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        大葉茶樹品種內(nèi)源激素水平及其與扦插生根的關(guān)系

        2020-03-08 06:22:12鄧少春陳林波陳春林徐丕忠龐丹丹包云秀田易萍李葉云
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年21期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)源激素愈傷組織插穗

        鄧少春 陳林波 陳春林 徐丕忠 龐丹丹 包云秀 田易萍 李葉云

        摘要:以易生根的云南大葉茶樹品種紫娟、云抗10號(hào)及難生根的云抗14號(hào)、云茶1號(hào)為材料進(jìn)行扦插試驗(yàn),跟蹤調(diào)查其生根情況,并測定插穗愈傷組織和新生根部的吲哚乙酸(IAA)、脫落酸(ABA)、反式玉米素核苷(TZR)、赤霉素(GA4)等內(nèi)源激素含量。結(jié)果顯示:IAA含量在云抗14號(hào)愈傷組織中最高,云抗10號(hào)根部中最低;ABA含量在云茶1號(hào)愈傷組織中最高,云抗10號(hào)根部中最低;IAA/ABA在云抗14號(hào)根部中最高,紫娟愈傷組織中最低;TZR含量在云抗14號(hào)根部中最高,云茶1號(hào)愈傷組織中最低;GA4含量在云茶1號(hào)愈傷組織中最高,云茶1號(hào)根部中最低。研究結(jié)果表明,IAA、ABA 的含量及IAA/ABA高低與扦插生根難易密切相關(guān)。

        關(guān)鍵詞:大葉茶樹;內(nèi)源激素;扦插生根;插穗;愈傷組織

        中圖分類號(hào):S571.101?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A?文章編號(hào):1002-1302(2020)21-0146-04

        茶樹[Camellia sinensis (L.) O. Kuntze]屬山茶科山茶屬,為多年生常綠木本植物,是我國傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)樹種[1]。我國是世界上最大的產(chǎn)茶國,茶樹栽培在我國已有上千年的歷史,茶業(yè)在我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中有著重要的地位。隨著我國人們生活水平的提高,名優(yōu)茶成為茶業(yè)的支柱,作為名優(yōu)茶的基礎(chǔ),茶樹良種越來越受到重視[2]。目前,短穗扦插是茶樹良種繁育的主要方式,具有取材方便、操作簡單、遺傳性狀穩(wěn)定、繁育周期短、繁殖系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)[3]。但是,我國大葉茶產(chǎn)區(qū)選育的一些珍稀優(yōu)良品種及瀕危茶樹資源存在繁育和推廣困難等問題,比如發(fā)現(xiàn)于1961年、鑒定樹齡為1 700多年的巴達(dá)野生型古茶樹王于2012年自然倒伏死亡,由于其扦插成活率極低,這株千年古茶樹資源未能得以保存。又如國家級(jí)茶樹良種云抗14號(hào)自然性狀優(yōu)良、抗性好、適制茶類廣泛,但因?yàn)榍げ宄苫盥实?,?dǎo)致其很難在適栽地區(qū)大面積推廣。

        植物內(nèi)源激素是指在植物體內(nèi)合成的,通常從合成部位運(yùn)往作用部位,在較低濃度下對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生顯著調(diào)節(jié)作用的微量有機(jī)物質(zhì)[4]。樹木插條的生根能力受內(nèi)源抑制物質(zhì)和生長物質(zhì)比例消長變化的控制,內(nèi)源激素在茶樹扦插生根中具有重要作用[5]。本研究從內(nèi)源激素入手,揭示云南大葉茶樹內(nèi)源激素與扦插生根的關(guān)系,旨在為茶樹良種繁育提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        以易生根的紫娟、云抗10號(hào)及難生根的云抗14號(hào)、云茶1號(hào)4個(gè)云南大葉茶樹品種為試驗(yàn)材料,插條均采自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所科研試驗(yàn)基地(100°25′31.501″E、21°59′42.143″N)。選取當(dāng)年生、新梢長度在25 cm以上、莖粗為3~5 mm、2/3以上已木質(zhì)化或半木質(zhì)化、呈棕紅色的枝條,將枝條剪成長3~4 cm,帶有1張葉片和飽滿腋芽的短穗,剪口要平滑、傾斜。

