荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法技术

一种环保技术领域的荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，步骤如下：荒漠环境采集的干燥荒漠苔藓配子体的活性恢复；将活性恢复材料的叶片与基体分离，将分离后的叶片植入载有固体培养基的培养皿中，培养得到该荒漠苔藓培养材料；分离得到的苔藓配子体叶片，将分离后的叶片在载有固体培养基的培养皿中培养，然后将培养出的原丝体移栽至载有河沙的培养皿中，改变培养温度，再培养形成完整的苔藓结皮；将培育出的苔藓结皮压入培养盘中，放置在室内环境中，喷水保持湿润，使其蔓延生长成片状。本发明专利技术实现了荒漠苔藓人及其生物结皮的人工快速培育，为荒漠化治理与干旱地区城市绿化提供新材料应用的可能性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物
的方法，尤其是一种荒漠苔藓Tortula desertorum及其生物结皮快速增殖方法。 背景资料土壤生物结皮在干旱_半干旱地区分布广泛，特别是在维管植物难以生存 地区，对当地土地资源维持和生态环境保护具有重要意义。生物结皮有以下几方 面主要功能固氮作用，为荒漠植物和土壤微生态系统提供氮素；把金属螯合态 转变为植物可吸收形态；提高土壤积聚能力，降低风蚀和沙土流失；构建一个粗 糙表面，从而可以捕获水分或者养分含量丰富颗粒。这些功能决定了其在沙漠修 复和植被管理当中重要作用。但沙漠生物结皮极易遭受破坏， 一旦遭到破坏，会 加速沙漠化进程。根据结皮大小， 一块完整结皮自然恢复时间从几年到十几年不 等，周期漫长。苔藓是几种生物中最高形式，苔藓结皮代表结皮进化最高水平， 进一步改良，有可能在上面产生更高级植物；如果苔藓结皮退化，则会转变为其 他形式结皮如藻结皮，甚至转变为沙漠，因此苔藓结皮是沙漠向土壤过渡标志， 可以作为沙漠环境条件改善与否指示物。如果能人工快速培养出大量的荒漠苔藓 材料，经过驯化后与其他的工程手段相结合，势必能够在荒漠地区荒漠化治理和 生态重建方面起到重要作用。用于城市绿地和高尔夫球场等功能区的生物材料多为草坪。在北方干旱-半 干旱地区维持草坪往往需要人工浇灌，造成地下水资源的严重浪费。这主要是因 为高等植物如高大乔木、草类，99%的水分通过蒸散消耗而损失掉，仅1%的水分 用于光合作用。而相对低等的苔藓植物，特别是荒漠苔藓植物，在其长期进化过 程中已经形成抗御水分丧失的外在结构和适应极端干燥的代谢机制，其在生长过 程中需要非常少量的水分就可以维持自身的生长和繁殖，并且全部的水分来自空 气当中，因此非常适合用于干旱-半干旱地区城市绿化。如果能提高其生长速度 并用于城市绿地建设，就能降低草坪耗水量，从而减轻城市供水压力。经对现有技术的文献检索发现，中国专利(申请)号为200310125467.0的 专利提供一种被培育的苔藓耐干燥性优良、且在苔藓培育其间易形成群落的苔藓 培育片，和使用该苔藓培育片的结构绿化方法。该专利所用的生物材料为日本砂 藓(Racomitrium japonicum Dozy et Molk.)、 硬叶砂藓 (Racomitrium barbuloides Card.)和灰藓(Hypunum plumaeforme Wils.)三种非荒漠地区生 长的耐干苔藓，其采用整个配子体种植在纸张、纤维碎末上，施加肥料后形成一 般的苔藓结皮，没有涉及荒漠苔藓培养，而该专利获得的苔藓结皮仅能够用于相 对湿润地区墙体绿化或者其他场所绿化，不能用于干旱地区或者荒漠地区生态修 复。进一步检索中，尚未发现通过组织培养、简单无机培养基进行荒漠苔藓及其 生物结皮的快速繁殖的报道。