張亞男，劉 勇*，賀國鑫，李世安，岳 涵，周炳秀

(1.北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護教育部重點實驗室，北京 100083；2.北京市大東流苗圃，北京 102211)

毛梾(Cornuswalteri)是山茱萸科(Cornaceae)梾木屬(Cornus)的落葉喬木，又名車梁木，廣泛分布于我國華北、華東、西南等各省區(qū)，是優(yōu)良的用材樹種和綠化樹種[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，毛梾種子含油率在36%～38%，籽油中含棕櫚酸、硬脂酸、棕櫚烯酸、油酸、異油酸、亞油酸、亞麻酸等，籽油脂肪酸組成簡單而且高度集中，是新型木本油料樹種，極具發(fā)展前景[3-4]。目前毛梾多采用播種育苗，但因其種皮堅硬，種子發(fā)芽率低，存在隔年萌發(fā)現(xiàn)象，極大地限制了毛梾的開發(fā)利用[5-7]。

扦插繁殖能保持母本優(yōu)良性狀，具有較高的繁殖系數(shù)，能在短期內(nèi)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗木，是毛梾快速繁殖和良種繁育的理想方法[8-9]。研究表明，插穗生根是受內(nèi)源激素、營養(yǎng)物質(zhì)含量、酶活性、年齡等內(nèi)部因素和溫濕度、基質(zhì)、植物生長調(diào)節(jié)劑等外部因素共同影響的復(fù)雜生物學(xué)過程[10-11]。在多種植物扦插繁殖研究中得出，植物生長調(diào)節(jié)劑是影響插穗生根的主要外部因素，經(jīng)植物生長調(diào)節(jié)劑處理后插穗生根率明顯提高[12-14]。內(nèi)源激素含量與插穗生根有明顯相關(guān)性，內(nèi)源激素之間相互協(xié)調(diào)，共同調(diào)控著不定根的發(fā)生[12,15]。

目前在毛梾扦插繁殖中僅有少量對嫩枝扦插和硬枝扦插繁殖技術(shù)的研究，生根率較低，為26%～33%[16-17]，尚未達(dá)到在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的水平。因此，如何進(jìn)一步提高毛梾嫩枝扦插生根率，揭示內(nèi)源激素含量變化對毛梾嫩枝扦插生根產(chǎn)生的影響等仍是亟待研究的問題。從植物生長調(diào)節(jié)劑種類及濃度入手，尋找適宜的植物生長調(diào)節(jié)劑處理方法，提高毛梾嫩枝扦插生根率，研究生根過程中內(nèi)源激素含量的變化規(guī)律，為今后毛梾快繁、生產(chǎn)和推廣提供技術(shù)支撐[18-19]。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地為北京市大東流苗圃，位于北京市昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)大東流村南(116°27′22″E，40°9′2″N)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年降水量631.2 mm，降水多集中在6-8月，年均氣溫12℃，無霜期210 d，年均日照時數(shù)2 684 h。

1.2 試驗材料與步驟

于2019年7月中旬進(jìn)行扦插試驗，試驗材料取自北京市房山區(qū)竇店鎮(zhèn)苗圃栽植的3 a實生毛梾苗，以當(dāng)年生無病蟲害、長勢良好的嫩枝為插穗。

陰涼地制穗，插穗長度為12～15 cm，每個插穗保留至少2芽2葉，每片葉剪下1/2，用25%多菌靈消毒3～5 min，蒸餾水洗凈，放于新鮮冷水中，以防其失水。

采用珍珠巖∶蛭石=1∶1為扦插基質(zhì)，扦插前2 d用25%多菌靈500倍液對基質(zhì)進(jìn)行全面消毒，充分?jǐn)嚢韬?，放入育苗盆，育苗盆放置在苗圃室外扦插池?nèi)。扦插時，將插穗直插入基質(zhì)、深度為4～5 cm，按壓插穗周圍的基質(zhì)。扦插結(jié)束后，全面澆水1次，立刻用25%多菌靈溶液進(jìn)行消毒。扦插生根過程中，采用間歇噴霧裝置根據(jù)每日天氣情況設(shè)置噴霧時長，保持葉片濕潤，每5 d用25%多菌靈溶液消毒1次。

