紅錐嫩枝扦插生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)的變化

郝海坤　王旭軍　曹艷云等

摘要：從一年生紅錐（Castanopsis hystix）母株上剪取嫩枝作插穗，研究其扦插生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化。結(jié)果表明，紅錐嫩枝扦插生根過程中插穗基部的可溶性糖含量呈升高-降低的變化趨勢，淀粉含量呈降低-升高-降低的的變化趨勢，蛋白質(zhì)含量呈緩慢升高-急劇降低-急劇升高的變化趨勢，氮素含量呈緩慢上升的變化趨勢，C/N呈下降-上升-下降的變化趨勢。紅錐插穗扦插后0～18 d是生根的重要時期，愈傷組織和不定根原始體的誘導(dǎo)都在這一階段進行，葉面噴施適量的蔗糖可促進根原始體的形成。

關(guān)鍵詞：紅錐（Castanopsis hystix）；嫩枝扦插；生根；營養(yǎng)物質(zhì)

中圖分類號：S792.17；S615 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）19-4749-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.023

Absract：Castanopsis hystrix softwoods were used as material to study the changes of nutrients contents in its rooting process of cutting. The results showed that， during the rooting process of C. hystrix softwood cutting， in the base of cutting slips， the soluble sugar content changed with the changing trend of increasing first and then decreasing， and the starch content descended first and then ascended and descended at last. The protein content slowly increased first and then sharply decreasing and sharply increasing in the end. The N content slowly increased. The C/N ratio decreased first and then increased and decreased at last. Its the important period of cutting slips rooting in 0～18 d after cutting. Callus and adventitious root primitive body would be induced， the growth of adventitious root primitive body could be promoted by spray saccharose in the meantime.

Key words： Castanopsis hystrix； softwoods cutting； rooting； nutrient

紅錐（Castanopsis hystix）為殼斗科（Fagaceae）栲屬（Castanopsis）常綠喬木，是高效多用途樹種。紅錐結(jié)實受氣候影響，大小年現(xiàn)象明顯[1，2]，果實成熟后若采收不及時，易受象實蟲鉆蛀和老鼠危害，紅錐種子屬頑拗型種子，易因失水干燥而喪失發(fā)芽力，極不耐貯藏，這些都影響了紅錐的良種培育和推廣。只有進行無性繁殖才能較好地解決這些問題，而扦插繁殖因周期短、技術(shù)設(shè)備簡單、成本低在林木育種中得到廣泛應(yīng)用。嫩枝扦插由于是取伐樁基部萌條作插穗，插穗生理年齡較小，扦插較易成活。關(guān)于樹木扦插繁殖的研究主要集中在兩個方面，一是提高插穗成活率的技術(shù)措施，紅錐嫩枝扦插已有國家發(fā)明專利和報道[3]，二是扦插生根機理，但紅錐尚未見這方面的報道。

插穗不定根的形成需要大量營養(yǎng)物質(zhì)的參與，粗壯、營養(yǎng)狀況良好的插穗更易于生根。碳水化合物和氮素化合物不但是插穗生根前維持其生長的重要能源，也是生根過程中能量的來源。研究表明，插穗中的可溶性糖和氮素含量豐富有利于生根[4，5]，C/N（可溶性總糖與淀粉之和/總氮）比值高的插穗更容易生根[6-9]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)與植物的形態(tài)發(fā)生有關(guān)，其有調(diào)節(jié)細胞生長和分化的功能，又是細胞原生質(zhì)的主要組成部分，而且貯藏蛋白是植物生長發(fā)育必需的物質(zhì)。為此，于2013年7月進行了紅錐嫩枝扦插試驗，研究其生根過程中插穗可溶性糖、淀粉、全氮、C/N和可溶性蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)的變化，以探明插穗營養(yǎng)物質(zhì)對紅錐不定根形成的響應(yīng)，為紅錐高效扦插繁殖利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在廣西林業(yè)科學(xué)研究院苗圃內(nèi)進行。往年的試驗結(jié)果表明，南寧市7～8月積溫最大，紅錐扦插生根最快，生根率最高，不作處理的插穗生根率比經(jīng)過激素處理的要高，所以選擇7月進行本次試驗。2013年7月14日從一年生母株上選取生長健壯、長15～20 cm、頂芽轉(zhuǎn)綠的半木質(zhì)化枝條作插穗。

