[发明专利]荒漠苔藓及其生物结皮快速增殖方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物技术领域的方法，尤其是一种荒漠苔藓Tortuladesertorum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(Racomitriumbarbuloides 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。

发明内容

本发明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。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

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；

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。