文 壯，洪 怡，郭凱斌，文曉鵬

(貴州大學(xué) 農(nóng)業(yè)生物工程研究院/生命科學(xué)學(xué)院，山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025)

【研究意義】甜櫻桃(PrunusaviumLinn.)又稱大櫻桃，屬薔薇科李屬櫻桃亞屬果樹，原產(chǎn)歐洲黑海沿岸和亞洲西部，結(jié)果較早，果實(shí)較大，色彩鮮艷且營(yíng)養(yǎng)豐富，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。近年來(lái)，甜櫻桃在中國(guó)南方的種植面積迅速增大。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)甜櫻桃砧木的選擇尤為重要，砧木對(duì)甜櫻桃植株生長(zhǎng)、結(jié)果及果實(shí)品質(zhì)有重要影響[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前國(guó)內(nèi)常見的甜櫻桃砧木有“馬哈利”、“大青葉”、“Colt”、“吉塞拉5號(hào)”等，以及東北山櫻桃、毛櫻桃、萊陽(yáng)矮櫻等中國(guó)櫻桃[2]。這些砧木在北方表現(xiàn)較好，但不適應(yīng)貴州的氣候土壤條件，主要表現(xiàn)為不耐澇、根瘤病嚴(yán)重、產(chǎn)量低、品質(zhì)差等缺點(diǎn)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】貴州具有豐富的野生櫻桃資源，在前期工作中，課題組發(fā)掘了野生櫻桃(Prunuspseudocerasus)的“紅皮”新種質(zhì)，與“青皮”櫻桃相比，“紅皮”櫻桃表現(xiàn)為與甜櫻桃嫁接親和性好、抗根瘤、早果、豐產(chǎn)、耐澇等優(yōu)點(diǎn)。為探討“紅皮”櫻桃對(duì)接穗的作用機(jī)制，以“紅皮”櫻桃及“青皮”櫻桃為砧木嫁接甜櫻桃，比較其對(duì)嫁接口解剖結(jié)構(gòu)特征及幼苗生長(zhǎng)特性的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以期為貴州本地甜櫻桃砧木的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取生長(zhǎng)勢(shì)基本一致的“紅皮”櫻桃及“青皮”櫻桃為砧木，嫁接本課題組選育的大櫻桃芽變新種質(zhì)“曙光”。

Olympus CX41RF顯微鏡(日本Olympus公司生產(chǎn))，游標(biāo)卡尺，Li-6400 型便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)(美國(guó) Li-COR公司生產(chǎn))。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 嫁接口解剖結(jié)構(gòu)觀測(cè) 嫁接20和120 d后，分別取6個(gè)嫁接組合接口，剪成0.5 cm左右的枝段，經(jīng)FAA固定液固定，采用石蠟切片法制片，觀察嫁接口愈合情況，并測(cè)定砧穗間薄壁細(xì)胞大小及密度、導(dǎo)管大小及密度。具體方法：材料固定(FAA 固定液)→軟化(70 %甘油∶50 %酒精=1∶1，15 d)→乙醇梯度脫水(4級(jí)，每級(jí)1.5 h)→透明(二甲苯2 h)→浸蠟(1/2二甲苯+1/2石蠟混合液中浸12 h，純蠟中浸2 h，重復(fù)4次)→包埋→切片(10 μm厚)→染色(番紅-固綠)→封片→鏡檢→用Olympus顯微鏡進(jìn)行測(cè)定分析。細(xì)胞大小測(cè)定10個(gè)細(xì)胞，導(dǎo)管測(cè)定10個(gè)，觀察5個(gè)視野統(tǒng)計(jì)導(dǎo)管數(shù)量。

1.2.2 嫁接成活率及新梢生長(zhǎng)量測(cè)定 采用芽接法嫁接，砧木選取長(zhǎng)勢(shì)一致，直徑約1.5 cm(距地面2 cm處)的一年生實(shí)生苗，接穗選取飽滿的‘曙光’櫻桃側(cè)芽，分別嫁接40株。120 d后統(tǒng)計(jì)嫁接成活率，并使用游標(biāo)卡尺測(cè)定新梢長(zhǎng)度及距嫁接口3 cm處的粗度，每個(gè)砧穗組合隨機(jī)測(cè)量6株，每15 d測(cè)定1次，共測(cè)量 7次。