1.2 方法

剪取插穗后，將插穗基部重新修剪一次，使剪口呈楔形，剪除基部2～3 cm以下的葉片，修剪好的插穗置于清水中，待全部插穗修剪完畢，把插穗從清水中撈出，滴干水，基部用敵克松1 000倍稀釋液浸泡10 min，然后扦插在以黃心土作基質(zhì)的容器杯里，澆透水后，噴多菌靈800倍稀釋液，覆蓋塑料薄膜，再在薄膜上面蓋80%遮光度的遮陽網(wǎng)。扦插后每隔3 d進行1次外部形態(tài)觀察，分別記錄愈傷組織出現(xiàn)期、不定根出現(xiàn)期和發(fā)生的部位。

扦插后定期抽取插穗進行試驗，取樣時間分別是插后第0、6、9、12、15、18、21、23天（第23天取的是不定根已突破表皮的插穗），共取樣8次，每次取50株插穗。取樣后立即放入冰盒帶回實驗室，用蒸餾水洗凈，濾紙吸干，剝?nèi)〔逅牖? cm以下的皮部剪碎（第23天的插穗先去掉不定根再剝?nèi)∑げ浚?，稱取樣品，每份0.15 g左右，每個指標(biāo)測定3份樣品。將稱好的樣品用液氮速凍30 min，最后置于-80 ℃超低溫冰箱保存。11月從超低溫冰箱中取出樣品進行營養(yǎng)物質(zhì)含量測定?？扇苄蕴呛偷矸酆康臏y定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白質(zhì)含量的測定采用考馬斯亮蘭G-250法，總氮含量的測定采用凱氏定氮法。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)分析中的匯總和多重比較（S-N-K法）均使用統(tǒng)計分析軟件SPSS 19.0完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅錐插穗外部形態(tài)觀察

紅錐在扦插后第9天插穗基部表皮出現(xiàn)唇形突起的皮孔，第12天插穗切口開始出現(xiàn)乳白色愈傷組織，第15天不定根開始從插穗基部突破皮層，第21天插穗基部皮孔非常發(fā)達，第23天生根率達16.1%，第42天生根率達87.2%，第60天生根基本結(jié)束，生根率達92.5%。

切口基部愈傷組織極度發(fā)達，膨大堆積的插穗極少有不定根生成，或只生成1條細弱的不定根，受到觸碰極易脫落；不定根生成較早、較多的插穗只有少許的愈傷組織；不定根可在插穗基部2.0 cm范圍內(nèi)發(fā)生，絕大多數(shù)發(fā)生在基部1.0 cm范圍內(nèi)，一般有2～7條根。在不定根突破皮層以前，插穗沒有抽生新芽。

2.2 可溶性糖和淀粉含量的變化

紅錐嫩枝扦插后可溶性糖含量先升高后降低。0～12 d可溶性糖含量維持在一個比較穩(wěn)定的水平，12 d后快速上升，18 d達到峰值，18 d后快速下降（圖1）。多重比較可知，扦插后第15天可溶性糖含量極顯著高于15 d以前，18 d極顯著高于15 d以前和21 d以后， 23 d不定根突破表皮時，含量與21 d沒有顯著差異。

淀粉含量在扦插后先降低后升高，最后又降低，變化幅度小于可溶性糖。0～12 d淀粉含量緩慢下降，與可溶性糖含量的變化剛好相反，12 d跌至谷值，12 d后緩慢上升，18 d達到一個較高值后又開始下降（圖2）。多重比較可知，扦插后12 d淀粉含量極顯著低于0 d和23 d的。

