王 政，申 萍，王照路，郭冠男，賀 丹，何松林

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 河南 鄭州 450002)

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牡丹試管苗與扦插苗生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量變化研究

王 政，申 萍，王照路，郭冠男，賀 丹，何松林

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 河南 鄭州 450002)

以牡丹‘鳳丹白’無根試管苗與扦插苗為材料，研究2者生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，在生根過程中試管苗與扦插苗中營養(yǎng)物質(zhì)含量變化趨勢基本一致。可溶性糖含量呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的趨勢，淀粉含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。扦插苗中營養(yǎng)物質(zhì)含量顯著高于試管苗且變化幅度較大，但最大值或最小值出現(xiàn)時間比試管苗推遲3～6 d。營養(yǎng)物質(zhì)的含量及變化可能與插穗生根過程和試管苗不定根的形成相關(guān)。

牡丹; 試管苗; 扦插苗; 生根; 營養(yǎng)物質(zhì)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)別名富貴花、木芍藥等，芍藥科芍藥屬木本花卉，是中國特產(chǎn)的傳統(tǒng)名花[1]。自古以來，被尊為“國色天香”、“花中之王”，具有較高的觀賞和藥用價值。傳統(tǒng)的牡丹繁殖系數(shù)低，因此組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)的應(yīng)用，對牡丹苗木產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。但牡丹試管苗根系發(fā)生困難，根系質(zhì)量不高，移栽成活率低一直是限制牡丹組織培養(yǎng)發(fā)展的瓶頸之一[2]。植物扦插苗與試管苗生根過程相比具有一定的相似性，2者均為由莖基部誘導(dǎo)形成根原基，根原基生長進而長出不定根。但扦插苗成活率高，其根中維管束與插穗木質(zhì)部直接相連，根系質(zhì)量較好，有研究表明，牡丹試管苗的不定根則是由皮層薄壁細(xì)胞中的根原基突破表皮形成的，其輸導(dǎo)組織與莖的維管束并不相連，導(dǎo)致其根系質(zhì)量不高且成活率低[3]。營養(yǎng)狀況是插穗生根和試管苗不定根形成的基本條件之一，不定根原基的形成及在整個生根過程都需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是碳水化合物和氮素化合物，不僅是生根和生長所必不可少的，也是生根前維持其生長的重要能源，尤其是碳水化合物中的可溶性糖類更是生根所必需的主要物質(zhì)[4-8]。目前，在牡丹試管苗與扦插苗生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量變化規(guī)律方面的研究較少。因此，本試驗擬采用牡丹‘鳳丹白’的扦插苗和試管苗為材料，研究2者在生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化規(guī)律，探討其對牡丹生根的影響，以期為牡丹試管苗的生根研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗選用牡丹品種‘鳳丹白’。鱗芽采自洛陽土橋花木種苗有限公司，經(jīng)消毒滅菌后接種至MS+6-BA 0.5 mg·L-1+NAA 0.5 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+瓊脂7 g·L-1(PH值為5.8)的固體培養(yǎng)基上，置于光照培養(yǎng)架常規(guī)條件(溫度為(24±1)℃，光照強度為36 mol·m-2·s-1，光照時數(shù)為12 h·d-1)下誘導(dǎo)培養(yǎng)，第30天后選取生長狀況及規(guī)格一致的試管苗備用。插穗采自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)第三生活區(qū)實驗基地，母株年齡為3 a，插穗為當(dāng)年生半木質(zhì)化嫩枝，長10～12 cm，基部直徑0.5～0.8 cm。每條插穗留2～3個芽，剪去下部葉片，上端留2～3片葉片，并剪去葉片的1/3以減少蒸騰。插穗下端剪成平滑的斜面?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 試管苗生根培養(yǎng) 將供試試管苗接種至WPM+IBA 4.0 mg·L-1+聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.0 g·L-1+Vc 50 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+植物凝膠(Gellan gum)2.0 g·L-1(PH 為5.8)的固體培養(yǎng)基上，每瓶接種1株，置于光照培養(yǎng)架常規(guī)條件下生根培養(yǎng)。

1.2.2 扦插生根 將修剪好的插穗用IBA(1.0 g·L-1)處理，扦插在V(沙)∶V(±)為1∶1的混合基質(zhì)中，插入深度為插穗長的1/2～2/3，壓實基質(zhì)，澆透水，保持濕潤。

