10 Jahre Forschung und Entwicklung für die Großzüchtung! Was ist eine Knoblauchorchidee und ist sie essbar?

Nach 10 Jahren Forschung hat diese national geschützte Pflanze der zweiten Stufe endlich eine großflächige Reproduktion erreicht

Kürzlich, nach mehr als zehn Jahren unermüdlicher Bemühungen, hat das Forschungsteam von Zhang Shibao vom Kunming Institute of Botany der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durch Fernhybridisierung 17 neue Sorten von Solanum sibiricum gezüchtet. Sie haben schließlich eine Reihe technischer Schwierigkeiten überwunden, etwa im Zusammenhang mit der Keimung der Samen, der Regulierung der Blütezeit und der Anbautechnologie von Solanum sibiricum, ein Produktions- und Anbautechnologiesystem für die medizinische Pflanze Solanum sibiricum entwickelt und mit Unternehmen zusammengearbeitet, um eine 800 Acre große Anbaufläche für Solanum sibiricum zu errichten und so die großflächige Vermehrung und Kultivierung von Solanum sibiricum zu realisieren.

Im Jahr 2021 wurde die National Key Protected Wild Plant List veröffentlicht und die gesamte Gattung (alle Arten) von Glechoma longituba als national geschützte Pflanzen der zweiten Stufe aufgeführt. Gemäß den Standards der Roten Liste der Arten der Weltnaturschutzunion sind alle Arten der Gattung Allium bedroht, wobei vier Arten, nämlich der Weißblütige Allium, der Südliche Tibetische Allium, der Hellblütige Allium und der Kronen-Allium, den Status „vom Aussterben bedroht“ erreicht haben. Der wissenschaftliche Schutz und die rationelle Nutzung der Knoblauchorchidee haben eine sehr große praktische Bedeutung.

Teil 1

Die Wachstumsgeschichte der Knoblauchorchidee

Pleione D. Don ist eine epiphytische, fakultativ epiphytische oder terrestrische krautige Pflanze aus der Familie der Orchidaceae (Abbildung 1). Diese Gattung umfasst weltweit mehr als 20 einheimische Arten und mehrere natürliche Hybriden und ist hauptsächlich in Südchina, dem benachbarten Himalaya und dem nördlichen Teil Indochinas verbreitet.

Abbildung 1 Der natürliche Lebensraum der Gattung Cyperus

Die Hengduan-Berge im Südwesten meines Landes sind das Diversifizierungszentrum der Gattung Cymbidium. Unter ihnen ist die Provinz Yunnan das Gebiet mit der höchsten Verbreitung der Gattung Cymbidium mit fast 20 einheimischen Arten und natürlichen Hybriden. Diese Pflanzengattung hat wunderschöne Blüten in herrlichen Farben und ist eine weltberühmte Zierorchidee.

Pflanzen der Gattung Cyperus neigen dazu, im Winter in einen Ruhezustand zu verfallen und ihre Blätter abzuwerfen. Im Frühling bilden sich an der Basis der Pseudobulben Blütenknospen aus erwachsenen Pflanzen und blühen, während unreife Pseudobulben nur Blätter ausbilden, aber nicht blühen und sich an jeder Pseudobulbe 1 bis 2 Blätter befinden.

Während der Wachstumsperiode schwellen die Knospen an den Seiten der alten Pseudobulben allmählich an und bilden neue Pseudobulben, während die alten Pseudobulben allmählich schrumpfen und schrumpfen. Am Ende der Wachstumsperiode verwelkt die alte Pseudobulbe vollständig und bildet eine neue Pseudobulbe, um den Winter zu überwintern (Abbildung 2). Daher passt sich die Knoblauchorchidee dem Wasserstress vor allem durch Fluchtstrategien an.

Abbildung 2 Lebensgeschichte der leuchtend blühenden Knoblauchorchidee

Das Forschungsteam verstand den Lichtbedarf und die sich während der Wachstumsperiode verändernden Muster der Pseudobulbenbiomasse der Knoblauchorchidee. Es kann von den Wurzeln aufgenommenen Stickstoff in der Pseudobulbe speichern und ihn für die Bildung und das Wachstum neuer Organe nutzen.

Durch Isotopenmarkierungsexperimente wurde bestätigt, dass neue Blätter den größten Stickstoffpool für in Pseudobulben gespeicherten Stickstoff und von außen zugeführten Stickstoff darstellen und dass der für die Fruchtentwicklung erforderliche Stickstoff hauptsächlich von in Pseudobulben gespeichertem Stickstoff und nicht von von außen zugeführtem Stickstoff abhängt.

