仙人掌嫁接成活原理的初步探究

　　【摘要】本研究通過對仙人指和仙人掌進(jìn)行顯微觀察，確定了其形成層的位置；將仙人指作為接穗嫁接在仙人掌的髓部、刺座、形成層處，對其成活率進(jìn)行比較研究；對砧木與接穗接合部位進(jìn)行解剖觀察研究；初步探究了仙人掌嫁接成活的原理。試驗(yàn)結(jié)果顯示，嫁接于刺座成活率最高，髓部次之，形成層最低。解剖結(jié)構(gòu)觀察表明，嫁接于刺座、形成層，接穗與砧木的維管組織是接通的；嫁接于髓部，接穗與砧木的維管組織并沒有接通。本文對其成活原理進(jìn)行了討論。
　　【關(guān)鍵詞】仙人掌　仙人指　形成層　刺座　髓
　　
　　一、引言
　　
　　初中的勞技課上，在學(xué)習(xí)仙人指嫁接時，老師告訴我們應(yīng)該把接穗嫁接在仙人掌的形成層處，而形成層在仙人掌的維管束中，還給我們看了用紅墨水染紅的仙人掌輸導(dǎo)組織的位置?？墒?，一些同學(xué)把接穗嫁接在形成層處，接穗沒有成活；而有些同學(xué)將接穗嫁接在了仙人掌的髓部，接穗也沒有萎蔫。這個結(jié)果令我增加了對仙人掌嫁接的好奇與關(guān)注。
　　通過查閱資料，我了解到用仙人掌作為砧木嫁接已經(jīng)成為普遍使用的方法。許多學(xué)者對仙人掌嫁接的刀法、切口的位置、角度、接合面長度等都進(jìn)行了對比和分析；對嫁接的基本操作也進(jìn)行了介紹，有學(xué)者認(rèn)為形成層在維管束中間，無論用哪種嫁接方法，砧木與接穗之間的維管束必須對正，至少有部分重疊，理想情況是切面能完全重疊。還有學(xué)者認(rèn)為，在砧木的側(cè)面或正面選擇有刺座(仙人掌的莖節(jié))的部位，以刺座為中心，縱切切口；削接穗時露出維管束，接穗維管束要貼近刺座。
　　
　　
　　但所有資料都沒有用仙人掌的顯微結(jié)構(gòu)圖說明形成層的具體位置。沒有對仙人掌嫁接成活的原理進(jìn)行闡述，也沒有用試驗(yàn)結(jié)果證明這種嫁接方法的優(yōu)越；這不禁讓我產(chǎn)生了疑問。仙人掌的顯微結(jié)構(gòu)究竟是什么樣子的?仙人掌嫁接成活的原理究竟是什么呢?
　　本研究通過對仙人指(Schlumbergera bridge-sii)和仙人掌(Opuntia di~enii)進(jìn)行顯微觀察，確定了形成層的位置；分別將仙人指作為接穗嫁接在仙人掌的髓部、刺座及形成層處，對其成活率進(jìn)行比較研究；對砧木接穗接合部位進(jìn)行解剖觀察研究；初步探究了仙人掌嫁接成活的原理。
　　
　　
　　本研究填補(bǔ)了對仙人掌嫁接成活的原理研究的空白，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，對于提高仙人掌嫁接效率，節(jié)省成本等方面都有著重要的意義。
　　
　　二、材料、方法與過程
　　
　　1　試驗(yàn)材料
　　仙人掌(Opuntia dillenii)，仙人掌科，仙人掌屬，為多年生多漿草本植物。多盆栽，用作嫁接蟹爪蓮和仙人指的砧木。 仙人指(Schlumbergera bridgesii)，仙人掌科，仙人指屬。為多年生肉質(zhì)植物。仙人指可用于扦插、嫁接或播種繁殖。嫁接以春秋為宜，砧木一般選用仙人掌或量天尺(Hylocereus unda-tus)。
　　2　試驗(yàn)方法
　　(1)試驗(yàn)材料的顯微結(jié)構(gòu)觀察
　　徒手切片法觀察仙人掌、仙人指的顯微結(jié)構(gòu)，觀察其形成層的位置。
　　(2)嫁接試驗(yàn)
　?、偌藿釉囼?yàn)方法
　　分別將仙人指作為接穗嫁接在仙人掌的髓部、刺座及形成層處，對其成活率進(jìn)行比較研究。
　　②嫁接試驗(yàn)過程
　　砧木：2年生健壯的仙人掌。
　　接穗：保留2個莖節(jié)的健壯的仙人指。接穗從老株上剪取，隨剪隨嫁接。
　　90株仙人掌分成A1、A2、A3三組，每組30株，并將每盆仙人掌貼上標(biāo)簽(以A1組為例：AI-1、A1-2、A1-3…A1-29、A1-30)；將解剖刀用酒精消毒后進(jìn)行嫁接，各組接穗處理及砧木切口位置如表1所示，嫁接方法如圖1所示。
　　嫁接后統(tǒng)一水肥管理。定期觀察接穗的成活情況，是否腐爛、萎蔫、直立、長出新莖節(jié)，并記錄。 　(3)解剖結(jié)構(gòu)觀察 ?、俳馄式Y(jié)構(gòu)觀察方法 　保留砧木與接穗貼合部分，進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)觀察。 ?、诮馄式Y(jié)構(gòu)觀察過程 　每組切取成活材料，下端置于濃度為20％的稀釋紅墨水中，放在陽光充足處；使紅墨水對導(dǎo)管進(jìn)行染色，2小時后取出備用；保留砧木與接穗貼合部分，進(jìn)行解剖結(jié)構(gòu)觀察。