1.3 試驗設(shè)計

植物生長調(diào)節(jié)劑篩選試驗：采用雙因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，選擇吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、雙吉爾6號生根粉(GGR)3種植物生長調(diào)節(jié)劑，分別設(shè)置濃度為1 000、1 500、2 000 mg/L，以清水為對照，共計10個處理，每個處理重復(fù)3次。每個重復(fù)50條插穗，共計1 500條插穗，所有插穗均速蘸30 s后插入基質(zhì)中。

內(nèi)源激素含量測定試驗：與植物生長調(diào)節(jié)劑篩選試驗同時進(jìn)行，設(shè)置IBA2000 mg/L和清水對照共計2個處理，每個處理重復(fù)3次。每個重復(fù)40條插穗，共計240條插穗，所有插穗均速蘸30 s后插入基質(zhì)中。

1.4 指標(biāo)測定

生根情況統(tǒng)計和根系生長測定：自扦插之日起，每5 d觀察1次插穗的狀態(tài)，扦插90 d后，全面統(tǒng)計生根率、平均根長、平均根數(shù)。平均根長測量每條插穗>1 mm的一級根，求得平均值。平均根數(shù)統(tǒng)計每條插穗>1 mm的一級根數(shù)量，求得平均值[20]。采用EPSON數(shù)字化掃描儀對生根插穗的根進(jìn)行掃描，WinRHIZO根系圖像分析軟件分析，獲得根總表面積、根總體積、平均根直徑，隨后將根系放入65℃烘箱烘干48 h后稱量得干質(zhì)量[8]。

內(nèi)源激素含量測定：扦插當(dāng)天進(jìn)行第1次取樣，之后每10 d取樣1次，每個處理的重復(fù)每次隨機取樣4條，取插穗基部2～3 cm處的韌皮部，清水洗凈，吸干表面水分后快速放入液氮中冷凍，存于-80℃冰箱。測定采用高效液相色譜法，采用甲醇和0.1 mol/L乙酸為流動相進(jìn)行梯度洗脫，在波長為254 nm下測定吲哚乙酸(IAA)、脫落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA3)含量[19]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)均采用Excel進(jìn)行整理統(tǒng)計，其中對于生根率等百分率數(shù)據(jù)先進(jìn)行反正旋轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行分析。將整理的數(shù)據(jù)在SPSS軟件中進(jìn)行方差分析和0.05水平Duncan多重比較，表中數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。內(nèi)源激素含量變化圖表采用Origin2017繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 生根類型及發(fā)育過程

毛梾嫩枝扦插生根屬于皮部生根型，所得生根苗均由插穗地下部分的基部皮部發(fā)根，扦插第15天開始插穗基部切口長出白色愈傷(圖1a、圖1b)；扦插第20天，插穗地下部分皮部膨大、開裂，有即將生根跡象(圖1c)；扦插第25天IBA2000 mg/L處理有不定根長出(圖1d)，大部分插穗基部皮部膨大(圖1e)；扦插第45天，各處理均有不定根長出(圖1f)；至扦插第75天，生根插穗發(fā)生數(shù)量開始減少，其余未死亡插穗基部切口處均長有愈傷組織；扦插第90天，生根進(jìn)程觀察結(jié)束，大部分生根插穗根系發(fā)育較為完善。

注:a,b.第15天的插穗；c.第20天的插穗；d.第25天IBA2000 mg/L處理的插穗；e.第25天的插穗；f.第45天的插穗。

2.2 植物生長調(diào)節(jié)劑對生根率及生根數(shù)的影響

植物生長調(diào)節(jié)劑種類對插穗生根率和平均根數(shù)均具有極顯著影響(P<0.01)。植物生長調(diào)節(jié)劑濃度對插穗的生根率影響極顯著(P<0.01)，對平均根數(shù)的影響顯著(P<0.05)。植物生長調(diào)節(jié)劑種類和濃度的交互作用對插穗的生根率的影響顯著(P<0.05)，對平均根數(shù)的影響極顯著(P<0.01)(表1)。

與CK相比，不同種類及濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑處理對插穗生根情況有不同程度的影響(表1)。從生根率來看，IBA2000 mg/L處理后，插穗生根率最高(67.33%)，是CK的2.73倍，顯著高于(P<0.05)其他各處理；IBA1500 mg/L、NAA1000 mg/L、NAA1500 mg/L和NAA2000 mg/L處理后，插穗生根率也較CK有明顯提高(P<0.05)；而GGR1000 mg/L、GGR1500 mg/L、GGR2000 mg/L和IBA1000 mg/L處理后，插穗生根率與CK無顯著差異(P>0.05)。

