朱 晗，羅紅艷，李 茂，陳齊明，葉義圣，曹光球，林開敏，葉義全

（1.福建農(nóng)林大學林學院，福建福州 350002；2.國家林業(yè)局杉木工程技術研究中心，福建福州 350002；3.福建省鑫閩種業(yè)有限公司，福建福清 350301）

杉木是我國特有的優(yōu)良速生用材樹種，主要分布在我國南方16個省份，因其具有速生、豐產(chǎn)等特點被廣泛種植，在我國南方乃至全國用材林樹種中占據(jù)重要地位［1］。目前，杉木育苗主要有實生、扦插和組培等多種手段，但實生育苗存在種子萌芽率低、無法穩(wěn)定保持親本優(yōu)良性狀、苗木質(zhì)量參差不齊等問題，組培育苗存在增殖系數(shù)低、生產(chǎn)成本高、組培苗造林萌蘗嚴重等問題，這都極大地限制了杉木優(yōu)良材料的應用和推廣。扦插繁殖是目前杉木良種繁育采用的主要方式，它能較好地克服實生苗和組培苗的缺點，能繼承親本全部的遺傳信息，保持親本優(yōu)良的性狀［2-4］。此外，研究表明，杉木扦插無性系林的造林效果優(yōu)于實生苗造林，無論是胸徑、樹高還是單株材積扦插無性系林的生長量均顯著高于同期實生苗林［5-6］。早在20世紀70年代，我國就已經(jīng)有學者開展杉木扦插繁殖技術的研究［7］。截至目前為止，關于杉木扦插的研究報道已有許多，一些學者圍繞扦插基質(zhì)、穗條來源、激素種類和濃度、扦插季節(jié)等對杉木扦插穗條生根的影響因素展開了大量研究［4，8-11］。楊家鴻等通過比較不同扦插基質(zhì)和穗條長度對杉木扦插生根的影響發(fā)現(xiàn)，7～9 cm的杉木穗條在河沙：珍珠巖為1∶1的基質(zhì)上最有利于生根，可以提高杉木扦插苗的質(zhì)量［4］。何振革等比較了吲哚丁酸（IBA）、奈乙酸（NAA）、ABT1＃等3種生長激素對杉木扦插生根的影響發(fā)現(xiàn)，ABT1＃處理的杉木插穗生根效果優(yōu)于IBA和NAA［8］。蘇治南等分析不同生根劑對杉木扦插生根的影響，結果表明，ABT1＃對杉木扦插生根具有顯著的促進作用，100 mg/L ABT1＃生根粉的效果最佳［10］。上述研究結果對于明確不同影響因素在杉木穗條生根過程中的地位和作用具有重要意義。但目前關于杉木扦插技術的研究主要集中在扦插條件優(yōu)化、扦插苗解剖生理、扦插苗生長和造林效果等方面［12-16］，而對于杉木扦插穗條生根過程中內(nèi)源激素含量的動態(tài)變化與生根機制的研究較少，特別是對于生根差異顯著的不同處理之間，它們在不同的生根時期穗條內(nèi)源激素含量是如何變化的以及它們之間是否存在差異，這種變化和差異與穗條生根率之間存在何種關聯(lián)尚不完全清楚。因此，開展杉木扦插技術研究，分析生根率差異顯著處理在其生根過程中內(nèi)源激素含量差異及變化規(guī)律，闡明內(nèi)源激素對扦插生根的調(diào)控機制，對于建立杉木高效的扦插繁殖技術體系具有重要的指導意義。

本試驗以杉木優(yōu)良無性系020穗條為材料，采用正交試驗設計，通過ABT1＃濃度、穗條長度、穗條切口類型等3個因素對杉木優(yōu)良無性系扦插生根影響的研究，篩選適宜杉木優(yōu)良無性系020生根的處理條件。在此基礎上，分析生根率最高和最低的處理杉木穗條在生根的不同時期內(nèi)源激素含量的差異和變化規(guī)律，探討內(nèi)源激素含量與杉木穗條生根率之間的相互關系，初步闡明內(nèi)源激素介導的杉木穗條扦插生根的調(diào)控機制，研究結果對進一步豐富杉木扦插生根調(diào)控理論，提高杉木扦插成活率具有一定的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

