呂躍東 盧慧穎 張妍妍

（黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150081）

近年來(lái)炭材料在農(nóng)林業(yè)方面的應(yīng)用研究火熱，它既可以促進(jìn)種子萌發(fā)，又可以促進(jìn)植物的根部生長(zhǎng)發(fā)育。而石墨烯作為炭材料中的佼佼者，已成為這其中主要的研究對(duì)象。石墨烯嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是只有一個(gè)碳原子厚度的六邊形二維（2D）原子晶體材料。但由于它在強(qiáng)度、硬度、彈性、電子遷移率和熱導(dǎo)率等方面的性能優(yōu)于一般材料，因此引起了科學(xué)界的普遍關(guān)注，目前主要應(yīng)用于傳感器、電容器、納米電子和復(fù)合材料等技術(shù)領(lǐng)域。

石墨烯及其衍生物對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響也是顯著的，但相關(guān)研究報(bào)道均為農(nóng)作物方面，而在林業(yè)研究方面涉獵較少，國(guó)內(nèi)鮮有關(guān)于石墨烯在林木生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育各階段是否存在促進(jìn)作用的相關(guān)研究。

山杏（Armeniaca sibirica），薔薇科，是亞洲地區(qū)特有的生態(tài)經(jīng)濟(jì)型樹(shù)種，因其根系發(fā)達(dá)，喜光，抗逆性強(qiáng)，具有優(yōu)良的防風(fēng)固沙、保持水土、改良土壤功能和重要的觀賞價(jià)值，同時(shí)山杏具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，山杏油、杏仁蛋白、苦杏仁等廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品及航空航天等領(lǐng)域。綜上，山杏是不可多得的集生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益于一體的重要生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹(shù)種。

本研究采用山杏組培苗為試驗(yàn)材料，研究不同濃度梯度氧化石墨烯處理后，與生長(zhǎng)素IBA 之間的交互作用下，對(duì)山杏生根率的影響，以期篩選出山杏組培最適生根培養(yǎng)基組合，為山杏組織培養(yǎng)技術(shù)體系的建立提供技術(shù)支撐，為氧化石墨烯在植物生長(zhǎng)應(yīng)用方面奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所速生林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存的山杏組培苗作為試驗(yàn)材料，組培苗來(lái)自黑龍江省齊齊哈爾龍江縣1~2 年生無(wú)病蟲害生長(zhǎng)健壯的山杏枝條，采集其帶腋芽莖段作為外植體。氧化石墨烯由山西大同大學(xué)提供。

1.2 試驗(yàn)方法

將不同質(zhì)量濃度的氧化石墨烯分別添加到山杏生根培養(yǎng)基(MS)中并高溫滅菌，與未添加氧化石墨烯的生根培養(yǎng)基為對(duì)照組。

剪取高約2.0 cm 左右的山杏繼代苗，分別接種于MS+NAA0.02 mg/L+IBA（0.1、0.5、1.0、1.5、2.0）mg/L+石墨烯（0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0）mg/L 的培養(yǎng)基中，進(jìn)行生根培養(yǎng)。

以上培養(yǎng)基均加蔗糖20g/L、瓊脂5.5 g/L，pH5.8。每個(gè)處理接種10 瓶，每瓶5 個(gè)單株，3 次重復(fù)，培養(yǎng)溫度為24~28℃，光源采用日光燈，光強(qiáng)為3 000 lx，光照時(shí)間10 h/黑暗14 h，培養(yǎng)50 d 后調(diào)查生根狀況。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所得數(shù)據(jù)采用Excel 軟件和SPSS13.0 分析軟件，進(jìn)行方差分析及多重比較分析。

2 結(jié)果與討論

山杏試管苗經(jīng)過(guò)生根培養(yǎng)，50 d 后調(diào)查其生根率。由表1 可以看出，添加氧化石墨烯時(shí)，山杏的生根率明顯高于未添加石墨烯的生根率，另外生長(zhǎng)素類型與生長(zhǎng)素濃度交互效應(yīng)是顯著的。當(dāng)石墨烯濃度低于2 mg/L 時(shí)，山杏不定根的生根率高于對(duì)照組，但由于氧化石墨烯釋放的營(yíng)養(yǎng)離子較少，植物表現(xiàn)為生長(zhǎng)較遲緩；當(dāng)氧化石墨烯濃度高于2 mg/L時(shí)，山杏不定根的生根率呈現(xiàn)隨石墨烯濃度的增加而降低的趨勢(shì)，并且組培苗粗壯，葉片較綠，長(zhǎng)勢(shì)較好；當(dāng)氧化石墨烯濃度高于4 mg/L 時(shí)，氧化石墨烯濃度過(guò)高導(dǎo)致其釋放的營(yíng)養(yǎng)離子較多，以致山杏不定根表面離子濃度過(guò)大，造成了山杏不定根的細(xì)胞失水過(guò)大，反而嚴(yán)重抑制了山杏不定根的發(fā)育，此時(shí)，山杏不定根生根率明顯下降，甚至低于對(duì)照。綜上，從試驗(yàn)結(jié)果可以直觀得出，山杏最適生根培養(yǎng)基為MS+IBA0.5mg/L+NAA0.02mg/L+石墨烯2.0 mg/L，此時(shí)生根率最高，可達(dá)94.5%。

表1 不同激素組合及石墨烯濃度對(duì)山杏生根率影響

表2 不同激素組合及石墨烯濃度方差分析

表3 不同激素對(duì)山杏生根率影響多重比較

表4 不同石墨烯濃度對(duì)山杏生根率影響多重比較

方差分析結(jié)果：不同IBA 濃度和石墨烯濃度對(duì)山杏生根率影響差異顯著（Sig.＜0.05），二者交互作用對(duì)生根率的影響差異不顯著（Sig.＞0.05）。經(jīng)多重比較得知，IBA 濃度為0.1 mg/L 和1.5 mg/L 下，生根率差異不顯著；石墨烯濃度為1 mg/L 和3 mg/L下生根率差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)設(shè)定的氧化石墨烯處理濃度范圍內(nèi)，氧化石墨烯處理后與生長(zhǎng)素IBA 產(chǎn)生交互效應(yīng)，在添加氧化石墨烯的試驗(yàn)組生根率均明顯高于未添加石墨烯的對(duì)照組生根率。原因可能是，氧化石墨烯可以吸附組織培養(yǎng)基中游離的無(wú)機(jī)鹽離子，在培養(yǎng)基的內(nèi)部就形成了一定的電勢(shì)差。這種電勢(shì)差導(dǎo)致植物表面細(xì)胞內(nèi)部的電勢(shì)比較低，而氧化石墨烯表面的電勢(shì)卻較高。電勢(shì)能因遵循由高到低的規(guī)律，從而氧化石墨烯有效地促進(jìn)了山杏不定根對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，有助于山杏組培苗的生長(zhǎng)發(fā)育。

選擇適宜的氧化石墨烯和生長(zhǎng)素IBA 濃度，可以有效地促進(jìn)山杏組培苗生根生長(zhǎng)。結(jié)果表明，氧化石墨烯濃度為2 mg/L 、IBA 濃度為0.5 mg/L時(shí)，為最適生根濃度，山杏最適生根培養(yǎng)基組合為MS+IBA0.5 mg/L+NAA0.02 mg/L+石墨烯2.0 mg/L，生根率為94.5%，此時(shí)，山杏組培苗生根較快，根系較粗壯，不定根數(shù)明顯增加，同時(shí)，組培苗葉片顏色較綠，苗高參照于對(duì)照組也有顯著變化。