不同扦插日期美人梅嫩枝扦插生根特性及生理生化

董然然，陳瑞丹?

（北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院/花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點實驗室，國家花卉工程技術(shù)研究中心，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室，北京100083）

不同扦插日期美人梅嫩枝扦插生根特性及生理生化

董然然，陳瑞丹?

（北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院/花卉種質(zhì)創(chuàng)新與分子育種北京市重點實驗室，國家花卉工程技術(shù)研究中心，城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室，北京100083）

從美人梅半木質(zhì)化莖段的中上部選取插穗，在2015年5月和8月采用2 500 mg·L-1IBA處理插穗，研究不同扦插日期美人梅生根特性和生根指標(biāo)差異及扦插后不同時期插穗皮部可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉含量和過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的變化。結(jié)果表明，（1）不同季節(jié)美人梅嫩枝扦插生根過程均可分為根的誘導(dǎo)期（0～10 d）、表達(dá)期（10～30 d）和伸長期（30～40 d）3個階段。（2）IBA處理可顯著提高插穗生根率。扦插后，誘導(dǎo)期淀粉與可溶性糖含量上升，可溶性蛋白含量降低，POD活性升高，IAAO活性處于較低水平，有利于誘導(dǎo)根原基的發(fā)育。表達(dá)期，IBA處理能加速淀粉的分解，使POD活性先下降后升高，IAAO活性持續(xù)升高，有利于不定根的表達(dá)。伸長期，IBA處理能使可溶性蛋白含量繼續(xù)增加，POD活性下降，有利于不定根的伸長。（3）扦插時間不同，其內(nèi)源物質(zhì)含量及變化存在差異。5月份插穗內(nèi)可溶性糖含量及3種氧化酶活性在表達(dá)期均高于8月份；整個生根過程中，5月份插穗與8月份插穗的PPO活性變化呈現(xiàn)相反規(guī)律。該研究以5月份IBA處理插穗生根效果較好，可為北方抗寒梅花嫩枝扦插生產(chǎn)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

美人梅；嫩枝扦插；營養(yǎng)物質(zhì)；氧化酶

美人梅（Prunusmume Meiren）為梅花屬（Prunus mume）美人品種群，抗性極強，可耐-30℃低溫，且花大繁茂，果色紅艷，葉色春、夏、秋三季保持亮麗的紫紅色，為優(yōu)良的園林應(yīng)用樹種［1］。目前，北方地區(qū)梅花主要以山桃、山杏為砧木進(jìn)行嫁接繁殖，但繁殖過程中極易出現(xiàn)不親和性的缺陷，從而導(dǎo)致梅株壽命縮短［2］，開花和結(jié)實能力減弱［3］；此外，梅花硬枝扦插生根效果也不理想［4］。嫩枝扦插具有繁殖快、占地少、效率高、成本低等優(yōu)點，已成功應(yīng)用于木本觀賞植物及多種果樹的繁殖，如榆葉梅［5］、李［6］、蘋果［7］、桃［8］等。目前，關(guān)于梅花嫩枝扦插的研究較少，李振堅等［4］研究了基質(zhì)和激素處理對梅花嫩枝扦插生根的影響，發(fā)現(xiàn)采用基質(zhì)泥炭和1 500～2 500 mg·L-1IBA速蘸能提高梅花嫩枝扦插生根率；Mayer等［9］認(rèn)為刻傷插穗基部可增加不定根的數(shù)量；Murai等［10］研究發(fā)現(xiàn)，在日本靜岡地區(qū)梅花嫩枝扦插適宜時間為6月初至8月初，但關(guān)于北京地區(qū)扦插時間對插穗生根的影響，至今未見報道。結(jié)合其他多種木本植物嫩枝扦插適宜時間的研究［11-13］，植物最適扦插時間受品種、地域等多種因素影響，綜合來講，以5月中旬至7月上旬進(jìn)行扦插生根率與生根品質(zhì)較好，8月以后生根效果較差。

研究表明碳水化合物和含氮化合物是促進(jìn)插穗生根、生長的重要能源物質(zhì)［14］，過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）與植物不定根的發(fā)生和生長有著密切的關(guān)系［15］。其中，可溶性糖是不定根發(fā)生所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，淀粉則是通過轉(zhuǎn)化為糖而起作用［16］，可溶性蛋白是扦插生根過程中主要利用的含氮化合物［17］；POD被視為生根力的標(biāo)志之一［18］，它能夠參與生長素的分解和細(xì)胞壁的合成［19］；PPO能直接控制酚類物質(zhì)的合成，并能催化酚類物質(zhì)與IAA形成IAA-酚酸復(fù)合物［20］，使其作為生根輔助因子影響根原基的誘導(dǎo)和發(fā)育［21］；IAAO是含鐵的血紅蛋白，能分解IAA，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的IAA水平，從而影響生根［22］。

