朱亞艷 徐嘉娟 楊 冰 李 芳 周家維 霍 達(dá) 王 港

(貴州省林業(yè)科學(xué)研究院 貴陽(yáng) 550005)

馬尾松(Pinusmassoniana)是我國(guó)南方地區(qū)重要的造林用材樹(shù)種之一，也是荒山綠化的先鋒樹(shù)種，是我國(guó)林業(yè)領(lǐng)域長(zhǎng)期重點(diǎn)研究的樹(shù)種，目前已對(duì)馬尾松進(jìn)行了系統(tǒng)和全面的研究，在遺傳育種、森林培育等領(lǐng)域均取得了豐碩成果[1]。我國(guó)馬尾松種質(zhì)資源豐富，南方各主要馬尾松分布省區(qū)都建立了規(guī)模較大的育種群體，有效地保存了遺傳多樣性，從而在長(zhǎng)期育種中獲得更高的遺傳增益[2～4]，但由于其育種周期和生長(zhǎng)發(fā)育周期較長(zhǎng)，遺傳改良過(guò)程進(jìn)展緩慢。而無(wú)性繁殖能夠保持母本的優(yōu)良性狀，縮短育種周期。馬尾松針葉是一根極度縮短的枝條，針葉束基部中心的潛伏芽在一定條件下可發(fā)育、生長(zhǎng)、形成新的枝梢。它再生能力很強(qiáng)，通過(guò)截頂?shù)姆绞剑纱碳め樔~基潛伏芽的萌發(fā)；通過(guò)施肥等處理，其植株萌條數(shù)量和質(zhì)量都有大幅提高[5～6]，能夠培育出大量的健壯穗條供扦插或嫁接育苗使用，同時(shí)也為組培增殖擴(kuò)繁提供新材料[7]。

內(nèi)源激素調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控過(guò)程，植物內(nèi)源激素對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸、分配在開(kāi)花和衰老過(guò)程中起著重要的調(diào)控作用[8]。植物內(nèi)源激素種類(lèi)繁多，赤霉素(GA)、生長(zhǎng)素(IAA)、細(xì)胞分裂素(CTK)與脫落酸(ABA)是重要的植物內(nèi)源激素，它們廣泛分布在植物體內(nèi)，對(duì)植物細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)分化、器官建成、開(kāi)花結(jié)實(shí)、成熟與衰老、植物的休眠萌發(fā)、抗寒性等都有直接或間接的影響，分別或相互協(xié)調(diào)地調(diào)控植物的生長(zhǎng)、發(fā)育與分化，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用[9～12]。為研究馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中激素含量變化，本文通過(guò)對(duì)馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中IAA、GA3、ABA及ZR含量進(jìn)行測(cè)定，分析潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)源激素含量變化，揭示內(nèi)源激素對(duì)潛伏芽萌發(fā)的影響，并通過(guò)不同濃度的IAA、GA3和6-BA三種外源激素噴施馬尾松針葉，探索出能夠促進(jìn)不同程度地提高馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)穗條的質(zhì)量和產(chǎn)量的激素類(lèi)型和濃度。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于貴州省林業(yè)科學(xué)研究院馬尾松種子園，海拔1070～1130m，屬于亞熱帶濕潤(rùn)溫和型氣候，年均氣溫15.3℃，年平均相對(duì)濕度為77%，年均總降水量為1129.5mm，土壤為石灰?guī)r發(fā)育的酸性山地黃壤。該園建于1985年，總面積26.7公頃，種子園配置采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，定植密度為4×5米或5×5米，入園無(wú)性系171個(gè)，分別來(lái)源于黃平、都勻、岑鞏、紫云、劍河、開(kāi)陽(yáng)、貴州省林科院七個(gè)縣市，現(xiàn)保存無(wú)性系94個(gè)。

1.2 試驗(yàn)方法

選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致，無(wú)病蟲(chóng)害的健壯6年生馬尾松植株12株，將其頂梢進(jìn)行修剪，破除頂端優(yōu)勢(shì)，采集修剪前針葉(CK)，每隔5天采樣一次，直至潛伏芽萌發(fā)為止。根據(jù)徐聰敏等[13]對(duì)落葉松針葉營(yíng)養(yǎng)診斷采樣技術(shù)的研究，上午10點(diǎn)左右，針葉養(yǎng)分含量穩(wěn)定，采樣于上午進(jìn)行，采集不同部位的針葉混合，帶回實(shí)驗(yàn)室放于-80℃冰箱保存。馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中IAA、GA3、ABA及ZR含量采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法。