有鉴于此，加上我国当前沙漠化及城市沙尘暴情势 加剧，三北防护林部分区域实效和严重耗费地下水资源，荒漠苔藓繁殖技术突破 及苔藓结皮构建方法在生态保护方面显得格外重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种可用于干旱地区绿化、荒漠 化治理的苔藓及其生物结皮快速增殖方法，解决荒漠苔藓自然繁殖速度缓慢技术 难题，为干旱-半干旱地区城市绿化和荒漠化治理提供可行的生物材料。 本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括如下步骤 步骤l:荒漠环境采集的干燥荒漠苔藓Tortula desertorum Broth.配子体 的活性恢复；步骤2:荒漠苔藓快速繁殖上述活性恢复材料的叶片与基体分离，将分离 后的叶片植入载有固体培养基的培养皿中进行培养，得到该荒漠苔藓培养材料； 步骤3:荒漠苔藓结皮构建分离步骤2得到的苔藓配子体叶片，将分离后的叶片在载有固体培养基的培养皿中培养，然后将培养出的原丝体移栽至载有河沙的培养皿中，改变培养温度，再培养形成完整的苔藓结皮；步骤2和3中培养基选择Knop培养基或者培养液，其组成为1.0g/L Ca(N03)2 4H20、 0. 25g/L KH2P04、 0. 12g/L KCl、 0. 25g/L MgS04 7H20以及微 量FeCl3 6H20。步骤4:苔藓生物结皮微组装与抗性驯化步骤3中培育出的苔藓结皮压入 培养盘中，放置在室内环境中，喷水保持湿润，使其蔓延生长成片状；上述步骤1是将干燥的苔藓样品以完全复水方式复活48小时。 上述步骤1中复水温度控制在0°C- 4°C，光照强度〈20 Wnol nT2 s —1 PPFD， 光照周期8小时。上述步骤2中培养条件具体为温度分别为白天20。C、黑夜1(TC，湿度控 制在65%-80%，光照强度为85-120 Mmol m —2 s_1PPFD。上述步骤2中，培养光周期设定为16小时，培养周期为2个月。 上述步骤3中在载有固体培养基的培养皿中培养，其培养条件具体为温度 分别为白天20。C、黑夜1(TC，湿度控制在65%-80%，光照强度为85-120陶ol ra —2 s —ipPFD，培养时间为一个月。上述步骤3中改变培养温度，是指将培养温度从白天2(TC和黑夜l(TC改变 为白天25。C和黑夜15'C，再培养一个月。上述步骤3中培养基质是砂粒、砂土混合物，其中砂和土的质量比>2。 上述步骤2或3中所涉及的苔藓材料无消毒处理、培养基中不含糖或者激素。 上述步骤4中驯化光照强度按照lOOPmol m—2 s —'PPFD， 150Wnol m—2 s —'PPFD， 250Mmol m —2 s —1 PPFD， 400Mmol m — 2 s —'PPFD依次递增。本专利技术的有益效果荒漠苔藓及其生物结皮具有抗干旱、耗水量小、固氮、 抗风沙以及降低水土流失等生态作用，快速增殖技术可以推进苔藓植物在干旱-半干旱地区城市绿地和沙漠化修复中的应用，具有显著的生态意义。从结皮产生 周期上， 一块完整的荒漠苔藓结皮，依靠自然生长条件需要10年左右的时间才 能够形成；实验室内培养，仅需要2-3个月时间就能够形成一片初始荒漠苔藓结 皮，改变了荒漠苔藓结皮依赖恶劣自然环境自我繁殖现状，为荒漠苔藓在荒漠地 区土壤沙漠化人工修复应用提供基础。荒漠苔藓结皮不同于草坪，仅需要空气相 对含水量在30%以上就可以生长，无须人工灌溉，以北京地区为例，草坪更换为 苔藓结皮单位面积将节约水量约120毫米。附图说明图1是荒漠苔藓配子体复水方式示意图其中图A为10(F。空气复水，图B为滤纸复水，图C为完全复水。