李丹丹, 李曉花, 單文, 王兆紅, 王凱紅, 張樂(lè)華,*

外源激素對(duì)比利時(shí)杜鵑扦插根系特征的影響

李丹丹1,2, 李曉花1,2, 單文1, 王兆紅1, 王凱紅1, 張樂(lè)華1,2,*

1. 中國(guó)科學(xué)院廬山植物園, 江西 廬山 332900； 2. 江西省植物遷地保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 九江 332015

比利時(shí)杜鵑是國(guó)外引種的具有較高觀賞價(jià)值的園藝雜交品種。為進(jìn)一步探討外源激素對(duì)國(guó)外引進(jìn)杜鵑品種扦插根系特征的影響, 以當(dāng)年生的半木質(zhì)化枝條為材料, 設(shè)置不同濃度植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑, 分析對(duì)杜鵑扦插生根過(guò)程中根系特征參數(shù)變化影響。結(jié)果表明: 激素處理總體上對(duì)杜鵑扦插成活率、干物質(zhì)積累、根系特征都有顯著或極顯著的影響, 以100 mg·L-1和200 mg·L-1的IBA濃度對(duì)杜鵑插穗生長(zhǎng)最有利; 品種Marcel Menard、Marie Fortier根系特征參數(shù)整體上高于品種Roseum Elegance、Percy Wiseman, 在產(chǎn)業(yè)化推廣上具有一定優(yōu)勢(shì); 最長(zhǎng)根長(zhǎng)的變化與根表面積以及根體積呈顯著的正相關(guān), 外源激素促進(jìn)了插穗的成活率和不定根根系的生長(zhǎng), 激素處理后插穗的根系參數(shù)明顯高于對(duì)照。總之, 插穗自身特性及外源激素調(diào)控在杜鵑扦插生根過(guò)程中扮演重要的角色, 激素的使用對(duì)杜鵑的扦插繁殖具有一定的積極作用。

外源激素; 杜鵑花; 扦插; 根系特征

0 前言

杜鵑花泛指杜鵑花科(Ericaceae)杜鵑花屬()植物, 多分布于我國(guó)西南、華南、華中及華東等地區(qū), 具有極高的觀賞和園林應(yīng)用價(jià)值, 被譽(yù)為“花中西施”, 同時(shí)也是提取芳香油、殺蟲(chóng)劑、鞣質(zhì)等的極佳材料, 是優(yōu)良的山地水土保護(hù)植物[1]。全球約有野生杜鵑1000 種, 主要分布于亞洲; 中國(guó)約有野生種572 種(特有種420 余種)[2]。高山杜鵑品種主要指以杜鵑花屬()中的常綠杜鵑亞屬(Subg.)為親本培育的園藝品種。據(jù)報(bào)道, 目前國(guó)際登錄的高山杜鵑品種約4000 個(gè), 主要培育于歐洲的比利時(shí)、德國(guó)、英國(guó)、荷蘭等; 中國(guó)雖然是高山杜鵑品種遺傳親本的主要來(lái)源地[3], 但由于其近現(xiàn)代植物學(xué)研究時(shí)間短, 高山杜鵑品種培育嚴(yán)重滯后, 直至近年才陸續(xù)培育出高山杜鵑新品種, 登錄品種數(shù)不足30 個(gè)。而比利時(shí)杜鵑因其株型優(yōu)美、花大色艷、四季常綠, 且花期長(zhǎng), 觀賞價(jià)值極高, 近年已成為國(guó)際花市新寵、風(fēng)靡全球, 市場(chǎng)需求量大、產(chǎn)業(yè)化前景廣闊。但受遺傳機(jī)制制約, 生根困難, 生根機(jī)制不明, 嚴(yán)重制約了其苗木的繁育與產(chǎn)業(yè)化[4], 因此提高比利時(shí)杜鵑在本地區(qū)的生根率具有重要的意義。