表1 植物生長調(diào)節(jié)劑對毛梾嫩枝扦插生根情況的影響及方差分析

從平均根數(shù)來看，IBA2000 mg/L和IBA1500 mg/L處理后插穗的平均根數(shù)顯著多于(P<0.05)其他各處理，分別是CK的平均根數(shù)的2.50、2.50倍；IBA1000 mg/L處理后，插穗平均根數(shù)較CK有顯著增加(P<0.05)；剩余處理插穗的平均根數(shù)與CK差異不明顯(P>0.05)。

綜上，在植物生長調(diào)節(jié)劑種類和濃度的交互作用下，IBA2000 mg/L處理后插穗的生根率和平均根數(shù)都達(dá)到最大，分別為67.33%、8.33根，顯著大于(P<0.05)其他各處理。

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑對根系生長的影響

植物生長調(diào)節(jié)劑種類對插穗的根體積、根表面積、平均根直徑、平均根長和根生物量均有極顯著影響(P<0.01)。濃度對插穗的根表面積、平均根直徑、平均根長和根生物量有極顯著影響(P<0.01)，對根體積有顯著影響(P<0.05)。植物生長調(diào)節(jié)劑種類和濃度的交互作用極顯著影響(P<0.01)插穗的根體積、根表面積、平均根直徑、平均根長和根生物量(表2)。

與CK相比，不同種類及濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑處理后均能顯著促進(jìn)(P<0.05)插穗根系的生長(表2)。從根體積來看，除GGR2000 mg/L處理后插穗的根體積與CK無顯著差異(P>0.05)外，其他各處理均顯著促進(jìn)了(P<0.05)插穗根體積的增大，其中IBA2000 mg/L處理后插穗的根體積最大(0.53 cm3)，且顯著大于其他各處理。

表2 植物生長調(diào)節(jié)劑對毛梾嫩枝扦插生根根系生長的影響及方差分析

從根表面積來看，IBA2000 mg/L處理后插穗的根表面積最大顯著高于(P<0.05)其他各處理，為CK的6.97倍；IBA1500 mg/L、NAA2000 mg/L、GGR1000 mg/L和IBA1000 mg/L處理也明顯增大(P<0.05)插穗的根表面積，分別是CK的5.54、2.95、2.66、2.30倍；其他處理插穗的根表面積雖較CK有增大，但差異不顯著(P>0.05)。

從平均根直徑來看，除GGR2000 mg/L處理后插穗的平均根直徑與CK無顯著差異(P>0.05)外，其他各處理均顯著促進(jìn)了(P<0.05)插穗平均根直徑的增大，其中IBA2000 mg/L處理后插穗的平均根直徑最大，顯著高于其他各處理(1.82 mm)。

對于平均根長，IBA2000 mg/L和IBA1500 mg/處理后均顯著促進(jìn)了插穗根的伸長，分別是CK的5.19、2.66倍；而其他處理的插穗平均根長與CK沒有顯著差異(P>0.05)。

從根生物量來看，IBA2000 mg/L處理后插穗的根生物量最大顯著高于(P<0.05)其他各處理，為CK的5.85倍；IBA1500 mg/L和GGR1000 mg/L處理也明顯增大了(P<0.05)插穗的根生物量，分別是CK的4.32、2.05倍；其他處理插穗的根生物量雖較CK有增大，但差異不顯著(P>0.05)。

綜上，在植物生長調(diào)節(jié)劑種類和濃度的交互作用下，IBA2000 mg/L處理后插穗的根體積、根表面積、平均根直徑、平均根長和根生物量都達(dá)到最大，分別為0.53 cm3、41.52 cm2、1.82 mm、88.52 mm、282.00 mg，顯著大于(P<0.05)其他各處理。