本研究以美人梅半木質(zhì)化莖段的中上部為材料，研究美人梅不同扦插日期嫩枝扦插生根特性和生根指標(biāo)差異及扦插后不同時期插穗內(nèi)生理生化變化，以期明確美人梅嫩枝扦插生根機理，為北方抗寒梅花嫩枝扦插生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以北京林業(yè)大學(xué)梅菊圃（116°04′E，40°00′N）3年生美人梅嫁接苗為材料，選取半木質(zhì)化嫩枝為插穗，在北京林業(yè)大學(xué)梅菊圃溫室中進(jìn)行扦插。

1.2 扦插床的建立

插床長約5 m，寬約2.5 m，插床周圍用0.5 m高的無紡布圍合，以保持空氣濕度。插床下層為干凈礫石，中層為10 cm厚的干凈河砂，上層放置裝有扦插基質(zhì)［泥炭（V）：珍珠巖（V）=2∶1，泥炭為德國進(jìn)口KLASMANN 422］的林木32孔穴盤；插床中間為20 cm的磚鋪過道；過道兩側(cè)的插床各安裝4個霧化噴頭，噴霧時間由LK-100型微噴灌智能控制儀進(jìn)行控制。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置2個扦插日期，分別為2015年5月20日和8月5日；IBA濃度為2 500 mg·L-1。每個扦插時間安排1個處理和1個對照，共4個處理，每處理3次重復(fù)，每次重復(fù)60株插穗。

1.4 扦插

插穗準(zhǔn)備。扦插當(dāng)天，上午9：00前插穗剪自美人梅無病蟲害、當(dāng)年生發(fā)育枝的中上部分。刀片用75%的酒精消毒后，將插穗下端削成馬蹄形，上端斜切。每個插穗留取3個芽并保留頂端的兩片功能葉，將其放入800倍多菌靈中消毒后備用。

扦插及插后管理。按簡單隨機重復(fù)試驗，在基質(zhì)中進(jìn)行扦插。插穗基部3 cm速蘸IBA 5 s后扦插，扦插深度為3～4 cm。扦插后插穗周圍最高溫控制在35℃以下，空氣相對濕度維持在85%以上。每7～10 d交替使用5%KMnO4和800倍多菌靈對插床以及插床周圍進(jìn)行噴灑消毒。

1.5 生根性狀與指標(biāo)測定方法

生根性狀。扦插后每隔10 d進(jìn)行1次生根形態(tài)觀察，分別記錄愈傷組織出現(xiàn)期、不定根出現(xiàn)期，于扦插50 d后統(tǒng)計每個處理的生根率、生根數(shù)、平均根長。

營養(yǎng)物質(zhì)與酶活性測定。分別于0、10、20、30與40 d取樣，每次每處理取10條插穗，3次重復(fù)。取插穗基部2 cm范圍內(nèi)的皮層測定營養(yǎng)物質(zhì)含量及酶活性?？扇苄蕴羌暗矸鄄捎幂焱壬y定［23］，可溶性蛋白采用G-250考馬斯亮藍(lán)染色法［23］，POD、IAAO、PPO活性分別參照李合生［23］、張志良等［24］、Satisha等［21］的方法測定。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析，運用LSD方法進(jìn)行多重比較（P＜0.05）。分析前，生根率需進(jìn)行反正玄轉(zhuǎn)換，生根數(shù)進(jìn)行平方根轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)果與分析

2.1 美人梅插條生根的形態(tài)特征

不同扦插時間，處理組10 d后插穗基部均有愈傷組織長出；20 d后，處理組10%插穗開始生根；30 d后，出現(xiàn)不定根的插穗數(shù)量增多，5月份處理組60%插穗出現(xiàn)不定根，8月份處理組30%插穗出現(xiàn)不定根；40 d后，處理組插穗生根率不再增長，達(dá)到穩(wěn)定期。對照組10 d后出現(xiàn)愈傷組織，但直至50 d仍未產(chǎn)生不定根。因此，根據(jù)以上生根特點及前人相關(guān)研究［15］將不定根的形成劃分為3個階段，即根的誘導(dǎo)階段（0～10 d）、表達(dá)階段（10～30 d）和伸長階段（30～40 d）。

2.2 扦插日期對美人梅扦插生根的影響

扦插50 d后進(jìn)行生根情況統(tǒng)計，4個處理組合的生根情況見表1。由表1可知，不同扦插日期2 500 mg·L-1IBA處理的生根率、生根數(shù)量、生根長度等指標(biāo)均顯著高于對照。經(jīng)IBA處理后，5月份插穗生根率（83%）及平均根數(shù)（21條）均顯著高于8月份。因此，5月份采條，用2 500 mg·L-1IBA處理插穗有利于生根。

2.3 扦插過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

如圖1-A所示，5月份，經(jīng)IBA處理的插穗皮層中可溶性糖含量呈先增后降趨勢，并在第30天（表達(dá)后期）達(dá)到峰值（22.7 mg·g-1）；對照組可溶性糖含量變化趨勢相似，在第20天達(dá)到峰值（28 mg·g-1）。8月份，插穗皮層中的可溶性糖含量呈現(xiàn)上升—下降—上升的趨勢，IBA處理與對照可溶性糖含量分別在第10與20天達(dá)到峰值，在第30天降至最低，隨后升高；與5月份插穗相比，其可溶性糖含量整體處于較低水平。表明IBA能加快誘導(dǎo)期插穗皮層中的可溶性糖積累，使表達(dá)后期可溶性糖含量處于相對較平穩(wěn)狀態(tài)。

