來,許多學(xué)者對金釵石斛種子、莖尖、莖段組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行了研究[5-7],但大多數(shù)試管苗增殖系數(shù)低,試管苗莖細(xì)小、細(xì)弱,移栽成活率不高,影響了金釵石斛種苗快繁和大規(guī)模的工廠化生產(chǎn)。本試驗(yàn)對金釵石斛的幼莖組織培養(yǎng)進(jìn)行研究,對基本培養(yǎng)基進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),篩選最適啟動培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基及栽培基質(zhì),探索金釵石斛快速繁殖的途徑。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
供試材料為野生金釵石斛植株,來源于貴州省遵義市石筍鄉(xiāng)山區(qū),在平頂山學(xué)院低山丘陵區(qū)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的組織培養(yǎng)室人工栽入花盆中,栽培基質(zhì)為珍珠巖:樹皮:鋸末=1∶1∶1(V∶V∶V,下同),栽培10周后剪取幼莖作為試驗(yàn)材料,進(jìn)行組織培養(yǎng)研究。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1啟動培養(yǎng)在金釵石斛的啟動培養(yǎng)中,對外植體的最佳取材部位、最合適的基本培養(yǎng)基和最理想的激素配比進(jìn)行研究。
改良MS1和改良B51兩種基本培養(yǎng)基的制備:改良MS1配方為MS+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,pH 5.6~5.8;改良B51配方為B5+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,pH 5.6~5.8。
以改良MS1和改良B51為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,添加不同濃度的6-BA和NAA,接種不同取材部位,設(shè)計(jì)18個試驗(yàn)處理(表1),每個處理接種10瓶。
1.2.2外植體滅菌和培養(yǎng)在生長健壯的盆栽金釵石斛母株上選擇肥壯的當(dāng)年生幼莖[8],去掉葉和根,先用自來水沖洗10 min后,在超凈工作臺上用無菌水漂洗3遍。將清洗干凈的幼莖放入滅過菌的小燒杯中,倒入75%乙醇使之剛好淹沒外植體,并不斷輕晃燒杯,以利于增強(qiáng)滅菌效果,15~20 s后快速倒掉乙醇,用無菌水重復(fù)沖洗4遍,再用0.1%的氯化汞對外植體消毒6~8 min,滅菌結(jié)束后倒出消毒液,倒入適量的無菌水重復(fù)沖洗3~4遍。把消毒后的金釵石斛幼莖放在無菌紙上或無菌容器里,用無菌刀片切割成含1~2個節(jié)的莖段,接種在相應(yīng)的培養(yǎng)基上,每瓶接8個莖段。在23~27 ℃,光照12 h/d,光照度2 000 lx的條件下培養(yǎng)。
1.2.3生根培養(yǎng)改良MS2基本培養(yǎng)基的制備:MS+100 g/L香蕉+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,pH 5.6~5.8。
以改良MS2為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,添加不同濃度的NAA和IBA。將啟動培養(yǎng)獲得的無菌叢生芽,在無菌條件下切成單芽,轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基上,共設(shè)3個處理(表2),每個處理接種10瓶,每瓶接種10個芽,培養(yǎng)28~35 d。
endprint
1.2.4移栽組培瓶中的金釵石斛苗一直處于無菌、高濕和弱光照的環(huán)境中[9,10],因此,葉片缺乏角質(zhì)層、蠟質(zhì)層,加之細(xì)胞間隙大,氣孔多而開張大,根部根毛不發(fā)達(dá),有些根由愈傷組織發(fā)育而來,因此其輸導(dǎo)組織與芽內(nèi)的輸導(dǎo)組織銜接不好,雖外觀上肉質(zhì)根粗壯,實(shí)際上其吸水能力較弱,既喜潮濕、又怕漚根。剛出瓶移栽的金釵石斛苗,生長條件在多個方面均有很大的改變,雜菌增加、濕度降低、光照增強(qiáng)、溫度升高、溫差變大[11,12]。在此環(huán)境中,植株易感染菌,葉片失水嚴(yán)重,根系吸水能力不足,吸水量小于蒸騰量,造成吸水與蒸騰失衡,最后導(dǎo)致萎蔫死亡。
要想解決這些問題,首先要為出瓶苗消毒,同時(shí)保證空氣濕度、適當(dāng)遮光并選擇合適的栽培基質(zhì)。當(dāng)組培瓶中的苗高度達(dá)到6~8 cm時(shí),敞開瓶口放置3~4 d(時(shí)間過長培養(yǎng)基易發(fā)霉變質(zhì))[13,14],讓小苗葉片初步接觸大環(huán)境以加速角質(zhì)層的產(chǎn)生。然后挑選根系發(fā)育良好、粗壯的苗,洗凈培養(yǎng)基,經(jīng)代森錳鋅消毒后,放置于陰涼處晾干,移栽到基質(zhì)中,每個處理60株苗,每6株叢植在16 cm×14 cm的營養(yǎng)缽中,合理地保濕、遮光。