2.4 插穗生根過程內(nèi)源激素變化

2.4.1 IAA含量的變化 在毛梾嫩枝扦插生根過程中，插穗內(nèi)部IAA含量總體呈“下降-上升-下降”的變化趨勢(圖2)。IBA2000 mg/L處理后插穗IAA含量降低，在第10天到達(dá)谷值，隨后含量不斷增加，在第40天到達(dá)峰值，之后含量下降，隨后又緩慢增加至逐漸穩(wěn)定。根據(jù)含量隨時間變化結(jié)合插穗的生根情況可知，插穗剛離開母體，缺少了IAA的供應(yīng)，含量會有所降低，而此時也是切口處愈傷組織發(fā)生的時期。隨后，IAA含量不斷上升，以促進(jìn)根系的發(fā)生。扦插后期，IAA含量趨于穩(wěn)定，這時生根已基本完成，插穗內(nèi)部IAA含量處于較為穩(wěn)定狀態(tài)。CK也呈大致相同的變化，但變化的量不同，CK的IAA含量降低較明顯，且峰值也較小，整個過程中CK插穗的IAA含量都明顯低于IBA2000 mg/L處理。

圖2 毛梾嫩枝扦插生根過程IAA含量的變化

2.4.2 ABA含量的變化 在毛梾嫩枝扦插生根過程中，插穗內(nèi)部ABA含量總體呈“下降-上升”的變化趨勢(圖3)。IBA2000 mg/L處理后插穗ABA含量不斷降低，愈傷組織開始發(fā)生，在第30天左右到達(dá)谷值，此時正是插穗開始生根的時期，隨后含量不斷增加，不定根發(fā)生也開始減少。CK則是呈緩慢的下降狀態(tài)，在第60天時到達(dá)谷值。

圖3 毛梾嫩枝扦插生根過程ABA含量的變化

2.4.3 GA3含量的變化 在毛梾嫩枝扦插生根過程中，插穗內(nèi)部GA3含量總體呈“下降-上升-下降-上升”的變化趨勢(圖4)。IBA2000 mg/L處理后插穗GA3含量不斷降低，在開始生根的第30天到達(dá)谷值，隨后含量增加，到達(dá)峰值，隨后再次到達(dá)谷值，最后又呈上升趨勢。而CK則是曲折上升狀態(tài)，在第40天達(dá)到峰值后下降，在扦插后期到達(dá)谷值。在整個生根過程CK的GA3含量處在高于同期IBA2000 mg/L處理的水平。

圖4 毛梾嫩枝扦插生根過程GA3含量的變化

2.4.4 ZR含量的變化 在毛梾嫩枝扦插生根過程中，插穗內(nèi)部ZR含量總體呈“下降-上升-下降”的變化趨勢(圖5)。IBA2000 mg/L處理后插穗ZR含量不斷降低，在第20天到達(dá)谷值，隨后含量不斷增加，在第60天達(dá)到峰值之后再降低。CK也呈大致相同的變化，但變化的量不同，CK插穗的ZR含量下降較慢，并在較早的時間到達(dá)較高于IBA2000 mg/L處理的峰值水平。

圖5 毛梾嫩枝扦插生根過程ZR含量的變化

2.4.5 IAA/ZR的變化 在毛梾嫩枝扦插生根過程中，CK和IBA2000 mg/L處理后的插穗內(nèi)部IAA/ZR的變化存在較大差異(圖6)。IBA2000 mg/L處理后IAA/ZR先增大，在第20天到達(dá)峰值后開始下降，第50天到達(dá)谷值后緩慢上升。CK的IAA/ZR在前60 d一直處于較低水平，之后緩慢上升。

圖6 毛梾嫩枝扦插生根過程IAA/ZR的變化

3 結(jié)論與討論

植物生長調(diào)節(jié)劑種類、濃度以及二者交互作用均對毛梾嫩枝扦插生根有極顯著的影響，IBA2000 mg/L效果最佳，處理后插穗的生根率為67.33%、平均根數(shù)為8.33根、根表面積41.52 cm2、根體積0.53 cm3、平均根直徑1.82 mm、平均根長達(dá)到88.52 mm、根生物量282 mg。不定根的發(fā)生需要較高濃度的IAA，較低濃度的GA3、ZR和ABA，較高水平的IAA/ZR有利于根的發(fā)生。