植物激素是調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育及進(jìn)化不可缺少的物質(zhì), 廣泛應(yīng)用于植物的扦插繁育工作中, 其中外源激素是影響植物栽培生根的最重要因素之一[5-10]。外源激素對(duì)無(wú)性繁殖的調(diào)控作用主要表現(xiàn)為對(duì)插穗的根系影響。國(guó)內(nèi)關(guān)于外源條件對(duì)比利時(shí)杜鵑扦插生根影響的研究較少, 目前主要是對(duì)生根特性的研究[11-12]; 對(duì)杜鵑扦插繁殖生理因素的影響多集中于本土物種, 如Zhang[13]和王書(shū)勝等[14]發(fā)現(xiàn)激素種類與濃度可影響云錦杜鵑生根率及根系發(fā)育, 低濃度IBA處理更有利于不定根的形成; 張樂(lè)華等[15]發(fā)現(xiàn)激素種類與濃度可顯著影響鹿角杜鵑()生根效果, IBA、GA3 促進(jìn)生根效果優(yōu)于IAA、6-BA, NAA 效果最差; 陳睿等[16]也指出外源IBA 和GA3 可顯著提高杜鵑品種“紅云”扦插生根效果。良好的根系生長(zhǎng)情況是保證插穗從土壤中獲取必要的水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)而促進(jìn)地上部分發(fā)育的必要條件, 但是有關(guān)激素水平如何影響不同杜鵑品種的根系發(fā)育, 進(jìn)而改變其根系構(gòu)型特征的作用機(jī)制則鮮有報(bào)道。

目前, 激素對(duì)杜鵑扦插的促進(jìn)作用在國(guó)內(nèi)外已取得一些研究成果, 但關(guān)于不同激素水平對(duì)國(guó)外不同品種杜鵑無(wú)性系繁殖的生物量分配和根系形態(tài)影響的差異性研究報(bào)道較少, 嚴(yán)重制約了其園林應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。為此, 本文用不同濃度激素水平對(duì)國(guó)外引進(jìn)比利時(shí)杜鵑花品種進(jìn)行扦插試驗(yàn), 探討外源激素IBA對(duì)不同生根難易插穗幼苗的生長(zhǎng)以及根系特性的影響, 以期尋求解除杜鵑花生根障礙的生物學(xué)機(jī)制, 進(jìn)而為杜鵑的扦插繁殖提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2018年10月, 在廬山植物園杜鵑花溫室內(nèi)選取長(zhǎng)勢(shì)正常且一致的比利時(shí)引進(jìn)的6個(gè)杜鵑品種: Marcel Menard、Marie Fortier、Cunninghams White、Scyphocalix、Roseum Elegance和Percy Wiseman, 選取當(dāng)年生半木質(zhì)化枝條為本次試驗(yàn)材料。試驗(yàn)在廬山植物園杜鵑花繁殖溫室扦插床中進(jìn)行, 苗床底部采用地?zé)峋€加溫, 地溫設(shè)定22 ℃; 苗床上層加設(shè)弧形塑料棚, 棚內(nèi)安裝自動(dòng)間歇噴霧設(shè)施; 棚外架設(shè)可移動(dòng)的遮陽(yáng)網(wǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)前期準(zhǔn)備中, 栽培基質(zhì)為泥炭: 蛭石: 珍珠巖=2:1:1, 根據(jù)試驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置三次重復(fù), 于母本枝條上剪取當(dāng)年生半木質(zhì)化莖段, 摘除莖段基部葉片, 保留頂部葉片3—4片; 插穗基部采用單面愈傷處理。扦插應(yīng)用的吲哚丁酸(IBA)濃度設(shè)計(jì)為三個(gè)濃度, 分別為100、200及400 mg·L-1, 以蒸餾水為對(duì)照(CK)。插穗激素處理時(shí), 用不同濃度激素浸泡基部(1.5 cm) 12 h后立即扦插[17], 試驗(yàn)期間及時(shí)噴水以保持苗床濕度。

1.2.2 測(cè)定方法

以莖段扦插處理當(dāng)天為計(jì)算時(shí)間起點(diǎn), 直至杜鵑生根穩(wěn)定于栽培后105 d隨機(jī)采取樣本, 每個(gè)處理取生長(zhǎng)相對(duì)一致的插穗3 株, 進(jìn)行苗木根系形態(tài)測(cè)定。觀測(cè)生根指標(biāo)包括: 計(jì)算生根率、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、根幅、愈傷率。根系用枝剪從基部剪斷, 用流水緩緩沖洗干凈, 用LA-S 型植物根系分析儀系統(tǒng)( 杭州萬(wàn)深檢測(cè)科技有限公司) 測(cè)得整株根系的根長(zhǎng)、根表面積以及根體積。將掃描后的根系擦干水分, 測(cè)定其鮮重; 將測(cè)好鮮重的新生根系放入烘箱105 ℃殺青30 min, 85 ℃下烘干至恒重, 稱量其干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2003、SPSS 16.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理。采用One-Way ANOVA進(jìn)行方差分析和0.05水平的Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度的IBA 對(duì)不同杜鵑品種生根率的影響