選取樹(shù)齡一致，分枝粗細(xì)基本一致的馬尾松枝條進(jìn)行截頂，保留一定數(shù)量的針葉，每隔7～10天對(duì)針葉噴施不同濃度的IAA(200mg/l、100mg/l、50mg/l)、GA3(150mg/l、100mg/l、50mg/l)及6-BA(75mg/l、50mg/l、25mg/l)溶液，以長(zhǎng)勢(shì)一致的健壯枝條為對(duì)照(CK)，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，定期觀察并記錄馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)情況。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用Excel和SPSS 18.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)源激素含量變化

2.1.1IAA含量變化

IAA是植物體內(nèi)普遍存在的一種生長(zhǎng)素，具有促進(jìn)植物細(xì)胞的伸長(zhǎng)、分裂和分化，調(diào)控植物莖尖的向光性和根的向地性，誘導(dǎo)花的雌性化等生理作用[14]。在芽休眠方面，已有研究表明：低濃度的IAA 能夠促進(jìn)芽的萌發(fā)，但高濃度 IAA卻不利于芽的萌發(fā)，這可能是由于低濃度的IAA促進(jìn)了根系生長(zhǎng)，使根系合成的細(xì)胞分裂素等促進(jìn)萌芽的物質(zhì)運(yùn)送到地上部，間接促進(jìn)了休眠解除，而高濃度 IAA則由于其頂端優(yōu)勢(shì)作用，抑制了芽的萌發(fā)。因此，在休眠解除期間雖有明顯增加，但并不直接參與休眠控制[15～16]。由表1 可知：在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中，IAA含量先增加后降低，由修剪前的50.896ng/g升至峰值82.165ng/g，隨后逐漸降低，馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)時(shí)針葉內(nèi)IAA含量為68.006ng/g。

2.1.2GA3含量變化

赤霉素GA3具有打破種子及芽的休眠、加速細(xì)胞伸長(zhǎng)、促進(jìn)萌發(fā)、分蘗等作用，是植物內(nèi)廣泛存在的一種內(nèi)源激素。由表1 可知：在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中，GA3含量變化趨勢(shì)與IAA含量變化基本一致，呈現(xiàn)先增加后降低的變化，由修剪前的6.073 ng/g迅速增加至8.939 ng/g，隨后增加至峰值8.981 ng/g便開(kāi)始緩慢降低，潛伏芽萌發(fā)時(shí)降至6.042 ng/g。

2.1.3ZR含量變化

細(xì)胞分裂素ZR對(duì)細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用[17]。由表1可知：在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中，ZR含量從9.035ng/g增加到9.609 ng/g后減少，變化幅度不大。

2.1.4ABA含量變化

脫落酸ABA是一類(lèi)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有重要調(diào)控作用的植物激素，如促進(jìn)葉、花、果的脫落，誘導(dǎo)芽的休眠，提高植物抗逆性等[10]。由表1 可知：修剪頂梢后，馬尾松的頂端優(yōu)勢(shì)被打破，ABA含量急劇降低，由原來(lái)的83.598ng/g降低至63.157ng/g，隨后持續(xù)穩(wěn)定降低，針葉基潛伏芽萌發(fā)時(shí)降至47.626ng/g。

2.1.5內(nèi)源激素比值的變化

植物體內(nèi)分別存在著對(duì)其生長(zhǎng)具有促進(jìn)和抑制作用的兩類(lèi)內(nèi)源激素，它們?cè)谥参矬w內(nèi)相互作用影響著植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。Sibton等通過(guò)轉(zhuǎn)基因改變植物內(nèi)源激素平衡的研究表明生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素平衡在腋芽生長(zhǎng)中起著至關(guān)重要的作用[18]。馬尾松針葉基潛伏芽的萌發(fā)受IAA、GA3、ZR和ABA等激素含量變化的影響，與此同時(shí)，激素間的平衡關(guān)系對(duì)潛伏芽的萌發(fā)具有重要作用，由表1可知：馬尾松截頂修剪后，原有的激素平衡被打破，(IAA+GA3+ZR)/ABA比值急劇增大，在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中維持逐漸增大的趨勢(shì)，比值由修剪前的0.796提高到萌發(fā)時(shí)的1.746，潛伏芽萌發(fā)后激素水平達(dá)到新的平衡。

表1 馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中內(nèi)源激素含量變化

2.2 外源激素處理對(duì)馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)的影響

2.2.1外源激素處理對(duì)穗條數(shù)量的影響

從圖1可以看出：IAA、GA3、6-BA三種不同濃度的外源激素均能促進(jìn)馬尾松針葉基潛伏芽的生長(zhǎng)。三種激素處理后針葉基潛伏芽萌生的平均穗條數(shù)均高于對(duì)照組，其中，100mg/l濃度的GA3處理后穗條數(shù)最多，平均為20.5根，其次為100mg/l的IAA處理，平均為20.4根，顯著高于對(duì)照組(穗條數(shù)量14.8根)，75mg/l 的6-BA處理后穗條數(shù)量為16.5根，效果不明顯，而50mg/l和25mg/l的6-BA處理后穗條數(shù)量分別為19.0根和18.8根，顯著高于對(duì)照組；激素處理后萌生的平均穗條數(shù)變化范圍為16.5～20.5根，變化范圍不大。