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实例l:荒漠苔藓配子体活力恢复对荒漠苔藓从干燥的环境中复活方法参见图1。其中图A为100%空气复水， 图B为滤纸复水，图C为完全复水。用带盖子敞口烧瓶装入1/4-1/3体积去离子 水a，将干燥苔藓配子体c放入尼龙网b后悬挂在液体上方，该复水方法为100% 空气复水；将干燥苔藓c放置在湿滤纸d复水，该方式为接触式滤纸复水；将干 燥苔藓完全浸没于去离子水a中为完全复水方式。按照公式Fv/Fm= (Fm-F0)/Fm 测定叶绿素荧光，其中Fm/Fv为最大叶绿素荧光，F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，其特征在于，包括如下步骤：　　　　步骤１：荒漠环境采集的干燥荒漠苔藓Ｔｏｒｔｕｌａ　　ｄｅｓｅｒｔｏｒｕｍ　　Ｂｒｏｔｈ．配子体的活性恢复；　　　　步骤２：荒漠苔藓快速繁殖：上述活性恢复材料的叶片与基体分离，将分离后的叶片植入载有固体培养基的培养皿中进行培养，得到该荒漠苔藓培养材料；　　　　步骤３：荒漠苔藓结皮构建：分离步骤２得到的苔藓配子体叶片，将分离后的叶片在载有固体培养基的培养皿中培养，然后将培养出的原丝体移栽至载有河沙的培养皿中，改变培养温度，再培养形成完整的苔藓结皮；　　　　步骤２和３中培养基选择Ｋｎｏｐ培养基或者培养液，其组成为１．０ｇ／ＬＣａ（ＮＯ↓［３］）↓［２］.４Ｈ↓［２］Ｏ、０．２５ｇ／Ｌ　　ＫＨ↓［２］ＰＯ↓［４］、０．１２ｇ／Ｌ　　ＫＣｌ、０．２５ｇ／Ｌ　　ＭｇＳＯ↓［４］.７Ｈ↓［２］Ｏ以及微量ＦｅＣｌ↓［３］.６Ｈ↓［２］Ｏ；　　　　步骤４：苔藓生物结皮微组装与抗性驯化：步骤３中培育出的苔藓结皮压入培养盘中，放置在室内环境中，喷水保持湿润，使其蔓延生长成片状。

【技术特征摘要】
1、一种荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1荒漠环境采集的干燥荒漠苔藓Tortula desertorum Broth.配子体的活性恢复；步骤2荒漠苔藓快速繁殖上述活性恢复材料的叶片与基体分离，将分离后的叶片植入载有固体培养基的培养皿中进行培养，得到该荒漠苔藓培养材料；步骤3荒漠苔藓结皮构建分离步骤2得到的苔藓配子体叶片，将分离后的叶片在载有固体培养基的培养皿中培养，然后将培养出的原丝体移栽至载有河沙的培养皿中，改变培养温度，再培养形成完整的苔藓结皮；步骤2和3中培养基选择Knop培养基或者培养液，其组成为1.0g/LCa(NO3)2·4H2O、0.25g/L KH2PO4、0.12g/L KCl、0.25g/L MgSO4·7H2O以及微量FeCl3·6H2O；步骤4苔藓生物结皮微组装与抗性驯化步骤3中培育出的苔藓结皮压入培养盘中，放置在室内环境中，喷水保持湿润，使其蔓延生长成片状；2. 根据权利要求1所述的荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，其特征是 上述步骤1是将干燥的苔藓样品以完全复水方式复活48小时。3. 根据权利要求1或2所述的荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，其特 征是上述步骤1中复水温度控制在(TO 4'C，光照强度〈20 Mmol m—2 s — 'PPFD， 光照周期8小时。4. 根据权利要求1所述的荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：许书军，王艳，王正武，岳东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]