        1.2 方法

        1.2.1 扦插時(shí)間和地點(diǎn) 扦插試驗(yàn)于2018年12月12日在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所的試驗(yàn)苗圃內(nèi)進(jìn)行。

        1.2.2 扦插方法 扦插前先將苗床澆透水,再用甲基托布津500倍液噴灑消毒,待水分下滲后土壤松軟時(shí)扦插。扦插時(shí)用拇指和食指夾住插穗垂直或稍斜插入土壤中,露出葉柄,葉片不能相互重疊,且要避免葉片貼土,邊插邊壓實(shí),使插穗與土壤密接。扦插行間距 8~10 cm,株間距2~3 cm。

        1.2.3 調(diào)查 按照茶樹常規(guī)觀測標(biāo)準(zhǔn),在扦插后每隔7 d調(diào)查1次,每次取5株插穗觀測愈傷組織形成情況、死亡情況、生根數(shù)、最長根根長、最長根根粗。180 d后調(diào)查愈傷率、生根率和成活率。

        1.2.4 取樣 扦插180 d后取樣,共取8個(gè)樣品,分別是為紫娟、云抗10號(hào)、云抗14號(hào)及云茶1號(hào)的愈傷組織及新生根部。隨機(jī)選取4個(gè)品種的插穗各20條,用蒸餾水迅速將插穗基部沖洗干凈并用濾紙吸干,分別剝?nèi)〔鍡l愈傷組織和新生根部,充分剪碎、混勻,用液氮速凍后,置于-80 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

        1.2.5 測定 將冷凍干燥的樣品置于干冰中,送至南京鐘鼎生物技術(shù)有限公司測定內(nèi)源激素吲哚乙酸(生長素,IAA)、脫落酸(ABA)、反式玉米素核苷(TZR)、赤霉素(GA4) 的含量。

        1.3 數(shù)據(jù)分析

        調(diào)查及試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Excel 2007處理,并采用 DPS 7.55、SPSS 19.0數(shù)據(jù)分析軟件處理與分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 扦插生根情況

        據(jù)觀測,紫娟最早生根,扦插后80 d時(shí)部分插穗開始長根,120 d時(shí)大量生根;云抗10號(hào)最早出現(xiàn)愈傷組織,扦插30 d后部分插穗開始長出愈傷組織,45 d時(shí)大量插穗長出愈傷組織,90 d時(shí)部分插穗開始長根,120 d時(shí)大量生根;云抗14號(hào)扦插30 d后部分插穗開始長出愈傷組織,150 d時(shí)長出大量愈傷組織,130 d時(shí)部分插穗開始長根,150 d時(shí)大量生根;云茶1號(hào)扦插45 d后部分插穗開始長出愈傷組織,180 d時(shí)長出大量愈傷組織,110 d時(shí)部分插穗開始長根,180 d時(shí)大量生根。

        扦插180 d后統(tǒng)計(jì)愈傷組織形成和生根情況,結(jié)果(表1)顯示,紫娟的生根時(shí)間最早,愈傷率最低,生根率最高,成活率最高;云抗10號(hào)的愈傷組織出現(xiàn)時(shí)間最早,愈傷率最高,平均根長最長;云抗14號(hào)生根率最低,平均根長最短;云茶1號(hào)的愈傷率、生根率和平均根長都不是最低的,但成活率最低。愈傷組織出現(xiàn)時(shí)間早晚排序?yàn)樵瓶?0號(hào)>云抗14號(hào)>云茶1號(hào)>紫娟;生根時(shí)間早晚排序?yàn)樽暇?云抗10號(hào)>云茶1號(hào)>云抗14號(hào)。

        從表1可以看出,4個(gè)品種的愈傷率排序?yàn)樵瓶?0號(hào)>云抗14號(hào)>云茶1號(hào)>紫娟;生根率排序?yàn)樽暇?云抗10號(hào)>云茶1號(hào)>云抗14號(hào);平均根長排序?yàn)樵瓶?0號(hào)>紫娟>云茶1號(hào)>云抗14號(hào);成活率排序?yàn)樽暇?云抗10號(hào)>云抗14號(hào)>云茶1號(hào)。愈傷組織出現(xiàn)時(shí)間早晚與愈傷率高低排序一致,生根時(shí)間早晚與生根率高低排序一致。