扦插試驗于2017年4—6月開展，試驗地位于福建農(nóng)林大學科技園實驗室2號樓后院沙地苗圃，地處119°19′E，26°07′N，屬亞熱帶季風性氣候，全年冬短夏長，雨熱同期，溫暖濕潤，無霜期達326 d，日照時數(shù)為1 700～1 980 h，年平均降水量為900～2 100 mm，年均溫為20～26℃。

1.2 試驗設計

供試杉木穗條來源于福建洋口林場020優(yōu)良無性系。所用生根粉ABT為ABT1＃，由中國林業(yè)科學研究院提供。采用4因素3水平L9（34）正交試驗設計，設置穗條長度、ABT1＃生根粉濃度、切口類型等3個因素。按照正交表L9（34）安排試驗（表1），共設置9個處理，每1處理重復3次，每次重復30個插穗，共810個插穗。試驗時提前在圃地上方搭建塑料薄膜并蓋上遮陽網(wǎng)，同時將圃地床面整平，并提前1 d用高錳酸鉀1 000倍液對沙地進行澆灌消毒。在試驗當天9 h前采集杉木無性系無機械損傷和病蟲害的健康、半木質(zhì)化的穗條進行扦插試驗，將采集的穗條按照試驗設計剪取相應的長度、切口角度，并浸泡對應的生根粉的濃度，將杉木穗條基部在生根粉溶液中浸泡10 min，然后在圃地中打孔將杉木直插并壓緊周圍的沙土，株行距為6 cm×10 cm，扦插深度為3 cm左右，生根期間進行正常的噴水管理，同時每隔1周就用多菌靈和波爾多液800倍液輪流進行消毒，防止病蟲害發(fā)生。扦插試驗開始時，首先對新采來的穗條進行取樣，取樣時將距離頂芽末端3 cm內(nèi)的全部嫩葉剪下，用液氮速凍，隨后放入-80℃冰箱保存，用于后續(xù)內(nèi)源激素含量測定。扦插試驗開始后，分別在扦插初期（5 d）、扦插穗條不定根形成時期（20 d）和穗條大量生根時期（30 d）分別取樣3次，取樣部位和方法與第1次一樣，每個重復每次取2株穗條，用剪刀剪取穗條頂芽2 cm的嫩葉，混合后作為1個生物學重復樣品，取樣后樣品用液氮速凍，保存于-80℃冰箱，用于內(nèi)源激素含量的測定。

表1 正交試驗設計因素水平

1.3 內(nèi)源激素含量測定

內(nèi)源激素含量測定參照唐尚格等的方法［17］，采用酶聯(lián)免疫吸附分析法分別測定杉木頂芽末端嫩葉中的吲哚乙酸（IAA）、脫落酸（ABA）和玉米素（ZT）的含量。每次取樣隨機抽取6株穗條，兩兩混合作為1個重復，每個處理共設3個生物學重復。

1.4 根長和生根數(shù)量測定

處理結束時，將全部處理的扦插苗整株挖起，用清水洗凈，吸水紙吸干，隨后用直尺直接測量每個扦插條上所有的根長度并目測生根數(shù)量，同時統(tǒng)計生根率，生根率即每種組合處理扦插杉木生根的枝條數(shù)占該組合處理扦插杉木總枝條數(shù)的百分比。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0進行方差分析和LSD多重比較法分析，用Excel 2010整理數(shù)據(jù)并繪制圖表，試驗數(shù)據(jù)均以3次重復的平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同處理對杉木扦插穗條生根率的影響

由表2可知，不同處理對杉木穗條扦插生根率有明顯影響。生根率最高的為T5處理，平均生根率達86.68%，而生根率最低的為T9處理，其平均生根率僅為16.38%。根據(jù)極差的大小可以得出影響杉木穗條扦插生根率的3個因素主次關系表現(xiàn)為ABT1＃濃度＞穗條長度＞切口類型。方差分析結果（表3）表明，ABT1＃濃度對杉木穗條扦插生根率有極顯著影響（P＜0.01），而穗條長度和切口類型對穗條生根率并無顯著影響（P＞0.05），表明ABT1＃濃度對杉木穗條的生根具有決定性的作用。此外，不同因素的不同水平對杉木穗條生根的影響同樣存在差異，就穗條長度而言，以k2水平最佳；就ABT1＃濃度而言，同樣以k2為最佳；而在切口類型中，平切口的生根率優(yōu)于其他2種類型切口。因此，杉木穗條扦插生根率優(yōu)化組合方案：穗條長度為10 cm，ABT1＃濃度為250 mg/L，切口類型為平切口。