在對(duì)6 種不同杜鵑品種莖段扦插生根的觀察統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn): IBA處理的所有杜鵑花品種生根率均高于對(duì)照, 其中使用100 mg·L-1IBA處理的6個(gè)杜鵑花品種扦插生根率均顯著高于對(duì)照(圖1)。品種Marie Fortier和Marcel Menard在低濃度激素處理下生根率具有一定的提升, 400 mg·L-1IBA處理下生根率較低, 顯著低于100、200 mg·L-1處理, 對(duì)生根具有一定的抑制作用。品種Cunninghams White和Scyphocalix的生根率隨著激素處理濃度的升高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì); 不同濃度IBA處理下品種Marie Fortier生根率均高于其他5個(gè)品種。

2.2 IBA濃度對(duì)不同品種杜鵑根長(zhǎng)、根表面積和根體積的影響

由圖2可知, IBA處理下, 6種杜鵑花根系形態(tài)特征的變化趨勢(shì)基本相同; Marie Fortier、Marcel Menard、Cunninghams White 和Scyphocalix的根長(zhǎng)、根表面積和根體積隨著IBA濃度的增加而先升高后下降, 且均高于對(duì)照, 其中Marie Fortier和Scyphocalix在200 mg·L-1IBA處理下根系參數(shù)達(dá)到最大值, 200 mg·L-1IBA處理下品種Marie Fortier的根系特征值分別為31.53 cm、2.91 cm2、49.17 cm3、16.90 mm3, 是對(duì)照的3.6、6.9、16.3、10.3倍; 而Cunninghams White 和Marcel Menard在100 mg·L-1IBA處理下達(dá)到最大值; 激素處理下品種Percy Wiseman和Roseum Elegance無(wú)明顯變化; 表明激素的使用對(duì)杜鵑扦插苗根系形態(tài)的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用, 其中對(duì)品種Marie Fortier、Marcel Menard作用顯著, 且不同品種杜鵑具有不同的最適激素濃度。

2.3 不同濃度的IBA 對(duì)插穗根系干重的影響

不同激素處理對(duì)杜鵑花插穗植株干重的影響情況如圖3所示。由圖可知, 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑IBA在不同濃度下均能影響杜鵑花插穗幼苗的干重, 其中, 隨著激素濃度的提升, Cunninghams White和Marcel Menard干重均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì), 在100 mg·L-1IBA處理下根系干重最大, 分別高出對(duì)照64個(gè)百分比、99個(gè)百分比; 品種Percy Wiseman和Roseum Elegance隨著濃度的升高呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì); Marie Fortier在200 mg·L-1IBA處理下根系干重增重效果最明顯, 高出對(duì)照83個(gè)百分比; Percy Wiseman和Scyphocalix隨激素濃度的升高則呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì), 效果不如之前顯著。在插穗整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中, CK處理的根系干物質(zhì)積累量低于其他處理, 表明使用激素可促進(jìn)植物干物質(zhì)的積累, 不同杜鵑品種有不同的最佳激素濃度。

注: 圖中不同字母表示差異顯著P =0.05, 下同。

Figure 1 Effect of different concentrations of IBA on rooting rate of different varieties of

注: A. IBA濃度對(duì)不同品種杜鵑根長(zhǎng)的影響; B. IBA濃度對(duì)不同品種杜鵑根表面積的影響; C. IBA濃度對(duì)不同品種杜鵑根體積的影響。

Figure 2 Effects of IBA concentration on root morphological characteristics of differentvarieties

圖3 不同濃度的IBA 對(duì)插穗根系干重的影響

Figure 3 Effect of different concentrations of IBA on the dry weight of cutting roots