1.2.3 可溶性糖及葉綠素含量測(cè)定 嫁接 240 d后，分別選取2種嫁接苗接穗中部成熟功能葉(從下至上第9～10片)測(cè)定可溶性糖、葉綠素含量，每個(gè)處理重復(fù)3次。葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定；葉綠素a、葉綠素b含量采用Arnon改良法測(cè)定[3]。

1.2.4 凈光合速率測(cè)定 嫁接250 d后，選擇晴朗天氣的09:00-11:00，采用Li-6400 型便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定。光合測(cè)定系統(tǒng)工作參數(shù)：CO2濃度400 μmol/mol，光照強(qiáng)度梯度設(shè)置為2000，1500，1200，1000，750，500，250，150，100，80，50，20，0 μmol·m-2·s-1。光響應(yīng)曲線采用二次方程擬合，計(jì)算光飽和點(diǎn)及最大凈光合速率。光照強(qiáng)度低于250 μmol·m-2·s-1以下的曲線采用線性擬合，計(jì)算光補(bǔ)償點(diǎn)及表觀量子效率。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用Excle 2016、origin 8 軟件作圖；利用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 砧木嫁接口解剖結(jié)構(gòu)

嫁接20 d后，2種砧木的嫁接口均無(wú)愈傷組織形成，砧穗易分離。嫁接120 d后，“紅皮”砧離層基本消失，維管束橋形成；“青皮”砧愈合面隔離層仍然存在，愈合面兩側(cè)細(xì)胞較少，少見維管束橋連通(圖1)。從愈合處砧木導(dǎo)管密度及面積的情況看，單個(gè)視野中“紅皮”砧導(dǎo)管數(shù)量為53個(gè)，顯著高于青皮(36個(gè))，但砧穗間導(dǎo)管面積的差值無(wú)顯著差異。從嫁接口愈合處薄壁細(xì)胞數(shù)目及大小看，“紅皮”砧嫁接口愈合處單個(gè)視野中薄壁細(xì)胞數(shù)目(437個(gè))高于“青皮”砧(292個(gè))，2種砧木嫁接口愈合處薄壁細(xì)胞的大小差異未達(dá)顯著水平。

St和Sc分別表示砧木和接穗；方框內(nèi)為砧穗間愈合區(qū)St and Sc represent stock and scion respectively. Red square represents the healing field between stock and scion圖1 嫁接120 d后紅皮(a)和青皮(b)嫁接口解剖結(jié)構(gòu)Fig.1 The graft union’s anatomical structure of two sweet cherry varieties in 120 days after grafting

圖2 砧木對(duì)嫁接苗株高和莖粗的影響Fig.2 Effects of two stocks on height and stem diameter of grafting seedlings

圖中不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level圖3 砧木對(duì)葉片葉綠素及可溶性糖含量的影響Fig.3 Effect of two stocks on chlorophyll and soluble sugar content in leaves of grafting seedlings

2.2 砧木對(duì)嫁接成活率與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響

“曙光”甜櫻桃與“紅皮”砧木嫁接成活率為83 %，略高于“青皮”處理(78 %)，兩者差異未達(dá)顯著水平。從圖2看出，嫁接苗于嫁接165 d后生長(zhǎng)出現(xiàn)顯著差異，“紅皮”砧嫁接苗株高、莖粗顯著高于“青皮”砧嫁接苗；嫁接 180 d 后，“青皮”砧嫁接苗生長(zhǎng)遲緩，接穗基本停止生長(zhǎng)。綜合來(lái)看，嫁接苗長(zhǎng)勢(shì)“紅皮”砧處理明顯優(yōu)于“青皮”砧處理。