插穗扦插后0～12 d細胞脫分化，愈傷組織開始形成，細胞呼吸作用增強，這些都需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，這時可溶性糖含量能保持在相對穩(wěn)定的水平，是由于此時淀粉水解酶活性明顯增強，淀粉被淀粉酶水解為可溶性糖[10]，從而補充原有可溶性糖的消耗。扦插后12～18 d，插穗上葉片貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)向下轉(zhuǎn)移[11]，葉片逐漸恢復(fù)光合作用[10]，愈傷組織大量形成，能夠吸收水分和營養(yǎng)，所以淀粉含量出現(xiàn)回升態(tài)勢，可溶性糖則繼續(xù)上升，直至達到高峰，為不定根原始體的誘導(dǎo)和不定根的形成提供充足的能量。大量不定根產(chǎn)生后，消耗大量的可溶性糖，可溶性糖含量快速下降至接近扦插前的水平，并在不定根突破表皮后基本保持不變，這與前人[12-14]的研究結(jié)果一致。

2.3 可溶性蛋白質(zhì)含量的變化

紅錐嫩枝扦插后可溶性蛋白質(zhì)含量先升高后下降，最后又升高。0～12 d內(nèi)維持在一個比較穩(wěn)定的水平，12 d后快速上升，15 d達到峰值，15 d后急速下降， 18 d跌至谷值，18 d后又急速上升，21 d后基本保持不變（圖3）。多重比較可知，扦插后15 d可溶性蛋白質(zhì)含量極顯著高于9、18、21和23 d，18 d的可溶性蛋白質(zhì)含量最低，極顯著低于其他時間。

雖然可溶性蛋白質(zhì)只占蛋白質(zhì)的一部分，但是不定根形成過程能吸收利用的主要是可溶性蛋白質(zhì)，它是細胞原生質(zhì)的主要組成成分，同時具有調(diào)節(jié)細胞生長和分化的功能。紅錐嫩枝扦插前期蛋白質(zhì)含量變化較小，且有一個積累過程，可能是插穗利用自身含有的物質(zhì)合成少量的可溶性蛋白質(zhì)[11]，之后愈傷組織和根原始體的發(fā)生和發(fā)育都需要大量的蛋白質(zhì)參與，蛋白質(zhì)含量快速下降，生根后期隨著對蛋白質(zhì)的消耗減少，蛋白質(zhì)含量逐漸回升至接近扦插前的水平，并且在不定根突破表皮后仍保持不變，可見插穗自身能夠調(diào)節(jié)可溶性蛋白質(zhì)含量維持在一個相對穩(wěn)定的水平。

2.4 全氮含量和C/N的變化

紅錐嫩枝扦插后全氮含量呈逐漸升高的變化趨勢，變化幅度小于可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白質(zhì)[15，16]。0～15 d內(nèi)維持在一個比較穩(wěn)定的水平，15 d后開始上升，23 d達到高峰（圖4）。多重比較可知，扦插后23 d的全氮含量最高，極顯著高于0～15 d和23 d，其次是18 d。

紅錐插穗在生根過程中全氮含量總體呈上升趨勢，與山杏和較易生根型日本落葉松無性系相同[15，17]，生根前期變化不大，生根后期上升明顯，并在不定根突破表皮后達到高峰。多數(shù)研究認(rèn)為，插穗在生根過程中全氮含量總體呈降低趨勢，低氮條件更有利于插穗生根，而利用生長激素處理插穗能夠降低全氮含量，提高扦插生根率[8，15，16，18，19]。但是敖紅等[5]對長白落葉松的研究結(jié)果是氮素含量豐富有利于生根，張芹等[20]的研究也認(rèn)為在一定范圍內(nèi)全氮含量愈高對生根愈有利。根原始體的發(fā)端和生長需要氮素合成核酸和蛋白質(zhì)，所以插穗內(nèi)必須保持一定水平的氮素含量才能順利生根，有研究者提出了最低氮素臨界水平的概念[9，16]，即低于臨界水平根原始體發(fā)端受到抑制，此時如增加氮素供應(yīng)可促進生根。