2結(jié)果與分析
2.1啟動培養(yǎng)中取材部位、基本培養(yǎng)基和激素配比的篩選結(jié)果
將消毒接種后的莖段啟動培養(yǎng)56 d,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。從表1可以看出,根據(jù)金釵石斛的誘芽率分析,啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適基本培養(yǎng)基為改良MS1,6-BA:NAA最理想的配比為6.0 mg/L:0.2 mg/L,此時(shí)誘芽率可達(dá)93.00%(圖1A)。
2.2改良MS2與不同激素配比對金釵石斛生根的影響
金釵石斛生根培養(yǎng)時(shí),改良MS2與不同激素配比對其生根的影響結(jié)果見表2。從表2可以看出,處理3培養(yǎng)基培養(yǎng)的金釵石斛無論是生根率、根數(shù),還是根的生長性狀都優(yōu)于處理1、處理2。結(jié)果表明,金釵石斛生根培養(yǎng)基以改良MS2+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA為最佳,生根率高達(dá)95%(圖1B)。
2.3不同基質(zhì)對金釵石斛組培苗移栽成活率的影響
金釵石斛組培苗移栽30 d后計(jì)算幼苗成活率,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。從表3可以看出,金釵石斛組培苗以處理4即水苔+蛭石(3∶2)調(diào)配的基質(zhì)移栽成活率最高,達(dá)到90%(圖1C)。
3結(jié)論與討論
目前,金釵石斛組培快繁主要通過原球莖途徑和叢生芽途徑。原球莖途徑是利用各種外植體誘導(dǎo)愈傷組織形成原球莖,進(jìn)而誘導(dǎo)分化產(chǎn)生幼苗。叢生芽途徑是利用外植體不經(jīng)愈傷組織直接誘導(dǎo)叢生芽,是一條“芽繁芽”的途徑,具有技術(shù)難度低、保證遺傳穩(wěn)定性、誘導(dǎo)時(shí)間短、誘導(dǎo)率較高等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)利用叢生芽途徑進(jìn)行金釵石斛組培快繁,結(jié)果表明,金釵石斛啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,誘芽率可達(dá)93.00%;最適生根培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA+100 g/L香蕉+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,生根率高達(dá)95%。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),活性碳對金釵石斛生根有顯著的作用,主要因?yàn)榛钚蕴冀o植物造成了生根的暗環(huán)境,同時(shí)可以吸附植物代謝產(chǎn)生的一些生長抑制劑?;钚蕴紝ι娘@著作用在其他植物的組織培養(yǎng)中也有報(bào)道[15]。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),香蕉對金釵石斛叢生芽的生根有較好的促進(jìn)作用,有利于培育壯苗,這與在蝴蝶蘭叢生芽的組織培養(yǎng)研究中的試驗(yàn)結(jié)果一致[16]。金釵石斛最優(yōu)的組培苗栽培基質(zhì)是水苔+蛭石(3∶2),移栽成活率高達(dá)90%。因?yàn)樗ξ院捅K詮?qiáng),蛭石透氣性強(qiáng),二者搭配效果良好。而處理3即珍珠巖+蛭石(2∶1)混合的基質(zhì)成活率最低,只有30%,可能是金釵石斛的根系生長需要偏酸性的環(huán)境,珍珠巖占的比例大又偏堿性,導(dǎo)致基質(zhì)酸度不夠。
在今后的工作中還需要進(jìn)一步研究金釵石斛在中原地區(qū)野外大面積栽植的途徑,以及野生金釵石斛與人工栽培的金釵石斛在生物堿成分、含量及其藥用價(jià)值等方面的差異。
參考文獻(xiàn):
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要想解決這些問題,首先要為出瓶苗消毒,同時(shí)保證空氣濕度、適當(dāng)遮光并選擇合適的栽培基質(zhì)。當(dāng)組培瓶中的苗高度達(dá)到6~8 cm時(shí),敞開瓶口放置3~4 d(時(shí)間過長培養(yǎng)基易發(fā)霉變質(zhì))[13,14],讓小苗葉片初步接觸大環(huán)境以加速角質(zhì)層的產(chǎn)生。然后挑選根系發(fā)育良好、粗壯的苗,洗凈培養(yǎng)基,經(jīng)代森錳鋅消毒后,放置于陰涼處晾干,移栽到基質(zhì)中,每個處理60株苗,每6株叢植在16 cm×14 cm的營養(yǎng)缽中,合理地保濕、遮光。