圖1 外源激素處理后平均穗條數(shù)量

2.2.2外源激素處理對(duì)穗條質(zhì)量的影響

從圖2、圖3可以看出：三種外源激素處理后萌生的穗條質(zhì)量較對(duì)照組有所提高，穗條的平均直徑和長(zhǎng)度均高于對(duì)照組。其中，穗條直徑變化范圍為2.17～2.56mm，穗條長(zhǎng)度的變化范圍為7.07～8.81cm。

圖2 外源激素處理后穗條平均直徑

由圖2可知：三種不同濃度的外源激素對(duì)穗條質(zhì)量的影響大?。篏A3150>GA3100>IAA100>6-BA25>6-BA75=GA350>IAA50>IAA200>6-BA50>CK，150mg/l和100mg/l濃度的GA3對(duì)穗條的直徑影響最大，穗條直徑達(dá)2.56mm和2.52mm。

圖3 外源激素處理后穗條平均長(zhǎng)度

由圖3可知：三種不同濃度的外源激素對(duì)穗條長(zhǎng)度的影響大?。篏A350>GA3100>GA350>6-BA25>6-BA50>6-BA75>IAA200>IAA100>IAA50>CK，三種濃度的GA3處理對(duì)穗條長(zhǎng)度影響最大，平均長(zhǎng)度達(dá)8.81cm，其次為6-BA，穗條長(zhǎng)度為8.76cm。

綜上所述： 150mg/l、100mg/l和50mg/l濃度的GA3處理對(duì)穗條直徑和長(zhǎng)度的影響均大于IAA和6-BA。

3 結(jié)論與討論

植物激素在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，IAA、GA3、ZR和ABA幾種主要激素共同參與調(diào)控針葉基潛伏芽的萌發(fā)。John等對(duì)輻射松的研究表明：松樹(shù)在新梢萌發(fā)前后，枝條內(nèi)源激素的活性有大幅提高[19]；黃利斌[20]等對(duì)杉木采穗母株根頸促萌結(jié)果表明：杉木休眠芽的萌發(fā)主要由植株內(nèi)源激素的作用控制，植株體內(nèi)細(xì)胞分裂素類(lèi)物質(zhì)對(duì)打破休眠，促進(jìn)萌發(fā)起重要作用。使用一定濃度的 6-BA處理對(duì)杉木萌條提早萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用。

本試驗(yàn)中，通過(guò)修剪方式打破頂端優(yōu)勢(shì)，針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中IAA 、GA3和ZR含量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，而ABA含量則持續(xù)降低，由原來(lái)的83.598ng/g降低至63.157ng/g，隨后持續(xù)降低，至針葉基潛伏芽萌發(fā)時(shí)降為47.626ng/g。脫落酸被認(rèn)為是感受外界環(huán)境因子變化，并傳導(dǎo)外界信號(hào)導(dǎo)致休眠的物質(zhì)，Nagar對(duì)茶樹(shù)芽的季節(jié)性休眠研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)芽進(jìn)入休眠階段，脫落酸主要以游離態(tài)形式存在，且含量很高；休眠解除，含量開(kāi)始下降[21]，與本文結(jié)果一致；在馬尾松針葉基潛伏芽萌發(fā)過(guò)程中，(IAA+GA3+ZR)/ABA比值逐漸增大，由修剪前的0.796提高到萌發(fā)時(shí)的1.746，比值增加2.19倍，激素水平在潛伏芽萌發(fā)后達(dá)到新的平衡，試驗(yàn)結(jié)果與孟云[22]、張慶偉[23]等利用外源激素6-BA、GA3噴施誘導(dǎo)蘋(píng)果苗腋芽萌發(fā)、促進(jìn)分枝的結(jié)果一致。此外，噴施外源激素IAA、6-BA、GA3不僅能夠促進(jìn)潛伏芽/腋芽萌發(fā)生長(zhǎng)，還能提高穗條產(chǎn)量和質(zhì)量，縮短潛伏芽萌發(fā)的時(shí)間，25mg/l、50mg/l和75mg/l濃度的6-BA均能促進(jìn)馬尾松針葉基潛伏芽提早萌發(fā)，IAA和GA3對(duì)針葉芽萌發(fā)早晚的影響不明顯。適宜濃度的IAA、6-BA、GA3處理均能提高穗條產(chǎn)量和質(zhì)量，其中以150mg/l、100mg/l和50mg/l濃度的GA3處理效果最好。