紅錐嫩枝扦插后C/N先降低后升高，最后又降低[19，21]。0～12 d緩慢下降，12 d達到谷值，之后又緩慢上升，18 d達到小峰值后又快速下降（圖5）。多重比較可知，扦插0 d和18 d C/N最高，顯著高于6 d、9 d、12 d、21 d和23 d；23 d的C/N最低；12 d的C/N顯著低于0 d、15 d和18 d。

紅錐插穗C/N在扦插前最高，其次是在扦插后18 d，在不定根突破表皮后最低，其次是在扦插后12 d，可見扦插后12 d和18 d是兩個關(guān)鍵的時間點，12 d以前主要是愈傷組織和不定根原始體的誘導(dǎo)，12～18 d主要是不定根的形成和伸長，18 d以后不定根突破表皮。在不定根突破表皮后C/N降至最低的主要原因是此時插穗基部的可溶性糖和淀粉含量均比較低，而全氮含量卻是最高的。有研究表明C/N高有利于插條生根[9，15，18，21]，但是也有研究認(rèn)為C/N在一定程度上可以反映生根率的高低，但不能完全作為生根難易的指標(biāo)[5，17]?？梢奀/N與不定根生成的關(guān)系十分復(fù)雜，有待進一步研究。

3 小結(jié)與討論

紅錐嫩枝扦插生根過程中插穗基部的可溶性糖含量呈升高-降低的變化趨勢，淀粉含量呈降低-升高-降低的的變化趨勢，蛋白質(zhì)含量呈緩慢升高-急劇降低-急劇升高的變化趨勢，氮素含量呈緩慢上升的變化趨勢，C/N呈下降-上升-下降的變化趨勢。

紅錐插穗扦插后0～18 d是生根的重要時期，愈傷組織和不定根原始體的誘導(dǎo)都在這一階段進行，這一過程需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，而插穗在生根以前無法從土壤中吸收營養(yǎng)，所以培養(yǎng)健壯的插穗是提高扦插成活率的第一要素?？扇苄蕴鞘巧匦璧闹饕獱I養(yǎng)物質(zhì)，淀粉是植物組織自身的儲藏物質(zhì)，在不定根的形成過程中水解形成可溶性糖，供給生根所需的營養(yǎng)和能量[9]。在插后18 d以前，葉面噴施適量的蔗糖可促進根原始體的形成，在18 d以后，葉面噴施適量的尿素或其他氮肥有利于不定根的生成和伸長。在插穗生根過程中，插穗上葉片的營養(yǎng)物質(zhì)也可以轉(zhuǎn)移到插穗基部的韌皮部[11]， 很好地補充不定根生成過程中對營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，同時葉片還能恢復(fù)光合作用，制造養(yǎng)分，所以扦插時插穗適當(dāng)保留葉片有利于生根。

多年的扦插試驗表明，在7月進行扦插，即使用清水處理的插穗也能獲得92%以上的生根率，比使用外源激素處理的插穗生根率稍高一些，可能是因為適宜的生長溫度有利于插穗體內(nèi)淀粉酶活力增強，加快儲藏的淀粉向可溶性糖的轉(zhuǎn)化速度，同時插穗的內(nèi)源激素水平和各種酶活性也比較高，另外紅錐插穗在生根前基本不抽生新芽，對營養(yǎng)的消耗降低到最低水平。多數(shù)研究[8，15，16，19]表明，經(jīng)過外源激素的處理，插穗內(nèi)的可溶性糖和蛋白質(zhì)含量明顯高于對照，淀粉和全氮含量明顯低于對照。王小玲等[16]的研究認(rèn)為，四倍體刺槐經(jīng)過IBA處理的插穗可溶性糖含量達到高峰的時間較對照明顯提早，淀粉含量下降的速度大于對照。在不同的時間扦插紅錐，外源激素對插穗不定根的生成影響如何，應(yīng)該如何使用外源激素促進紅錐插穗生根，還有待進一步研究。

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