1.2.3 營養(yǎng)物質(zhì)含量的測定 根據(jù)賀丹等[3]、徐盼盼等[9]、劉玉琴[10]對牡丹試管苗和扦插苗生根過程中的觀察，發(fā)現(xiàn)其生根時期分別為第3～15天和第20～30天，本研究在前人研究基礎(chǔ)上，將采樣時期定為0～21 d。試管苗生根培養(yǎng)開始和插穗扦插后，分別于0、3、6、9、12、15、18和21 d時隨機取材。試管苗每次隨機取15株，取其莖基部，混勻后測定；扦插苗每次隨機取10株，將插條洗凈擦干后取其莖基部1～2 cm，混勻后測定?？扇苄蕴呛坎捎泌w世杰等[11]的苯酚法測定；淀粉含量采用趙世杰等[11]的蒽酮顯色法測定；可溶性蛋白含量采用趙世杰等[11]的考馬斯亮藍法測定。其中各項指標(biāo)均重復(fù)3次，取其平均值。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用DPS軟件3.01版和Excel 2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計；采用鄧肯式新復(fù)極差測驗法(SSR法)進行比較，顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中可溶性糖含量的變化

試管苗與扦插苗生根過程中可溶性糖含量變化趨勢和峰值出現(xiàn)時間基本一致，如圖1所示。試管苗在轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)后可溶性糖含量在第0～3天呈上升趨勢，第3天時出現(xiàn)第一個峰值1.00%。第3～6天可溶性糖含量迅速下降，之后趨于平穩(wěn)，保持在較低的水平。第15天后可溶性糖含量再次上升，在第18天時出現(xiàn)第2次峰值1.21%后又呈下降趨勢。扦插苗在第0～3天可溶性糖含量保持在較高的水平，隨后略有下降，在第9天后可溶性糖含量迅速下降，至第12天時達到最低值0.31%。

注：同一培養(yǎng)天數(shù)2條曲線上不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note： Dates with different letters on the same day were significant difference (P<0.05) .The same as below.

圖1 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中可溶性糖含量的變化

Fig.1 Changes of soluble sugar content of peony plantlets in vitro and cuttings during root-inducing

第15天后可溶性糖含量迅速升高，在第18天時出現(xiàn)峰值1.66%后又呈下降趨勢； 扦插苗可溶性糖含量普遍較高且差異顯著，但第9天大幅下降后在第12～15天低于試管苗，同時整個過程中扦插苗可溶性糖含量變化幅度較大。

2.2 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中淀粉含量的變化

牡丹試管苗與扦插苗生根過程中淀粉含量變化趨勢基本一致，如圖2所示。試管苗中淀粉含量在第0～3天保持平穩(wěn)狀態(tài)，第3～6天呈下降趨勢，并于第6天達到最小值1.11%；然后第6～9天呈上升趨勢，之后波動不大。扦插苗第0～3天淀粉含量略有上升，第3～12天呈下降趨勢，第12～15天呈上升趨勢，之后趨于平穩(wěn)，最小值15.20%出現(xiàn)在第12天。最小值出現(xiàn)時間扦插苗比試管苗推遲6天，扦插苗中淀粉含量顯著高于試管苗且變化幅度較大。

圖2 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中淀粉含量的變化

2.3 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中可溶性蛋白含量的變化

試管苗與扦插苗生根過程中可溶性蛋白含量變化趨勢基本一致，如圖3所示。轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基后在第0～3天內(nèi)試管苗中可溶性蛋白含量變化不大，第3～6天蛋白質(zhì)含量迅速升高，在第6～9天又迅速下降，第6天時出現(xiàn)峰值，可溶性蛋白含量達到4.10 mg·g-1，第9～21天呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，在第15天出現(xiàn)最小值，但變化幅度不大。扦插苗第0～6天可溶性糖蛋白含量呈緩慢上升趨勢，變化幅度較小，第6～12天呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中峰值出現(xiàn)在第9天，可溶性蛋白含量達到3.05 mg·g-1，第12天后趨于平穩(wěn)。扦插苗峰值出現(xiàn)時間比試管苗推遲3 d，除第6天試管苗出現(xiàn)峰值較高外，整個過程中扦插苗內(nèi)可溶性蛋白含量較高，有顯著性差異。

圖3 牡丹試管苗與扦插苗生根過程中可溶性蛋白含量的變化

3 結(jié)論與討論

本試驗探討了牡丹試管苗與扦插苗生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化，結(jié)果表明，在試管苗及插穗誘導(dǎo)生根的前21 d內(nèi)，2者可溶性糖含量整體呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的趨勢，淀粉含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。扦插苗中營養(yǎng)物質(zhì)含量普遍高于試管苗且有顯著性差異，同時扦插苗營養(yǎng)物質(zhì)含量變化幅度較大，其可溶性糖含量最大值出現(xiàn)時間與試管苗相同。淀粉含量最小值出現(xiàn)時間比試管苗推遲6 d?？扇苄缘鞍缀孔畲笾党霈F(xiàn)時間比試管苗推遲3 d。因此，其營養(yǎng)物質(zhì)含量最大值或最小值出現(xiàn)時間比試管苗推遲3～6 d。