Die Mykorrhizapilze der Gattung Cyperus sind hauptsächlich Cantharellales (Gelatomycetes, Anthozoaceae, Ceropegiales und Sebacinaceae), unter denen Serendipitaceae die Keimung von Cyperus spp. fördern können. Samen und differenzieren sich erfolgreich zu Sämlingen. Die symbiotischen Pilze von Arten der Gattung Diplodocus, die im selben Gebiet verbreitet sind, können unterschiedlich sein, und auch die symbiotischen Pilze von Individuen der gleichen Art in unterschiedlichen Lebensräumen (Baumepiphyten und Felsepiphyten) können unterschiedlich sein.

Im Lebensverlauf von P. monocotyledon kann in den frühen Stadien des Wurzelwachstums eine Besiedlung durch Mykorrhizapilze beobachtet werden. Die Zusammensetzung und die Kernarten der Mykorrhizapilzgemeinschaften bleiben während des Wurzelwachstums konstant, bis die Wurzeln altern und absterben.

Teil 2

Ist die Knoblauchorchidee dem Namen nach essbar?

Tatsächlich werden die Pseudobulben der Knoblauchorchidee in vielen asiatischen Ländern als traditionelles Heilmittel verwendet.

Nach der Erstellung des HPLC-Fingerabdrucks von 16 Arten der Gattung Cyperus, der Untersuchung der medizinischen Keimplasmaressourcen der Gattung und dem Vergleich mit den im chinesischen Arzneibuch aufgeführten Arten stellte das chinesische Forschungsteam fest, dass viele Arten der Gattung das Potenzial haben, die im Arzneibuch aufgeführten Arten zu ersetzen.

Abbildung 3: Wichtigste repräsentative Arten der Gattung Dianthus (mit Blüten und Pseudobulben, dem medizinischen Teil)

In meinem Land sind P. bulbocodioides und P. yunnanensis im chinesischen Arzneibuch als Quellpflanzen der traditionellen chinesischen Medizin „Trillium gracile“ aufgeführt. Ihre Pseudobulben sind allgemein als „Eisbälle“ bekannt und haben die Wirkung, Hitze abzuführen, zu entgiften, Schleim zu lösen und Knötchen aufzulösen.

Gleichzeitig wurde durch die Untersuchung der Akkumulationsmuster der medizinischen Pseudobulbenbiomasse und der wichtigsten medizinischen Inhaltsstoffe (Dactylorhin A, Militarin, Batatasin III) und ihrer Beziehung zur Umwelt festgestellt, dass die Bildung des Ertrags (Pseudobulbenbiomasse) und der Qualität (Wirkstoffgehalt) der medizinischen Knoblauchorchidee eng mit Umweltfaktoren wie Licht und Wasser zusammenhängt.

30–65 % volles Sonnenlicht, ausreichend Wasser oder leichter Trockenstress sind förderlich für die Anreicherung der Wirkstoffe im medizinischen Anbauprozess. Das Verständnis der Umweltanpassungsfähigkeit dieser Pflanzengattung hat den Grundstein für die Entwicklung einer Produktions- und Anbautechnologie für Sophora japonica gelegt.

Daraus lässt sich schließen, dass die Knoblauchorchidee wirklich essbar ist und zudem einen äußerst hohen medizinischen Wert besitzt!

Teil 3

Selbst die Orchidee im Tal kann nicht widerstehen, zu stark gezupft zu werden

Pflanzen der Gattung Allium haben einen wichtigen Zier- und Heilwert, stellen jedoch strenge Anforderungen an ihren Standort. Aufgrund fehlender künstlicher Anbautechnologien war man für die Nachfrage nach medizinischen Zwecken lange Zeit auf wilde Ressourcen angewiesen, was zu einer allmählichen Erschöpfung der wilden Ressourcen und einem von Jahr zu Jahr steigenden Preis für medizinische Pseudobulben führte.

Derzeit sind alle Wildarten dieser Gattung im Anhang II des Übereinkommens über den internationalen Handel mit gefährdeten Arten freilebender Tiere und Pflanzen (CITES) und in der 2021 veröffentlichten „Nationalen Liste wichtiger geschützter Wildpflanzen“ aufgeführt.