　　將每個樣本的接合處的皮層削去，剖至維管束處，直到觀察到接合處仙人掌和仙人指導(dǎo)管的分布及染色情況。觀察仙人掌和仙人指的導(dǎo)管是否已溝通，砧木與接穗的導(dǎo)管是否接合，稀釋紅墨水能否進(jìn)入接穗的木質(zhì)部。
　　
　　三、結(jié)果與分析
　　
　　1　試驗(yàn)材料的顯微結(jié)構(gòu)
　　如圖所示，仙人掌(圖2)和仙人指(圖3)的維管束位于皮層和髓部之間，并排成一圈。其維管束為外韌維管束，韌皮部與木質(zhì)部之間有束中形成層，維管束之間有束間形成層。形成層是分生組織，能夠進(jìn)行細(xì)胞分裂，向外分化產(chǎn)生新的韌皮部。向內(nèi)分化產(chǎn)生新的木質(zhì)部。木質(zhì)部中的導(dǎo)管運(yùn)輸水分和無機(jī)鹽。韌皮部的篩管運(yùn)輸有機(jī)營養(yǎng)。 　2　嫁接試驗(yàn)結(jié)果 　通過兩個月的觀察，統(tǒng)計了各組嫁接后接穗直立率(見表2)及萌發(fā)新莖節(jié)率(見表3)。
　　試驗(yàn)結(jié)果顯示：仙人指嫁接于仙人掌的刺座位置(A2組)其成活率最高，接穗直立率為86.67％，接穗萌發(fā)新莖節(jié)率為60％；仙人指嫁接于仙人掌髓部(A1組)成活率次之，接穗直立率為80.00％，接穗萌發(fā)新莖節(jié)率為30.00％；仙人指接于仙人掌的形成層部(A3組)成活率最低，接穗直立率為60.00％，接穗萌發(fā)新莖節(jié)率為20.00％。 (見圖4)
　　從接穗的生長變化趨勢上看，仙人指嫁接于仙人掌的刺座位置(A2組)最穩(wěn)定，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度最快，從嫁接日到最后觀察日，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的株數(shù)占直立株數(shù)的69.23％；仙人指嫁接于仙人掌髓部(A1組)其接穗直立株數(shù)呈逐漸下降的趨勢，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度相對緩慢，從嫁接日到最后觀察日，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的株數(shù)占直立株數(shù)的37.50％；仙人指接于仙人掌的形成層部(A3組)在嫁接后第2周接穗直立株數(shù)急劇下降，之后趨于穩(wěn)定，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度慢，從嫁接日到最后觀察日，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的株數(shù)占直立株數(shù)的33.33％。 (見圖5)
　　3　解剖結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果
　　仙人指嫁接于仙人掌髓部(A1組)結(jié)果如圖6-1、圖6-2和圖6-3所示。
　　通過解剖結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，本組樣本仙人掌的導(dǎo)管被紅墨水染成紅色，而仙人指的導(dǎo)管并沒有被染色(見圖6-1)，說明接穗與砧木的維管組織并沒有接通。當(dāng)樣本在紅墨水中浸泡時間延長。直到仙人掌的髓部薄壁細(xì)胞都染為紅色，仙人指的導(dǎo)管才呈現(xiàn)紅色(見圖6-2)，說明仙人指是靠在仙人掌髓部吸收水和無機(jī)鹽來存活的。這種方式吸收效率不高，這正是其接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度相對緩慢原因。
　　有些樣本雖然能夠較長時間(2個月)地保持直立狀態(tài)，但最終并不一定能夠成活，因?yàn)榫S管組織沒有接通，在嫁接部位內(nèi)部有時會出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象(見圖6-3)，由此導(dǎo)致接穗直立株數(shù)呈逐漸下降的趨勢。
　　仙人指嫁接于仙人掌的刺座位置(A2組)結(jié)果如圖7-1、圖7-2圖7-3和圖7-4所示。