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將消毒接種后的莖段啟動培養(yǎng)56 d,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。從表1可以看出,根據(jù)金釵石斛的誘芽率分析,啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適基本培養(yǎng)基為改良MS1,6-BA:NAA最理想的配比為6.0 mg/L:0.2 mg/L,此時(shí)誘芽率可達(dá)93.00%(圖1A)。
2.2改良MS2與不同激素配比對金釵石斛生根的影響
金釵石斛生根培養(yǎng)時(shí),改良MS2與不同激素配比對其生根的影響結(jié)果見表2。從表2可以看出,處理3培養(yǎng)基培養(yǎng)的金釵石斛無論是生根率、根數(shù),還是根的生長性狀都優(yōu)于處理1、處理2。結(jié)果表明,金釵石斛生根培養(yǎng)基以改良MS2+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA為最佳,生根率高達(dá)95%(圖1B)。
2.3不同基質(zhì)對金釵石斛組培苗移栽成活率的影響
金釵石斛組培苗移栽30 d后計(jì)算幼苗成活率,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。從表3可以看出,金釵石斛組培苗以處理4即水苔+蛭石(3∶2)調(diào)配的基質(zhì)移栽成活率最高,達(dá)到90%(圖1C)。
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目前,金釵石斛組培快繁主要通過原球莖途徑和叢生芽途徑。原球莖途徑是利用各種外植體誘導(dǎo)愈傷組織形成原球莖,進(jìn)而誘導(dǎo)分化產(chǎn)生幼苗。叢生芽途徑是利用外植體不經(jīng)愈傷組織直接誘導(dǎo)叢生芽,是一條“芽繁芽”的途徑,具有技術(shù)難度低、保證遺傳穩(wěn)定性、誘導(dǎo)時(shí)間短、誘導(dǎo)率較高等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)利用叢生芽途徑進(jìn)行金釵石斛組培快繁,結(jié)果表明,金釵石斛啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,誘芽率可達(dá)93.00%;最適生根培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA+100 g/L香蕉+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,生根率高達(dá)95%。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),活性碳對金釵石斛生根有顯著的作用,主要因?yàn)榛钚蕴冀o植物造成了生根的暗環(huán)境,同時(shí)可以吸附植物代謝產(chǎn)生的一些生長抑制劑?;钚蕴紝ι娘@著作用在其他植物的組織培養(yǎng)中也有報(bào)道[15]。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),香蕉對金釵石斛叢生芽的生根有較好的促進(jìn)作用,有利于培育壯苗,這與在蝴蝶蘭叢生芽的組織培養(yǎng)研究中的試驗(yàn)結(jié)果一致[16]。金釵石斛最優(yōu)的組培苗栽培基質(zhì)是水苔+蛭石(3∶2),移栽成活率高達(dá)90%。因?yàn)樗ξ院捅K詮?qiáng),蛭石透氣性強(qiáng),二者搭配效果良好。而處理3即珍珠巖+蛭石(2∶1)混合的基質(zhì)成活率最低,只有30%,可能是金釵石斛的根系生長需要偏酸性的環(huán)境,珍珠巖占的比例大又偏堿性,導(dǎo)致基質(zhì)酸度不夠。
在今后的工作中還需要進(jìn)一步研究金釵石斛在中原地區(qū)野外大面積栽植的途徑,以及野生金釵石斛與人工栽培的金釵石斛在生物堿成分、含量及其藥用價(jià)值等方面的差異。
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1.2.4移栽組培瓶中的金釵石斛苗一直處于無菌、高濕和弱光照的環(huán)境中[9,10],因此,葉片缺乏角質(zhì)層、蠟質(zhì)層,加之細(xì)胞間隙大,氣孔多而開張大,根部根毛不發(fā)達(dá),有些根由愈傷組織發(fā)育而來,因此其輸導(dǎo)組織與芽內(nèi)的輸導(dǎo)組織銜接不好,雖外觀上肉質(zhì)根粗壯,實(shí)際上其吸水能力較弱,既喜潮濕、又怕漚根。剛出瓶移栽的金釵石斛苗,生長條件在多個方面均有很大的改變,雜菌增加、濕度降低、光照增強(qiáng)、溫度升高、溫差變大[11,12]。在此環(huán)境中,植株易感染菌,葉片失水嚴(yán)重,根系吸水能力不足,吸水量小于蒸騰量,造成吸水與蒸騰失衡,最后導(dǎo)致萎蔫死亡。
