蘭科（Orchidaceae）植物是最大且分布最為廣泛的有花植物之一，有地生、附生及腐生等多種生態（生境）類型，多數為珍稀瀕危植物，具有很高的觀賞和藥用價值。如天麻、鐵皮石斛等為我國傳統中藥，有些種類如蝴蝶蘭、卡特蘭等則因其花形、花色千姿百態，絢麗奪目而常用于插花觀賞[1-2].蘭科植物種子細小如塵，發育不完全，僅具尚未分化的原胚，自然條件下需與合適的菌根真菌共生才能萌發。
蘭科植物自然生境的破壞和資源的過度開采，加上其極低的自然繁殖率，致使野生資源在原始生境的恢復異常困難，野生蘭科植物極度瀕危。瀕危蘭科植物的再生和合理利用有賴于種苗快繁技術的蓬勃發展，而該技術的核心問題之一便是種子萌發。研究蘭科植物種子萌發的相關培養條件（溫度、光照、培養基組成、共生萌發真菌等）和共生萌發機制（生化、營養、分子等方面）以及種子成熟度、預處理與萌發率的關系，將對蘭科植物種苗快繁途徑中有性繁殖技術的發展起到促進作用，從而為蘭科植物資源的可持續利用提供理論依據。
1 種子成熟度與萌發率
影響種子室內萌發的因素有水分、氧氣、溫度、光照、培養基組成及種子成熟度等。
種子成熟度是影響種子萌發的關鍵因素之一。但并不能簡單地認為成熟種子的萌發率要高于未成熟種子，因為當種子達到某成熟度之后，種子成熟度的增加將不 再 顯 著 提 高 萌 發 率，甚 至 有 可 能 會 降 低 萌 發率[3-6].例如Calanthe tricarinata在授粉150d后形成種子最適宜無菌萌發，因為此時種胚長至最大尺寸，種皮開始脫水，并逐步縮至薄薄的一層；而授粉180d后的種子萌發率明顯低于授粉150d后的種子。研究發現，內源性脫落酸濃度隨著種子成熟度的增加而增加，而高濃度的脫落酸是公認的阻礙種子萌發的因素，這可能是導致出現該現象的原因之一[7].不同培養條件下，不同成熟度的種子萌發率不同。
Spathoglottis plicata人工授粉4~5周和8~9周后形成的種子分別在3種不同培養基上非共生萌發，其中Phytamax（PM）培養基附加2%（w/v）蔗糖及2.0g/L的蛋白胨最適合授粉8~9周后的種子萌發，而添加了1.0mg/L 6-BA的P723培養基最適合授粉4~5周后的種子萌發，但不利于授粉8~9周后的種子萌發[8].播種時種子的成熟度影響著播種培養基的選擇和預處理的方式，所以了解種子成熟度與種子萌發之間的關系可為后續播種方案的選擇和縮短繁殖周期等提供參考。
2 種子收集與預處理
2.1種子收集
收集和有效保藏種子是實現蘭科植物種質資源持續利用的前提。通常的做法是在超凈工作臺上，先對即將開裂卻未開裂的蒴果進行表面消毒（70%~75%乙醇1min,2.5% NaClO 15min），接著用無菌水沖洗數遍，然后用無菌濾紙吸去多余水分，最后用無菌手術刀沿著蒴果腹縫線將其劃破，取出種子。乙醇、NaClO的濃度和消毒時間可依據蒴果大小等酌情處理，使用的先后順序也可視具體情況調節[9-10],其中NaClO可用過氧乙酸或HgCl2代替。
2.2種子預處理
播種前，對種子進行預處理可以促進萌發，這是因為蘭科植物種子種皮中存在著萌發抑制物質（如木質素[11-12]），或種皮本身阻礙了種子對水分和氧氣的吸收，所以為了促進萌發，物理上一般采用磁性棒攪拌或超聲波法去除種皮對種子萌發的抑制[13],化學上則用NaOH、KOH、NaClO及Ca（ClO）2等溶液來破壞種皮并起到消毒作用。除此之外，有的種子在萌發前需經過后熟作用，所以低溫層積也是常用的預處理方法之一[14-15].
通過上述處理可顯著提高蘭科植物種子共生萌發的萌發率，陸生蘭（Epipactis palustris）種子即使與適宜的真菌共生萌發，萌發率也非常低，除非對種子進行預處理：用Ca（ClO）2劃破外種皮，隨后在4~8℃下低溫層積8~12周。因為自然條件下，該種子的原地萌發、真菌侵染均發生在初春，它在萌發前需經過后熟作用，且外種皮的部分分解有利于水分吸收和真菌侵染[16].除此之外，低溫層積預處理還可促進Platan-thera praeclara、P.leucophaea種子的共生萌發[17-18].對于蘭科植物種子的非共生萌發，除可采用上述預處理方法外，還可用適宜濃度配比的激素混合液浸泡處理。如將Calanthe discolor種子放在含有萘乙酸（NAA）1~100mg/L,乙 烯 磷1 000mg/L,6-BA 10mg/L或100mg/L的溶液中浸泡7d后再播種在不含激素的無菌培養基上，發現能促進該種子萌發[19].目前，有關激素促進蘭科植物種子萌發的機制尚不清楚。
3 非共生萌發
蘭科種子非共生萌發的培養條件主要包括溫度，光照（光源、強度、時間），氣壓（壓強、氣體成分及比例），基本培養基及植物激素（植物生長素類、細胞分裂素類及其濃度配比），碳源（蔗糖、葡萄糖、果糖、海藻糖等），氮源，活性炭的添加，天然有機提取物（馬鈴薯汁、香蕉汁、椰子汁等），pH值等。
3.1溫度
蘭科植物種子的培養溫度一般控制在20~30℃,大多數以25℃為宜。一般情況下，蘭科植物種子在此溫度范圍內均能萌發，但每一物種均有其最適溫度。
例如霍山石斛（Dendrobium huoshanense）種子在26~29℃時的萌發率明顯優于24~26℃和18~21℃[20].