　　仙人掌的掌片是其變態(tài)的肉質(zhì)莖，其葉變態(tài)為刺，刺座就是其節(jié)，此處為維管束網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)(見圖7-1、圖7-2)。通過解剖結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，本組樣本仙人掌的導(dǎo)管被紅墨水染成紅色，仙人指的導(dǎo)管也被染色，并能夠清楚地看到接穗與砧木的維管組織是接通的(見圖7-3、圖7-4)。維管組織接通，接穗吸收水分和元機(jī)鹽的效率高，因此這種嫁接方法成活率高且最穩(wěn)定，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度最快。
　　仙人指接于仙人掌的形成層部(A3組)結(jié)果如圖8-1、圖8-2和圖8-3所示。
　　通過解剖結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，本組成活的樣本仙人掌的導(dǎo)管被紅墨水染成紅色。仙人指的導(dǎo)管也被染色，并能夠清楚地看到接穗與砧木的維管組織是接通的(見圖8-2、圖8-3)。本組嫁接的部位是在仙人掌的皮層與髓部之間的形成層，仙人掌的皮層較薄，在嫁接初期維管組織沒有接通之前，很容易失水變干(見圖8-1)，本組在嫁接后第2周接穗直立株數(shù)急劇下降，之后趨于穩(wěn)定，正是以上原因造成的。
　　
　　四、成果
　　
　　仙人指嫁接于仙人掌的刺座位置(A2組)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，此方法成活率最高且最穩(wěn)定，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度最快。解剖結(jié)構(gòu)觀察表明，接穗與砧木的維管組織是接通的。其成活原理是，砧木仙人掌的刺座就是它的節(jié)，是側(cè)芽的著生部位，此處植物激素(能促進(jìn)細(xì)胞分裂)較多，并且刺座處是維管束網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，維管束中有束中形成層(分生組織)：削接穗仙人指時。要露出維管束，即其形成層的位置。仙人指嫁接于仙人掌的刺座，使接穗和砧木的形成層緊密貼合，在植物激素的促進(jìn)下進(jìn)行細(xì)胞分裂，形成愈傷組織，分化出新的木質(zhì)部和韌皮部，維管組織接通，接穗成活。
　　仙人指嫁接于仙人掌髓部(A1組)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，此方法接穗直立率高但呈逐漸下降的趨勢，樣本接穗雖然能夠較長時間(2個月)地保持直立狀態(tài)，但最終并不一定能夠成活，接穗萌發(fā)新莖節(jié)的速度相對緩慢。解剖結(jié)構(gòu)觀察表明，接穗與砧木的維管組織并沒有接通。其成活原理是。砧木仙人掌的髓部薄壁細(xì)胞保持水分的能力很強(qiáng)，接穗仙人指是靠在仙人掌髓部吸收水和無機(jī)鹽來存活的。這種方式吸收效率不高，因此接穗生長緩慢，不易萌發(fā)新莖節(jié)。因?yàn)榫S管組織沒有接通，在嫁接部位內(nèi)部有時會出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象。
　　仙人指接于仙人掌的形成層部(A3組)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，此方法在嫁接后第2周接穗直立株數(shù)急劇下降。之后趨于穩(wěn)定。解剖結(jié)構(gòu)觀察表明，本組成活的樣本接穗與砧木的維管組織是接通的。其成活原理是，砧木仙人掌的形成層與接穗仙人指的形成層緊密貼合，細(xì)胞分裂形成愈傷組織。分化出新的木質(zhì)部和韌皮部，維管組織接通，接穗成活。本組嫁接的部位是在仙人掌的皮層與髓部之間的形成層。仙人掌的皮層較薄，在嫁接初期維管組織沒有接通之前，很容易失水變干，導(dǎo)致嫁接失敗。
　　專家點(diǎn)評
　　本文在對仙人指和仙人掌進(jìn)行顯微觀察和砧木與接穗結(jié)合部位解剖觀察的基礎(chǔ)上．對不同嫁接部位成活率進(jìn)行了比較研究。研究方法、技術(shù)路線科學(xué)合理，實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)謹(jǐn)，論文撰寫格式規(guī)范?？梢钥闯鲈谡麄€研究過程中，小作者在實(shí)驗(yàn)觀察、科研論文寫作等方面都得到了很好的鍛