表2 L9（34）正交試驗分析結果

表3 不同處理對杉木扦插苗生根率方差分析結果

2.2 不同處理對杉木扦插穗條平均生根數(shù)和平均根長的影響

由表4可知，不同組合處理對杉木扦插苗平均生根數(shù)量的影響具有明顯差異。其中，T5處理的穗條平均生根數(shù)量最多，平均每個穗條根數(shù)達13.5條，而T9處理的生根數(shù)量最低，平均每個穗條數(shù)量僅有6.5條。不同處理的平均生根數(shù)量表現(xiàn)為T5＞T8＞T4＞T1＞T7＞T2＞T3＞T6＞T9。方差分析結果（表5）表明，不同組合處理對穗條平均生根數(shù)量存在極顯著影響（P＜0.01）。T5組合處理對杉木扦插穗條生根數(shù)量具有良好的促進作用。

除了生根數(shù)量外，根長也是衡量植物扦插效果的一個關鍵指標。穗條不定根長度分析結果表明，不同組合處理對杉木扦插穗條平均根長具有不同影響。由表4可知，T4處理下杉木扦插穗條平均根長最長，達1.05 cm，T5處理次之，平均根長為0.97 cm，多重比較結果表明，二者之間不存在顯著差異。與平均生根數(shù)量結果類似，T9處理下杉木扦插穗條平均根長最短，僅為0.30 cm。不同處理平均根長表現(xiàn)為T4＞T5＞T8＞T7＞T2＞T1＞T6＞T3＞T9。方差分析結果（表5）顯示，不同組合處理對杉木穗條平均生根長度具有極顯著的影響（P＜0.01）。T4、T5組合處理對杉木扦插穗條生根數(shù)量具有良好的促進作用。

表4 不同處理對杉木扦插苗平均根數(shù)和平均根長的影響

表5 不同處理杉木扦插苗平均生根數(shù)和根長方差分析結果

2.3 不同處理對杉木穗條生根過程中內(nèi)源激素含量變化的影響

由于植物內(nèi)源激素含量對扦插穗條的生根具有重要影響，于是比較了生根率最高的T5處理和生根率最低的T9處理下杉木穗條在不同的生根時期（扦插初期、不定根形成時期和大量生根時期）植物內(nèi)源激素含量的差異和變化規(guī)律。由圖1可知，不同處理下杉木穗條內(nèi)源生長素IAA含量在整個生根過程中均表現(xiàn)為先增加后降低的變化趨勢。在扦插初期（5 d），內(nèi)源IAA含量明顯增加；而在扦插穗條不定根形成時期（20 d），其IAA含量進一步增加并達到峰值；隨后在穗條大量生根期（30 d），IAA含量明顯下降。而且在不同生根時期，T9處理IAA含量均明顯高于T5處理；在扦插初期、不定根形成時期和大量生根時期，T9處理穗條IAA含量分別是T5處理的1.85、1.71、2.56倍。不同處理下穗條脫落酸含量在整個生根過程中表現(xiàn)為逐漸下降的變化趨勢（除T9處理在30 d略有增加），而且在不同生根時期T5處理穗條ABA含量降幅均大于T9處理，在大量生根時期二者差異達到最大，后者ABA的含量是前者的1.47倍。此外，在不同時期T5處理內(nèi)源ABA含量均低于T9處理。與ABA變化趨勢類似的是，不同處理下杉木穗條內(nèi)源玉米素含量在整個生根過程中均表現(xiàn)為逐漸下降的變化趨勢，而且在整個生根過程中，不同時期T5處理下杉木扦插穗條內(nèi)源ZT含量均低于T9處理，其中在不定根形成時期和大量生根時期這2個時間點二者內(nèi)源ZT含量差異最為明顯。