3.2光照
有報道稱，蘭科植物種子的感光不是必需的而是光促進類型[21].總體而言，蘭科植物種子有些需要完全暗培養，而有些需要光暗交替培養，且光照周期因種而異。光照對種子突破種皮這一階段影響不大，如已萌發至原球莖，必須給予適當的光照，原球莖才能繼續發育成幼苗。研究發現：在無菌萌發試驗中，完全暗培養一段時間后給予光暗交替培養是春蘭（Cymbidiumgoeringii）啟動種子萌發所必需的，全光照或全黑暗條件下種子均不萌發[22].此外，Bae等研究了不同光源（藍光、紅光LED）對Oreorchis patens無菌萌發的影響，發現這兩種光中，紅光LED更適宜此物種的種子萌發[23].
3.3氣壓
理論上，培養蘭科植物種子的氣壓條件與它的野外生境越接近越好，這需要不斷的探索。研究發現，當氣壓增至1.8atm時能促進Galeola septentrionalis種子萌發，而此時O2和CO2的最佳濃度分別為5%、8%[24].如條件允許，可深入研究并將其與氣候變化相結合。
3.4基本培養基及植物激素添加
蘭科植物種子非共生萌發的基本培養基多為1/2MS、MS、VW、KS、SH、KundsonC、N 6、PT、Hyponex1、Hyponex 2;在碳源方面，蔗糖最好，半乳糖對胚的生長有抑制作用。蔗糖作為培養基中的能源物質和滲透調節劑，對原球莖的生長影響較大，一般在培養基中添加2%~3%.有研究證明，2%的蔗糖有利于蘭屬原球莖的生長。此外，在培養基中添加活性炭可以有效吸附酚類物質，從而減少褐變[25-27].氮源方面，蘭花胚在含有氨鹽的培養基上生長良好，它對氨鹽的親和力是與蘭花特有的營養習性有關，對某些蘭科植物種胚而言，尿素是有效的氮源，但對另一些種來說卻具有抑制作用[2].天冬氨酸和精氨酸在培養蘭科植物離體胚時，作為培養基中的氮源是非常有效的[28].
有些蘭科植物種子非共生萌發困難，可以通過添加植物激素在一定程度上來克服，目前常使用的外源激素是生長素類（如IAA、2,4-D和NAA）、細胞分裂素類（如6-BA、ZT和KT）和赤霉素（GA）；激素可單一添加也可配合使用，其中單一添加某種激素時有限的促進效果 暗示了蘭科植 物種 子萌發機制 的復雜性[19],而不同類別激素的配合使用往往能有較為明顯的促萌發作用。研究發現，較高濃度（1.0mg/L）激動素（KT）與較低濃度（0.1mg/L）NAA的配合使用對佛手參（Gymnadenia conopsea）種子的非共生萌發具有明顯的促進作用[29].種子萌發研究初期離不開最適培養基的篩選。王建勤等就曾分別用VW、KC、MS及改良的VW、MS、KC對金線蓮（Anoectochilus roxburghii）種子進行無菌萌發，發現種子在KC和改良的MS培養基上萌發率最 高，但KC培 養 基 上 的 原 球 莖 較 早 就 出 現 衰老。[30]
3.5天然提取物的添加
在種子無菌萌發培養基中添加適宜的天然提取物能促進種子萌發，這一結論已得到眾多論證：Pierce等發現，豌豆種子提取物能刺激Ophrys apifera種子的萌發[31];Malabadi等發現，在培養基中添加一定量的煙飽和水能促進Oberonia ensiformis和Xenikophy-ton smeeanum種子的無菌萌發，原因是由于煙飽和水中的丁烯酸內酯能促進種子萌發[32-33].然而，如果培養基中添加了不適宜的天然提取物，不但不會促進萌發，還會起到反作用。如在培養基中添加一定量的馬鈴薯汁可促進鐵皮石斛（D.officinale）種子萌發，而添加香蕉提取物和椰乳則對其有不利影響[34].對某些物種而言，添加激素的促萌發效果不如添加天然提取物。如在Orchis purpurella種子無菌萌發試驗中，無論是單獨使用激動素（KT）還是和IAA結合使用，都對原球莖的生長和發育有顯著的影響，但其促進效果都不如添加馬鈴薯汁或椰子汁[35].
3.6 pH值pH值影響著種子萌發過程中各種合成分解酶的活性，適宜的pH值能提高種子萌發率。
pH 5.0~5.8的環境最適宜蘭科原球莖的生長，過酸或近中性環境都不適合。Prakash等曾研究了4個梯度的pH（3.5、4.5、5.5和6.5）對Vanda tessellata種子無菌萌發的影響，發現pH=5.5時，萌發效果最好，萌發率最高，在培養30d后，就已經達到60%的萌發率，繼續培養至90d,萌發率達到最高值95%左右，而pH=3.5或6.5時，在培養90d后仍沒有萌發現象，而在pH=4.5時，培養60d的萌發率才達到20%左右，而在90d時，此pH值下培養的種子全部死亡[36].