2.4 IBA濃度對(duì)形態(tài)特征的影響

為深入探討IBA濃度對(duì)不同杜鵑品種的生根影響, 分別進(jìn)行方差分析和雙因素分析(表1、表2), 結(jié)果表明表明, 不同品種及不同IBA濃度處理下最長(zhǎng)根長(zhǎng)、根表面積差異極顯著(<0.01)。品種Scyphocalix、Cunninghams White、Marcel Menard和Marie Fortier根系形態(tài)特征參數(shù)大都高于品種Percy Wiseman和Roseum Elegance; 說(shuō)明適宜濃度的IBA對(duì)不同杜鵑品種的根系具有顯著的促進(jìn)作用(表1); Marie Fortier在200 mg·L-1IBA濃度下最長(zhǎng)根長(zhǎng)、根表面積和根體積均顯著高于其他品種和處理, 且不同品種和不同IBA濃度均對(duì)比利時(shí)杜鵑扦插生根過(guò)程中具有顯著的影響(表2)。IBA處理下, 所有品種根系形態(tài)特征參數(shù)變化規(guī)律基本一致, 均高于對(duì)照; 激素濃度過(guò)高或過(guò)低都不利于插穗的生長(zhǎng), 激素處理對(duì)促進(jìn)難生根杜鵑品種的生根具有更明顯的效果。

3 討論

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是人工合成的對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育具有調(diào)節(jié)作用的植物激素[18], 廣泛應(yīng)用于植物扦插繁殖。杜鵑扦插繁殖具有苗木生長(zhǎng)快、開(kāi)花周期短、遺傳基因穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn), 且易于推廣, 目前已成為歐洲、北美杜鵑花產(chǎn)業(yè)化最常用的繁殖方法。但受遺傳因子制約, 杜鵑屬植物因其扦插繁殖生根時(shí)間長(zhǎng)、生根困難, 嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化及園林應(yīng)用; 對(duì)廣泛應(yīng)用于扦插的植物激素研究表明IBA促進(jìn)生根效果較為明顯[19]。本研究通過(guò)對(duì)比利時(shí)引進(jìn)的6個(gè)杜鵑品種進(jìn)行不同濃度IBA處理的扦插實(shí)驗(yàn)研究表明: 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)杜鵑插穗的成活率、根長(zhǎng)、根系表面積、體積等均具有顯著的促進(jìn)作用, 這與前人的研究外源激素可促進(jìn)難生根植物的扦插成活率結(jié)果相一致[14,20]; 植物激素濃度對(duì)扦插效果具有重要的影響。本試驗(yàn)中, 各濃度處理下不同品種杜鵑生根率及根系特征均比對(duì)照好, 隨著激素濃度水平的升高根系參數(shù)基本均呈現(xiàn)先升高后降低的規(guī)律, 可能與過(guò)高的激素濃度抑制植物的生長(zhǎng)有關(guān)[21], 插穗的最長(zhǎng)根長(zhǎng)與根體積、表面積呈正相關(guān), 表明根系質(zhì)量的提升是有效促進(jìn)插穗生長(zhǎng)的重要條件, 可能是由于適宜濃度的IBA提高了插穗愈傷組織的活躍度, 促進(jìn)了根系指標(biāo)的增長(zhǎng), 從土壤中獲取更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以促進(jìn)插穗的生長(zhǎng); 其中以100 mg·L-1和200 mg·L-1的IBA濃度對(duì)插穗處理效果最佳, 這與王書(shū)勝等[17]發(fā)現(xiàn)云錦杜鵑()扦插在200 mg·L-1的IBA 有利于不定根誘導(dǎo)和生根結(jié)果相同。不同品種杜鵑對(duì)不同濃度IBA的適應(yīng)性不同, 兩個(gè)因素對(duì)杜鵑扦插生根具有顯著的影響, 其中品種Roseum Elegance在整個(gè)扦插試驗(yàn)中根系特征變化較小, 這可能是受自身遺傳特性影響, 試驗(yàn)時(shí)未達(dá)到最佳生根時(shí)間, 這可能也是導(dǎo)致其他杜鵑品種扦插難生根的重要原因。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明, 激素處理對(duì)品種Marcel Menard和Marie Fortier的促進(jìn)作用高于品種Roseum Elegance和Percy Wiseman; 品種Marcel Menard以IBA濃度為100 mg·L-1時(shí)處理最佳, 而Marie Fortier則在IBA濃度為200 mg·L-1時(shí)效果最好。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以看出, 6個(gè)杜鵑品種中Cunninghams White、Marcel Menard和Marie Fortier扦插生根效果較好, 在今后的產(chǎn)業(yè)化推廣中應(yīng)加以考慮。總的來(lái)說(shuō)適宜濃度的IBA可以通過(guò)提高一系列的生根指標(biāo)來(lái)提高高山杜鵑的生根能力, 進(jìn)而提高其抗逆性; 而不同品種的最適激素濃度也存在一定的差異, 關(guān)于導(dǎo)致不同品種存在的生根差異的原因還需做進(jìn)一步的研究。