3 結論與討論

扦插作為植物無性繁殖的重要手段廣泛應用于園林、造林和珍貴樹種的種苗繁育中［8，18-19］。植物扦插生根除了受自身的生物學特性影響外，還受到眾多因素的影響，例如外源激素種類和濃度、扦插基質(zhì)、插穗類型等均對穗條的生根具有重要的影響［20］。在這些因素中，生長調(diào)節(jié)劑是最為關鍵的因素，生長調(diào)節(jié)劑對不定根形成具有重要的調(diào)控作用，它能顯著誘導根原基的產(chǎn)生，進而促進不定根的形成［21］。ABT1＃生根粉是目前應用十分廣泛的一種生根調(diào)節(jié)劑，它主要由不同比例萘乙酸（NAA）和吲哚丁酸（IBA）組成，對許多難生根的木本植物的生根均具有良好的促進效果［19］。本研究也發(fā)現(xiàn)，ABT1＃濃度對杉木穗條生根具有極為顯著的影響（P＜0.01），但濃度過高則不利于杉木穗條的生根。蘇治南等也認為ABT1＃濃度越低，杉木扦插根系生長越好，結果表明，100 mg/L的ABT1＃能較好地促進23年生母樹收集的穗條生根，生根率達96%以上［10］。而在本研究條件下所得杉木穗條最高生根率僅為86.68%，明顯低于蘇治南等的研究結果［10］，這可能與插穗來源、穗條年齡、扦插時間等的不同有關。上述結果表明，外源ABT1＃處理可有效促進杉木穗條的生根，而且不同ABT1＃濃度對杉木扦插生根具有不同的影響，過高的濃度對穗條生根具有顯著的抑制效應。此外，綜合正交試驗結果可以得出，020杉木優(yōu)良無性系穗條扦插生根的優(yōu)化組合方案為穗條長度為10 cm，ABT1＃濃度為250 mg/L，切口類型為平切口。

研究表明，穗條的生根能力與植物內(nèi)源激素含量密切相關，外源生根劑可以通過調(diào)控內(nèi)源激素的含量，進而實現(xiàn)對穗條不定根誘導和生長發(fā)育的調(diào)控［22-23］。的確，本研究也發(fā)現(xiàn)在扦插初期高濃度ABT1＃處理（T9）的杉木扦插穗條內(nèi)源IAA含量明顯高于低濃度ABT1＃處理（T5）的穗條IAA含量，而且在整個扦插過程不同時期T9處理的穗條內(nèi)源IAA含量均明顯高于T5處理的穗條IAA含量，進一步證實了關于外源激素處理對內(nèi)源激素含量調(diào)控的作用。IAA是誘導不定根形成的主要激素之一，IAA能顯著誘導根原基的啟動，增加根原基數(shù)量［24-25］。然而，本研究中發(fā)現(xiàn)，在生根率較高的T5處理中IAA含量較低，而生根率較低的T9處理中IAA含量較高，這可能是由于杉木穗條對生長素較為敏感，對生長素表現(xiàn)出低促高抑的現(xiàn)象。此外，不同生長時期穗條內(nèi)源IAA含量動態(tài)變化趨勢表明，在不定芽形成時期（20 d）須要促進其體內(nèi)IAA的積累來誘導根原基的啟動和發(fā)育，而在側根大量形成時期（30 d）則須要消耗大量的IAA來促進側根的伸長。ABA通常表現(xiàn)為抑制植物不定根的形成［26］，在杉木扦插生根過程的不同時期，具有較高生根率的T5處理內(nèi)源ABA含量明顯低于具有較低生根率的T9處理，上述結果進一步表明，外源ABT1＃處理不但可以通過影響IAA含量來調(diào)控杉木穗條生根數(shù)量，而且可以通過降低ABA的合成或促進ABA降解來降低穗條內(nèi)源ABA的含量，從而提高杉木穗條的生根率，這與前人研究結果［27］一致。除了ABA能抑制植物不定根誘導和發(fā)育外，研究表明，細胞分裂素也是抑制不定根根原基形成的主要抑制劑［28］。本研究中發(fā)現(xiàn)在杉木扦插生根過程的不同時期，穗條內(nèi)源ZT含量逐漸降低，而且在不定根形成時期內(nèi)源ZT下降趨勢更為明顯，因此，外源ABT1＃處理通過加速ZT的降解，來減輕ZT對不定根形成的抑制，促進根原基的形成和發(fā)育，最終提高扦插穗條生根數(shù)量。

綜上所述，在杉木穗條不定根形成過程中，ABT1＃生根粉通過增加內(nèi)源IAA含量與降低內(nèi)源ABA和ZT含量來實現(xiàn)對杉木穗條生根過程的調(diào)控。關于低濃度外源生根粉通過何種途徑改變內(nèi)源激素含量以及內(nèi)源激素通過何種途徑對不定根的誘導和發(fā)育進行調(diào)控的作用機制有待進一步研究。