可溶性糖作為植物組織能源的儲備，為不定根的形成提供能量[12]。本試驗中，試管苗與扦插苗可溶性糖含量均呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的變化趨勢。第 0～3 天試管苗中可溶性糖大量積累，第 3～6 天迅速下降，賀丹等[3]研究表明，牡丹試管苗根原基的形成開始于第 3～5天，第 9～15 天根原基進一步分化，開始突破表皮。說明根原基形成前期植株體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)積累，為根原基的發(fā)生提供能量。第 15～18 天可溶性糖含量再次升高，第18天時達到峰值，這與王永偉[12]的研究結(jié)果基本一致，不定根形成后試管苗具有了吸收外界營養(yǎng)的能力，促進了葉片的光合作用[13,14]，故在不定根伸長期可溶性糖含量開始積累上升。扦插苗可溶性糖變化趨勢與試管苗相似，但糖含量大幅下降開始于第9天，可能與扦插苗根系發(fā)生比試管苗晚有關(guān)。在第 12～15 天扦插苗可溶性糖含量降到最低且低于試管苗，表明根系發(fā)生過程中扦插苗中可溶性糖含量變化幅度較大。相關(guān)研究表明，營養(yǎng)水平對根系的發(fā)生有很大的影響，易生根植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，且在生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)有更大幅度的變化[15～18]。本試驗中由于扦插苗本身營養(yǎng)物質(zhì)較豐富，因此可溶性糖含量普遍較高，且變化幅度大于試管苗，因此營養(yǎng)物質(zhì)不足可能是試管苗生根困難的原因之一。

淀粉作為植物細(xì)胞內(nèi)積累的一類重要生物大分子，與可溶性糖相互轉(zhuǎn)化，以直接或間接的方式影響植物形態(tài)建成。植物組織自身儲藏的淀粉只有轉(zhuǎn)化為總糖才可供植物生長利用，因此植物生長發(fā)育過程也是淀粉消耗的過程[12,14]。本研究中，試管苗與扦插苗生根過程中淀粉含量變化均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。試管苗第3～6天和扦插苗第6～12天內(nèi)淀粉含量下降，隨后淀粉含量上升，可能是因為在根原基形成初期需要消耗大量能量，此時組織中儲藏的淀粉不斷轉(zhuǎn)化為生根所需的營養(yǎng)物質(zhì)，而當(dāng)植物不需要太多能量時則以淀粉的形式貯藏。

植物體中的可溶性蛋白多是組織中的一些功能性蛋白，其與植物的形態(tài)發(fā)生有關(guān)，可溶性蛋白含量的高低可間接反應(yīng)各種代謝活動的強弱[19]。本試驗中，試管苗與扦插苗生根過程中可溶性蛋白含量變化基本均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。試管苗第3～6天可溶性蛋白迅速積累，可能為激活薄壁細(xì)胞分裂起了一定作用[20]，第6～15天呈下降趨勢，其中第 6～9天急劇下降，可能與根原基形成需要消耗大量能量有關(guān)。扦插苗峰值出現(xiàn)時間比試管苗推遲3 d，但扦插苗中可溶性蛋白含量普遍較高，與相關(guān)研究[4,21]高營養(yǎng)物質(zhì)含量易生根的結(jié)果一致。

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(責(zé)任編輯：李瑩)

Study on the change of nutrient content of peony cuttings and plantletsinvitroduring root-inducing

WANG Zheng, SHEN Ping, WANG Zhaolu, GUO Guannan, HE Dan, HE Songlin

(College of Forestry，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China)

The change of nutrient content of peony cuttings and plantlets in vitro during root-inducing with cultivar of “Feng Dan Bai” was studied. The results showed that in the rooting process, trends in nutrient content of plantlets in vitro was similar to that of the cuttings. It was found that content of soluble sugar showed the tendency of decreasing-increashny-drecreashny.The content of starch showed the tendency of increasing farst and then decreasing, increased, and the content of soluble protein increasing first and then decreasing.Compared with plantlets in vitro, nutrient content of cuttings was higher and there was a bigger variation in the change of nutrient content. But the maximum and minimum of cuttings appeared three to six days later than plantlets in vitro. The change of nutrient content may be closely related to root-inducing.

peony；plantlets in vitro；cuttings；root；nutrient

2013-11-13

國家自然科學(xué)基金項目(31272189)；國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目(2012D0001018)；鄭州市科技創(chuàng)新團隊項目(10CXTD147)；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目(14A220003)

王 政(1980-)，男，河南南陽人，講師，博士研究生，主要從事園林植物生物技術(shù)研究。

何松林(1965-)，男，河南淮陽人，教授，博士研究生導(dǎo)師。

1000-2340(2015)03-0349-04

S685.11

A