表1 不同品種和IBA濃度對(duì)根系形態(tài)特征的影響

表2 不同品種和IBA濃度對(duì)根系形態(tài)特征影響的雙因素分析表

注: *<0.05, **<0.01。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)6個(gè)不同比利時(shí)杜鵑品種扦插實(shí)驗(yàn), 探討外源激素解除生根障礙的生物學(xué)機(jī)制, 篩選出對(duì)不同杜鵑花品種扦插效果影響最佳的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度, 這為杜鵑花以及其他花卉的高效快繁、提高無(wú)性系生產(chǎn)存活率、節(jié)約育苗時(shí)間、新品種推廣和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù)。根系體積、表面積等指標(biāo)可作為評(píng)價(jià)激素水平對(duì)杜鵑插穗生根影響的參考指標(biāo), 植物扦插繁育受地上與地下部分的內(nèi)部遺傳因素、生理因素及外部條件影響共同調(diào)控, 為更好的促進(jìn)杜鵑花的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展, 還需在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化扦插條件, 對(duì)其他相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定, 進(jìn)而建立一套完整的扦插繁殖體系。

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Effects of plant exogenous hormones on rooting characteristics ofhybridum

LI Dandan1,2, LI Xiaohua1,2, SHAN Wen1, WANG Zhaohong1, WANG Kaihong1, ZHANG Lehua1,2,*

1. Lushan Botanical Garden, Jiangxi Province and Chinese Academy of Sciences, Lushan 332900, China 2. Provincial Key Laboratory of Plant Ex Situ Conservation and Utilization, Jiujiang 332015, China

hybridum is a kind of horticultural hybrid with high ornamental value introduced from abroad. In order to further explore the effect of exogenous hormones on the rooting characteristics ofcuttings, the semi-wood cuttings of one-year-old were cut and treated by different concentrations of plant growth regulators to analyze the effect of exogenous hormones on the rooting process ofcuttings. The results showed that the exogenous hormone treatment had a significant or extremely significant effects on the survival rate, dry matter accumulation and root characteristics ofcuttings, higher than the control.It was the most favorable for the growth of cuttage ofcultivars with the treatment of 100 mg·L-1and 200 mg·L-1IBA.The root characteristics of the Marcel Menard, Marie Fortier were higher than the Roseum Elegance and Percy Wiseman on the whole, which had a certain advantages in industrialization promotion. There was a significantly positive correlation between the longest root length, root surface area and root volume. Suitable exogenous IBA treatment had an obvious effect on accelerating the survival rate of cuttings and rooting. The root parameters of cuttings treated with hormone were significantly higher than those of the control. In short, the characteristics of cuttings and the regulation of exogenous hormones play an important role in the rooting process of, and the use of hormones has a certain positive effect in the cutting propagation of.

exogenous hormone;; cuttings; root characteristics

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.02.011

Q945, S722

A

1008-8873(2021)02-082-07

2019-10-10;

2019-11-20基金項(xiàng)目:國(guó)家國(guó)際科技合作項(xiàng)目(2014DFA31720); “贛鄱英才555工程”領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目

李丹丹(1990—), 女, 吉林通化人, 碩士, 助理研究員, 主要從事植物生理生化研究, E-mail: 1561936418@qq.com

張樂(lè)華, 男, 碩士, 研究員, 主要從事杜鵑花屬植物的引種馴化及保育技術(shù)研究, E-mail: lehua07@163.com

李丹丹, 李曉花, 單文, 等. 外源激素對(duì)比利時(shí)杜鵑扦插根系特征的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(2): 82–88.

LI Dandan, LI Xiaohua, SHAN Wen, et al. Effects of plant exogenous hormones on rooting characteristics ofhybridum[J]. Ecological Science, 2021, 40(2): 82–88.