2.3 砧木對(duì)接穗葉片葉綠素及可溶性糖含量的影響

由圖3看出，“紅皮”砧嫁接苗葉綠素a含量略高于“青皮”砧；葉綠素b含量為0.76 mg/g，顯著高于“青皮”砧(0.58 mg/g)。“紅皮”砧接穗葉片的可溶性糖含量為3.38 mg/g，顯著高于“青皮”砧(2.22 mg/g)。

2.4 砧木對(duì)嫁接苗光合特性的影響

從圖4看出，隨著光強(qiáng)逐漸增大，2種砧木嫁接苗的光合速率都逐漸升高，“紅皮”嫁接苗升高速率高于“青皮”嫁接苗，在光強(qiáng)超過(guò)1200 μmol·m-2·s-1后，光合速率增加緩慢?！凹t皮”處理飽和光強(qiáng)為1544 μmol·m-2·s-1，高于“青皮”砧飽和光強(qiáng)(1381 μmol·m-2·s-1)；“紅皮”和“青皮”處理的光補(bǔ)償點(diǎn)分別為40.67和38.66 μmol·m-2·s-1，差異不顯著?！凹t皮”處理曙光的最大光合速率(21.43 μmolCO2·m-2·s-1) 高于“青皮”處理(15.87 μmolCO2·m-2·s-1)。從2種砧木嫁接苗氣孔導(dǎo)度看，光照強(qiáng)度低于500 μmol·m-2·s-1時(shí)氣孔導(dǎo)度兩者間無(wú)顯著差異；高于500 μmol·m-2·s-1時(shí)，“紅皮”砧嫁接苗氣孔導(dǎo)度最大值為0.74 mmolH2O·m-2·s-1，顯著高于“青皮”砧嫁接苗(0.39 mmolH2O·m-2·s-1)，有利于葉片吸收更多的CO2。

圖4 砧木對(duì)嫁接苗光合速率及葉片氣孔導(dǎo)度的影響Fig.4 Effects of two stocks on photosynthetic rate and stomatal conductance of grafting seedlings

3 討 論

砧穗間嫁接親和性可以從嫁接成活率、嫁接口解剖結(jié)構(gòu)、生理及光合特性等多方面來(lái)反映。砧穗間組織結(jié)構(gòu)的相似度與嫁接親和性有直接關(guān)系，因此對(duì)砧木與接穗的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖觀察，有助于研究嫁接親和性[4]。關(guān)于果樹嫁接體愈合的過(guò)程研究較多，雖然不同砧穗組合愈合所需時(shí)間不同，但愈合過(guò)程大致相同，先后經(jīng)歷隔離層的形成、愈傷組織的形成、形成層的分化、輸導(dǎo)組織的分化與連接4個(gè)階段[5]。初慶剛等[6]研究發(fā)現(xiàn)，梨樹嫁接20 d形成維管束；“秋富1”蘋果嫁接在八棱海棠等砧木上7 d后已經(jīng)形成愈傷組織[7]；油茶嫁接35 d后維管束橋已完全形成[8]。因此，不同種類的植物其嫁接口愈合時(shí)間存在一定差異。本研究中，由于采取冬季芽接的方式，溫度較低，嫁接20 d后，2種砧穗組合都沒有形成愈傷組織；嫁接150 d后，“曙光”櫻桃與“紅皮”砧的愈合狀況較好，砧穗間能形成良好的疏導(dǎo)組織，而“曙光”櫻桃嫁接在“青皮”砧上，隔離層未完全消失，從而影響到愈傷組織以及輸導(dǎo)組織的形成。同時(shí)比較2種砧木導(dǎo)管的數(shù)量及面積，盡管導(dǎo)管面積無(wú)顯著差異，但“紅皮”砧導(dǎo)管數(shù)目顯著高于“青皮”砧，結(jié)合砧穗間愈合情況表明“紅皮”砧礦物質(zhì)運(yùn)輸能力優(yōu)于“青皮”，便于接穗礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收。