Auf Grundlage der Statistiken zu den von großen Museen auf der ganzen Welt gesammelten Exemplaren und von Felduntersuchungen von 151 Populationen führte das Forschungsteam eine umfassende Bewertung des Gefährdungsstatus von 26 Arten von P. albiflora gemäß den Standards der Roten Liste der IUCN durch. Sie stellten fest, dass alle Arten bedroht sind, wobei vier Arten, darunter P. albiflora, P. arunachalensis, P. aurita und P. coronaria, die Stufe „vom Aussterben bedroht“ (CR) erreicht haben.

Daher können Sie die Orchidee nicht einfach pflücken und essen. Sie pflücken nicht nur eine Orchidee, sondern auch eine national geschützte Wildpflanze!

Sie sollten wissen, dass die Wissenschaftler unseres Landes jahrzehntelange Forschungen durchgeführt haben, um die Keimplasma-Ressourcen der Orchidaceae zu schützen und sinnvoll zu nutzen.

In den letzten zehn Jahren hat das Forschungsteam von Zhang Shibao am Kunming Institute of Botany der Chinesischen Akademie der Wissenschaften systematische Untersuchungen zu den Anwendungsgrundlagen und Schlüsseltechnologien für die Industrialisierung der Gattung Cymbidium durchgeführt, mehr als 90 % der Arten der Gattung gesammelt und konserviert und durch Fernhybridisierung 17 neue Cymbidium-Sorten gezüchtet (Abbildung 4). Darüber hinaus ist die natürliche Blütezeit der Gattung Cymbidium das Frühjahr oder der Herbst und das Forschungsteam hat auch Sorten gezüchtet, die im Winter blühen.

Abbildung 4 Einige neue Sorten von Orchidaceae, die vom Forschungsteam gezüchtet wurden

Im Jahr 2018 wurde erstmals eine neue Orchideensorte bei der Royal Horticultural Society (RHS) des Vereinigten Königreichs registriert. Sie wurde von „The Orchid Review“ als „die erste Neuzulassung einer Sorte aus der Heimatstadt von Orchid“ gelobt. Das Kunming Institute of Botany war die erste Institution in China, die eine Orchideenart registrierte.

Teil 4

Wissenschaftler können beim Anbau von Knoblauchorchideen helfen

Die Samen der Gattung Cyperus sind staubfein, ihre Embryonalentwicklung ist unvollständig und es fehlt ihnen an Endosperm, das die Samen zur Keimung mit Nährstoffen versorgt. Die Keimrate ist unter natürlichen Bedingungen äußerst gering.

Um dieses Problem zu lösen, hat das Forschungsteam Untersuchungen zur künstlichen Züchtungstechnologie der Solitary Garlic Orchid durchgeführt, Durchbrüche in der sterilen Keimungstechnologie von Samen erzielt, eine groß angelegte Sämlingsvermehrung realisiert und die Technologie der symbiotischen Samenkeimung und ungeschlechtlichen Klonierung der Solitary Garlic Orchid untersucht, was grundsätzlich erfolgreich war.

Nach der Etablierung des Produktions- und Anbautechnologiesystems für medizinische Knoblauchorchideen arbeitete das Forschungsteam mit Unternehmen wie Zhaotong Yunsheng Agricultural Science and Technology Development Co., Ltd. zusammen, um technologische Errungenschaften zu demonstrieren und zu fördern, und richtete eine 800 Acre große Pflanzbasis für Knoblauchorchideen ein.

Durch diese Zusammenarbeit konnten die Vermehrung und Kultivierung von Glechoma longituba im großen Stil erreicht werden, die übermäßige Abhängigkeit der chinesischen Arzneimittelindustrie von wilden Ressourcen verringert, der Schutz und die Nutzung seltener wilder Pflanzenressourcen gefördert, die Entwicklung der chinesischen Arzneimittelindustrie vorangetrieben und die Strategie zur Wiederbelebung des ländlichen Raums umgesetzt werden.

Abbildung 5 Künstliche Vermehrung und großflächige Anpflanzung von Glechoma longituba

Orchideen sind wunderschön und wachsen in abgelegenen Tälern. Obwohl sie abgeschieden leben, dürfen wir ihre Schönheit nicht verlieren. Wenn Sie die Gelegenheit haben, diese seltenen Arten zu sehen, denken Sie bitte daran, sich an Fachleute zu wenden, um sie zu schützen.

Produziert von: China Science Expo

Autor: Kunming Institute of Botany, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Der Artikel gibt nur die Ansichten des Autors wieder und repräsentiert nicht die Position der China Science Expo