植物生長調(diào)節(jié)劑能促進(jìn)插穗不定根的發(fā)生，不同植物生長調(diào)節(jié)劑種類及濃度對扦插生根效果的影響有差別[21-24]。在對裸花紫珠(Callicarpanudiflora)、細(xì)子龍(Amesiodendronchinense)、栓皮櫟(Quercusvariabilis)、美國流蘇(Chionanthusvirginicus)、沙生檉柳(Tamarixtaklamakanensis)等樹種的研究中認(rèn)為，IBA促進(jìn)生根作用較其他植物生長調(diào)節(jié)劑強[8,25-28]。也有研究指出較高濃度的IBA更有利于生根[29]，在對崖柏(Thujasutchuenensis)的研究中認(rèn)為IBA2000 mg/L處理后生根率最高[30]，IBA1500 mg/L是灰木蓮(Manglietiaconifera)嫩枝扦插最佳植物生長調(diào)節(jié)劑處理[13]。本試驗綜合各類指標(biāo)得出，IBA2000 mg/L對毛梾嫩枝扦插生根促進(jìn)作用最強，其處理后的插穗生根率、平均根數(shù)、根表面積、根體積、平均根直徑、平均根長和根生物量均最高，這與上述研究結(jié)果相似。但薛利艷等[17]認(rèn)為NAA100 mg/L浸泡1 h有利于毛梾嫩枝扦插生根，有研究指出IBA是長效化合物，在空氣中分解速度慢、毒性小，NAA生理活性高、毒性較IBA大[14,18]，使用NAA100 mg/L浸泡1 h和IBA2000 mg/L速蘸對插穗產(chǎn)生的毒害程度不同，這可能導(dǎo)致試驗結(jié)果不同；本試驗與薛利艷等[17]的試驗在試驗設(shè)計、試驗材料的選取等方面不完全一致，可能會在一定程度上影響試驗結(jié)果，因此在今后的研究中還有待進(jìn)一步比較驗證。本試驗采用的高濃度速蘸方式極大地縮短了處理時間，提高了扦插生產(chǎn)效率，值得借鑒。

插穗內(nèi)激素的動態(tài)平衡調(diào)控著不定根的發(fā)生[15,19]。有研究表明，IAA有利于根原基的誘導(dǎo)，促進(jìn)不定根發(fā)生，其含量高峰與根原基出現(xiàn)的高峰一致，IBA通過促進(jìn)IAA的合成或抑制其分解來維持其含量[20,31]。ZR促進(jìn)細(xì)胞分裂分化，誘導(dǎo)出愈傷組織，IBA會阻礙ZR合成或加速其分解[15,32]。GA3促進(jìn)細(xì)胞伸長[33-34]。ABA會抑制植物生長發(fā)育，生長調(diào)節(jié)劑會影響ABA含量[35]。本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)論相符，本試驗中IBA2000 mg/L處理后，ZR、GA3、ABA不斷降低，一方面是插穗形成愈傷組織消耗了GA3和ZR；另一方面IBA阻礙了ZR、GA3、ABA合成或加速其分解，使其含量在不定根發(fā)生前一直保持較低水平；不定根發(fā)生后ZR、GA3的含量有所升高，是為促進(jìn)細(xì)胞分裂、根系伸長做準(zhǔn)備，隨著根的不斷生長，消耗ZR導(dǎo)致含量下降。IBA2000 mg/L處理后，插穗IAA含量先短暫降低后升高，在不定根開始發(fā)生時含量最高，生根后期含量下降，這可能是因為插穗離體后短期得不到激素供應(yīng)，IAA含量有所降低，但I(xiàn)BA促進(jìn)了IAA的合成，使其含量上升，之后的生根消耗了大量IAA，導(dǎo)致含量下降。此外，內(nèi)源激素之間的相互作用對不定根的產(chǎn)生也有影響，IAA/ZR影響著不定根的發(fā)生，清水對照的IAA/ZR一直處于較低水平，IBA2000 mg/L處理后IAA/ZR在不定根開始發(fā)生時達(dá)到最大，這與IAA/ZR較高時有利于根的發(fā)生，較低時更傾向于形成愈傷組織[36]的結(jié)論一致。

本試驗經(jīng)觀察得出，毛梾扦插生根屬于皮部生根型，生根插穗切口處僅愈合形成膨大愈傷組織，插穗從基部生出不定根，薛利艷等[17]的研究得出相似結(jié)論。由于均未進(jìn)行解剖分析，存在主觀影響，因此在今后的試驗中有待驗證。今后需加強植物生長調(diào)節(jié)劑對插穗內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)分配和酶活性變化的影響研究，以進(jìn)一步支撐植物生長調(diào)節(jié)劑對毛梾扦插生根的促進(jìn)作用。