解剖結(jié)構(gòu)可以直接反映砧穗間嫁接親和性，同時(shí)結(jié)合嫁接成活率和接穗的生長(zhǎng)勢(shì)，則可對(duì)砧穗嫁接親和性更準(zhǔn)確的判斷。本研究中，盡管“曙光”櫻桃嫁接在2種砧木上均能成活，成活率無(wú)顯著差異。但從新梢長(zhǎng)勢(shì)及形態(tài)表現(xiàn)看，嫁接在“紅皮”砧上的新梢長(zhǎng)勢(shì)好，嫁接芽萌發(fā)后，當(dāng)年生幼苗株高可達(dá)160 cm。結(jié)合嫁接口的愈合度觀察結(jié)果可認(rèn)為“紅皮”砧木的親和性更好。

嫁接體成功愈合后，接穗與砧木的互相作用，使砧穗間組織結(jié)構(gòu)趨于相同化[9]。由于不同砧木的根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)吸收能力的不同，且不同砧穗組合營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸也存在差異，從而影響了不同嫁接體接穗的生長(zhǎng)發(fā)育。關(guān)于果樹砧穗互作的相關(guān)研究中，學(xué)者的關(guān)注點(diǎn)多集中于砧木對(duì)接穗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的影響，如對(duì)蘋果[10-11]、桃[12]、櫻桃[13]、檸檬[14]等的研究表明，砧木能夠通過(guò)調(diào)控根部無(wú)機(jī)鹽的吸收和地上部位的運(yùn)輸，從而影響地上部分礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)及有機(jī)物合成。光合作用作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生理活動(dòng)，而光響應(yīng)曲線反映出凈光合速率與光強(qiáng)變化間的規(guī)律，其光合速率、光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)是植物重要的生態(tài)生理參數(shù)[15]。光補(bǔ)償點(diǎn)及飽和點(diǎn)體現(xiàn)植物利用弱光和強(qiáng)光的能力。葉綠素作為光合作用的主要色素，植物的光合能力隨著葉綠素含量的增加而不斷加強(qiáng)[16]。楊江山等[17]認(rèn)為，葉綠素a作為光合作用中能量傳遞的最終受體，葉綠素a含量較高時(shí)，激活態(tài)的分子越多，參與光合作用的分子也越多，因此光合效率增高。本研究中，“紅皮”砧嫁接苗的葉綠素a含量略高于“青皮”砧嫁接苗，葉綠素b含量及總?cè)~綠素含量顯著高于“青皮”砧嫁接苗。同時(shí)，葉綠素a作為弱光條件下吸收光能的主要色素，測(cè)定嫁接苗光補(bǔ)償點(diǎn)及光飽和點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：兩者光補(bǔ)償點(diǎn)差異不大，但“紅皮”砧嫁接苗光飽和點(diǎn)顯著升高，證明其利用強(qiáng)光的能力較強(qiáng)。這一結(jié)果與葉綠素含量測(cè)定結(jié)果一致。

CO2作為光合作用的原料，氣孔是植物與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的主要通道，控制CO2進(jìn)入植物體內(nèi)[18]。氣孔的開閉程度通常以氣孔導(dǎo)度來(lái)表示，它是決定植物光合強(qiáng)度的重要因素[19]。本研究中，弱光條件下氣孔導(dǎo)度無(wú)顯著差異，隨著光強(qiáng)的增高，氣孔導(dǎo)度呈線性上升且“紅皮”砧嫁接苗升高速率顯著高于“青皮”砧嫁接苗，這一結(jié)果與葉子飄等[20]的研究結(jié)果較為一致。葉片可溶性糖作為光合作用的直接產(chǎn)物，是光合效率的最終體現(xiàn)。由此，可推測(cè)由于2種砧穗組合嫁接苗葉片葉綠素含量以及氣孔導(dǎo)度的差異，導(dǎo)致“紅皮”砧幼苗最大光合效率顯著高于“青皮”砧幼苗，進(jìn)而影響葉片碳水化合物的積累。

4 結(jié) 論

綜合“紅皮”砧嫁接口愈合較好、幼苗生長(zhǎng)迅速、葉片葉綠素和可溶性糖含量及光合速率較高等表現(xiàn)，認(rèn)為“紅皮”砧木適宜在貴州地區(qū)作為甜櫻桃砧木進(jìn)行應(yīng)用。