        2.2 內(nèi)源激素含量情況

        2.2.1 生長素的含量 從表2可以看出,在4個(gè)茶樹品種中,成活率較低的茶樹品種云抗14號(hào)愈傷組織的IAA含量是所有送檢樣品中最高的;而成活率較高的茶樹品種云抗10號(hào)根部的IAA含量最低。對4個(gè)茶樹品種內(nèi)不同取樣部位的IAA含量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),每個(gè)品種愈傷組織的IAA含量都高于根部。

        2.2.2 脫落酸的含量 從表2可以看出,在4個(gè)茶樹品種中,成活率最低的茶樹品種云茶1號(hào)愈傷組織的ABA含量最高;而成活率較高的茶樹品種云抗10號(hào)根部的ABA含量最低。對4個(gè)茶樹品種內(nèi)不同取樣部位的ABA含量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),每個(gè)品種愈傷組織的ABA含量都高于根部。

        2.2.3 IAA/ABA 從表2可以看出,在4個(gè)茶樹品種中,成活率較低的茶樹品種云抗14號(hào)根部的IAA/ABA最高,而成活率最高的茶樹品種紫娟愈傷組織的IAA/ABA最低。對4個(gè)茶樹品種內(nèi)不同取樣部位的IAA/ABA進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),每個(gè)品種愈傷組織的IAA/ABA都低于根部。

        2.2.4 反式玉米素核苷的含量 從表2可以看出,在4個(gè)茶樹品種中,成活率較低的茶樹品種云抗14號(hào)根部的TZR含量最高;而成活率最低的茶樹品種云茶1號(hào)愈傷組織的TZR含量最低。對4個(gè)茶樹品種內(nèi)不同取樣部位的TZR含量進(jìn)行比較,紫娟愈傷組織的TZR含量稍高于根部,而其他3個(gè)品種愈傷組織的TZR含量都低于根部。

        2.2.5 赤霉素的含量 由表2可見,在4個(gè)茶樹品種中,成活率最低的茶樹品種云茶1號(hào)愈傷組織的GA4含量最高;而云茶1號(hào)根部的GA4含量最低。

        對4個(gè)茶樹品種內(nèi)不同取樣部位的GA4含量進(jìn)行比較,云抗14號(hào)愈傷組織的GA4含量稍低于根部,而其他3個(gè)品種愈傷組織的GA4含量都高于根部。

        2.3 不同取樣部位內(nèi)源激素含量及比值與生根的關(guān)聯(lián)分析

        將4個(gè)茶樹品種根部和愈傷組織的內(nèi)源激素含量分別與生根率及愈傷率作關(guān)聯(lián)分析。從表3可以看出,4個(gè)品種根部內(nèi)源激素含量及比值與生根率具有相關(guān)性,其中IAA含量與生根率呈負(fù)相關(guān);ABA含量與生根率和成活率均呈負(fù)相關(guān);IAA/ABA與生根率和成活率呈負(fù)相關(guān);TZR含量與生根率和成活率呈負(fù)相關(guān);GA4含量與生根率和成活率呈正相關(guān)。從表4可以看出,4個(gè)品種愈傷組織內(nèi)源激素含量及比值與生根率具有相關(guān)性,其中IAA含量與愈傷率和成活率呈負(fù)相關(guān);ABA含量與愈傷率和成活率呈負(fù)相關(guān);IAA/ABA與愈傷率和成活率呈正相關(guān);TZR含量與愈傷率和成活率呈正相關(guān)。

        3 討論與結(jié)論

        內(nèi)源激素IAA含量的高低,對植物的生根有很大的影響。大量研究表明,內(nèi)源IAA是促進(jìn)不定根形成的主要激素[6]。劉明國等研究表明,在不定根的誘導(dǎo)期IAA含量的提高是促進(jìn)北美香柏插穗生根的重要原因[7];Koo等研究發(fā)現(xiàn),柳樹容易生根與插穗內(nèi)的IAA含量高有關(guān)[8];李永欣等研究發(fā)現(xiàn),高濃度的內(nèi)源IAA有利于插穗根原基分化形成及生長發(fā)育,IAA的初始含量與光皮樹生根率呈正相關(guān)[9]。在本研究中,4個(gè)茶樹品種根部中IAA的含量都與生根率及成活率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與以上幾位研究人員的研究結(jié)果不一致,推斷可能與其愈傷組織及根部的ABA含量高有關(guān)。

