香莢蘭果莢發育、微體繁殖及調製之研究

Abstract

香莢蘭是臺灣新興潛力作物，2020年國內栽培面積近20公頃，且國產的香草莢也陸續上市。因應我國的氣候條件及溫網室設施栽培環境，其生理特性、栽培管理技術、遺傳研究乃至品種改良之研究尚付闕如，本論文探討香莢蘭的花粉管、胚及果莢生長情況、建立無菌播種、側芽與多倍體誘導技術，並進行調製流程試驗之研究，結果摘錄如下： 1. 果莢及種子發育研究顯示：(1) 香莢蘭果莢在授粉成功後迅速生長大約在35 DAP (days after pollination) 果莢長度達最長，在49 DAP果莢直徑達最粗。(2) 在45 DAP種子成球狀胚，外種皮的最外層已發育增厚但未木質化，60 DAP外種皮最外層的細胞壁開始木質化並最終形成厚細胞壁，這些特徵與60 DAP種子發芽率的顯著下降符合。 2. 花粉發芽及花粉管生長試驗顯示：(1) 香莢蘭花粉體外發芽以不含蔗糖的BK培養基最佳，25℃ - 30℃為最適培養溫度。(2) 香莢蘭開花期間，花粉發芽率在午夜12點時最高，但在9點以前差異不大，而中午12點以後花粉發芽率就明顯下降。(3) 高溫會影響花粉發芽率，35℃ 處理1 h即有影響，除造成花粉管異常，也會降低生長速度，但只要回到25℃室溫下可恢復生長，高溫處理時間越久異常越嚴重，也越難恢復；40℃ 處理1 h就對花粉管造成嚴重傷害，並且難以恢復。(4) 花粉管在授粉後第一天已陸續萌發，5 - 7 DAP時生長至蕊柱基部，14 DAP已經進入子房，並28 DAP抵達子房的基部。大約在21 DAP始觀察有花粉管進入胚珠並完成受精，受精的胚珠在子房內發育成種子並非同步進行，蕊柱和子房連接處附近的受精胚珠比子房遠端附近的種子發育得更早。 3. 繁殖技術研究顯示：(1) 成熟種子在4%次氯酸鈉溶液中浸泡75到90 min可顯著增加發芽率；(2) 在45 DAP收集的未成熟種子具有最高的發芽率，而後即快速降低。(3) 培植體於含1 mg mL-1 BA的培養基中45天培養誘導側芽效果最佳，每個培植體可產生5.2個芽，經繼代於不含生長調節劑的培養基2個月進行馴化、生根後可出瓶種植。(4) 在多倍誘導體試驗中以0.625 mM - 1.2 mM的秋水仙素之液態培養基處理3天可成功誘導多倍體，成活植株以流式細胞儀及根尖染色體鏡檢確認染色體倍體數，獲得四倍體植株2株。多倍體植株可直接進行育種流程評估，或做為香莢蘭種內及種間雜交之親本。 4. 調製流程試驗顯示：(1) 臺灣種植之香草莢在授粉後24週已開始累積葡萄糖苷香草醛，第34週後累積速度趨緩，42週累積最高，考量其他綜合因素，以38週前後採收，調製可以得到較高品質之香草莢。(2) 在調製試驗以65℃殺菁3 min即可滿足大部分果莢殺菁處理需求，但果莢如在栽培時遮陰較為嚴重或施用氮肥較高，可以稍微降低殺菁溫度或維持時間，避免對於果莢外層組織造成過度的破壞。(3) 發酵及快速乾燥溫度皆以40℃進行，可維持香草莢內香草醛含量。(4) 果莢調製的前5天香草醛含量的增加速度最快，5-7天逐漸趨緩，8-10天達到高峰，再增加時間也無法提升香草醛含量，甚至讓香草醛揮發而降低整體含量。整體來說，國內現行的栽培技術生產之香草莢，在調製後和國外優質香草莢的品質水平相近。