要想解決這些問題,首先要為出瓶苗消毒,同時(shí)保證空氣濕度、適當(dāng)遮光并選擇合適的栽培基質(zhì)。當(dāng)組培瓶中的苗高度達(dá)到6~8 cm時(shí),敞開瓶口放置3~4 d(時(shí)間過長培養(yǎng)基易發(fā)霉變質(zhì))[13,14],讓小苗葉片初步接觸大環(huán)境以加速角質(zhì)層的產(chǎn)生。然后挑選根系發(fā)育良好、粗壯的苗,洗凈培養(yǎng)基,經(jīng)代森錳鋅消毒后,放置于陰涼處晾干,移栽到基質(zhì)中,每個處理60株苗,每6株叢植在16 cm×14 cm的營養(yǎng)缽中,合理地保濕、遮光。
2結(jié)果與分析
2.1啟動培養(yǎng)中取材部位、基本培養(yǎng)基和激素配比的篩選結(jié)果
將消毒接種后的莖段啟動培養(yǎng)56 d,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。從表1可以看出,根據(jù)金釵石斛的誘芽率分析,啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適基本培養(yǎng)基為改良MS1,6-BA:NAA最理想的配比為6.0 mg/L:0.2 mg/L,此時(shí)誘芽率可達(dá)93.00%(圖1A)。
2.2改良MS2與不同激素配比對金釵石斛生根的影響
金釵石斛生根培養(yǎng)時(shí),改良MS2與不同激素配比對其生根的影響結(jié)果見表2。從表2可以看出,處理3培養(yǎng)基培養(yǎng)的金釵石斛無論是生根率、根數(shù),還是根的生長性狀都優(yōu)于處理1、處理2。結(jié)果表明,金釵石斛生根培養(yǎng)基以改良MS2+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA為最佳,生根率高達(dá)95%(圖1B)。
2.3不同基質(zhì)對金釵石斛組培苗移栽成活率的影響
金釵石斛組培苗移栽30 d后計(jì)算幼苗成活率,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。從表3可以看出,金釵石斛組培苗以處理4即水苔+蛭石(3∶2)調(diào)配的基質(zhì)移栽成活率最高,達(dá)到90%(圖1C)。
3結(jié)論與討論
目前,金釵石斛組培快繁主要通過原球莖途徑和叢生芽途徑。原球莖途徑是利用各種外植體誘導(dǎo)愈傷組織形成原球莖,進(jìn)而誘導(dǎo)分化產(chǎn)生幼苗。叢生芽途徑是利用外植體不經(jīng)愈傷組織直接誘導(dǎo)叢生芽,是一條“芽繁芽”的途徑,具有技術(shù)難度低、保證遺傳穩(wěn)定性、誘導(dǎo)時(shí)間短、誘導(dǎo)率較高等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)利用叢生芽途徑進(jìn)行金釵石斛組培快繁,結(jié)果表明,金釵石斛啟動培養(yǎng)的最佳部位是幼莖基部,最適培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA+100 mL/L椰乳+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,誘芽率可達(dá)93.00%;最適生根培養(yǎng)基為MS+6.0 mg/L NAA+0.5 mg/L IBA+100 g/L香蕉+2.0 g/L活性炭+25 g/L蔗糖+6.3 g/L瓊脂,生根率高達(dá)95%。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),活性碳對金釵石斛生根有顯著的作用,主要因?yàn)榛钚蕴冀o植物造成了生根的暗環(huán)境,同時(shí)可以吸附植物代謝產(chǎn)生的一些生長抑制劑?;钚蕴紝ι娘@著作用在其他植物的組織培養(yǎng)中也有報(bào)道[15]。同時(shí)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),香蕉對金釵石斛叢生芽的生根有較好的促進(jìn)作用,有利于培育壯苗,這與在蝴蝶蘭叢生芽的組織培養(yǎng)研究中的試驗(yàn)結(jié)果一致[16]。金釵石斛最優(yōu)的組培苗栽培基質(zhì)是水苔+蛭石(3∶2),移栽成活率高達(dá)90%。因?yàn)樗ξ院捅K詮?qiáng),蛭石透氣性強(qiáng),二者搭配效果良好。而處理3即珍珠巖+蛭石(2∶1)混合的基質(zhì)成活率最低,只有30%,可能是金釵石斛的根系生長需要偏酸性的環(huán)境,珍珠巖占的比例大又偏堿性,導(dǎo)致基質(zhì)酸度不夠。
在今后的工作中還需要進(jìn)一步研究金釵石斛在中原地區(qū)野外大面積栽植的途徑,以及野生金釵石斛與人工栽培的金釵石斛在生物堿成分、含量及其藥用價(jià)值等方面的差異。
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