        脫落酸(ABA)是植物體內(nèi)的一種負(fù)調(diào)控激素,低濃度有促進(jìn)生根作用,但稍高濃度對生根有抑制作用[10]。多數(shù)研究認(rèn)為,脫落酸對插穗生根有著抑制作用[11-13]。劉明國等研究認(rèn)為,ABA對北美香柏插穗不定根的形成起抑制作用[7];鄒吉祥等研究表明,低濃度的ABA有利于芽變毛白楊生根[14];馬振華等研究認(rèn)為,在四倍體刺槐扦插生根過程中ABA含量的下降有利于插穗生根[15];王喬春研究表明,當(dāng)脫落酸濃度為10~20 mg/L時(shí)有利于插條不定根的形成[16]。從本試驗(yàn)的結(jié)果看,4個(gè)茶樹品種根部ABA的含量都與生根率及成活率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,這與以上研究結(jié)果基本一致,說明高含量ABA對茶樹插穗生根具有抑制作用。

        不定根的形成過程很復(fù)雜,需要多種激素的共同作用。多數(shù)研究表明,IAA/ABA與生根率呈正相關(guān)[17-19]。許曉崗等研究發(fā)現(xiàn),IAA/ABA較高時(shí),垂絲海棠插穗的生根率較高,反之生根率較低[20];郭素娟等研究表明,白皮松插穗IAA/ABA與生根率呈正相關(guān)關(guān)系[21];辜云杰等研究發(fā)現(xiàn),IAA/ABA較高時(shí),生根率較高,反之則生根率較低[22]。在本研究中,4個(gè)品種愈傷組織的IAA/ABA與愈傷率呈高度正相關(guān)關(guān)系,卻與成活率相關(guān)關(guān)系較弱,這與以上研究結(jié)果不太一致,說明高IAA/ABA有利于插穗形成愈傷組織,不一定有利于插穗生根。

        細(xì)胞分裂素促進(jìn)細(xì)胞的分裂、抑制分生組織的生長[23]。反式玉米素是具有很高生物活性的細(xì)胞分裂素,常以核糖核苷或核糖核苷酸的形態(tài)存在。曹慧穎等研究證明,反式玉米素在愈傷組織的形成過程中開始增加,且在愈傷組織最發(fā)達(dá)的時(shí)候達(dá)到峰值,說明它在細(xì)胞的脫分化、愈傷組織發(fā)育及再分化中發(fā)揮著重要作用[24]。韓召奮等研究發(fā)現(xiàn),農(nóng)桿菌GV3101株系內(nèi)的反式玉米素合成基因的表達(dá)產(chǎn)物能夠促進(jìn)煙草外植體再生,調(diào)節(jié)細(xì)胞生長[25]。李俊慧研究發(fā)現(xiàn),TZR的含量在人參榕塊根開始膨大期變化是不明顯的,在塊根膨大后期與前期相比呈極顯著差異,說明TZR對人參榕塊根的形成和膨大有積極作用[26]。本研究發(fā)現(xiàn),4個(gè)品種根部TZR含量與生根率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,愈傷組織TZR含量與愈傷率和成活率都呈正相關(guān)關(guān)系,這與以上研究結(jié)果基本一致,說明愈傷組織中高含量TZR有利于生根,而根部高含量TZR不利于生根。

        赤霉素(GA)含量對不同植物生根過程中的影響表現(xiàn)不一[27-30]。黃焱等研究發(fā)現(xiàn),較高水平的GA4對珍珠黃楊生根有抑制作用,即較低水平的GA4對生根有促進(jìn)作用[31]。劉關(guān)君等研究認(rèn)為,GA4在長白落葉松插穗愈傷組織形成及不定根產(chǎn)生過程中起促進(jìn)作用[32]。劉桂豐等的研究表明,落葉松雜種插穗生根過程中,GA4在根原基分化時(shí)期起很重要的作用[33]。本研究的結(jié)果表明,4個(gè)品種根部GA4含量與生根率呈正相關(guān)關(guān)系,說明GA4含量與生根有關(guān),這與以上研究人員的研究結(jié)果一致。

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