表1 扦插日期對美人梅嫩枝扦插生根的影響Table 1 Effect of cutting date on rooting of Prunusmume Meiren

圖1 美人梅扦插生根過程中可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量變化Fig.1 Contents of soluble sugar，starch and soluble protein of Prunusmume Meiren during cutting

5月份插穗皮層淀粉含量呈現(xiàn)上升—下降—上升—下降的變化趨勢，在第10和20天各有1個峰值；8月份插穗皮層淀粉含量呈現(xiàn)上升—下降—上升的變化趨勢，僅在第10天有1個峰值出現(xiàn)（圖1-B）。與5月份插穗相比，8月份插穗淀粉含量第2個峰值出現(xiàn)了滯后。經(jīng)IBA處理后插穗的淀粉含量在第2個峰值處均低于對照，推測IBA能加快表達(dá)后期淀粉的分解。

2個不同扦插日期，IBA處理的插穗可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)先降后增的變化趨勢，而5月份對照組變化趨勢為先上升后下降再上升再下降，8月份對照組的變化趨勢為先下降后升高再下降（圖1-C）。表明IBA的施用能使表達(dá)后期和伸長期插穗內(nèi)可溶性蛋白含量不斷升高。

2.4 扦插過程中酶活性的變化

5月份，IBA處理的插穗皮層中POD活性在第10和第30天各出現(xiàn)1個明顯的高峰；對照組中POD活性在誘導(dǎo)期下降，僅在第30天出現(xiàn)峰值（圖2-A）。8月份，IBA處理與對照組插穗皮層中POD活性變化趨勢相似，僅在第10天出現(xiàn)峰值。5月份相比于8月份，總體POD活性較高，且出現(xiàn)2個明顯的峰值。

圖2 美人梅扦插生根過程中POD、PPO和IAAO活性變化Fig.2 Activities of POD，PPO and IAAO of Prunus mume Meiren during cutting

PPO活性的變化在5月份與8月份呈現(xiàn)相反的走勢（圖2-B）。5月份PPO活性先下降后上升，8月份PPO活性先上升后下降，且5月份總體PPO活性高于8月份。2個處理日期，處理組和對照組的PPO活性變化趨勢大致相同，表明IBA對PPO活性無顯著影響。

5月份處理插穗皮層中IAAO活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；8月份處理插穗皮層中的IAAO活性一直處于上升狀態(tài)，但其表達(dá)期的IAAO活性要低于5月份（圖2-C）。2個處理日期，處理組插穗皮層中的IAAO活性均高于對照組。

3 結(jié)論與討論

3.1 IBA處理及不同扦插日期對美人梅扦插生根的影響

生長素是扦插中對生根或者促進(jìn)生長具有重要意義的植物生長調(diào)節(jié)劑［25］，對促進(jìn)生根比較有利的生長素是吲哚丁酸［26-27］，本研究中IBA能顯著提高美人梅扦插生根率、生根數(shù)和平均根長，與李振堅等［4］報道IBA處理能提高梅花扦插生根率一致，這可能是由于IBA的施用能促進(jìn)細(xì)胞的分生、分化，影響插穗內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)的分配，提高 IAA/ABA的比值，從而促進(jìn)不定根的形成［28］。

植物在特定季節(jié)，由于體內(nèi)含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)及促生長物質(zhì)，其插穗生根力可大大提高［20］。夏季李子嫩枝扦插的生根率以及生根品質(zhì)要高于休眠季或者秋季［6］；4倍體刺槐嫩枝扦插以5月中旬至7月中旬為宜［12］；重瓣黃刺玫6月初進(jìn)行嫩枝扦插，生根率最高［13］。本研究結(jié)果表明，北京地區(qū)5月份扦插插穗生根率（80%）顯著優(yōu)于8月份，這可能是由于5月份插穗內(nèi)營養(yǎng)狀況較好，有利于生根［29］；8月份枝條木質(zhì)化程度較高或其內(nèi)源激素等含量發(fā)生變化及外界溫濕度差異可能對美人梅嫩枝扦插生根存在影響，還有待進(jìn)一步研究。

3.2 美人梅嫩枝扦插后營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化

插穗內(nèi)可溶性糖含量是影響其能否生根的重要因素［14］；除此之外，碳水化合物、氮素化合物及內(nèi)源激素含量的比例關(guān)系也對生根起關(guān)鍵作用［30］。本研究中，處理組和對照組插穗內(nèi)可溶性糖及淀粉含量變化趨勢相似，推測這2種營養(yǎng)物質(zhì)的變化與扦插生根過程有關(guān)，而不依賴外源IBA的作用，而其含量的差異可能是IBA作用的結(jié)果。IBA處理能增加誘導(dǎo)期插穗內(nèi)可溶性糖和淀粉的積累量，為根的誘導(dǎo)儲存能量［31-32］，并加速表達(dá)期淀粉的分解，使可溶性糖的積累與消耗處于相對較平穩(wěn)狀態(tài)，有利于根的形成［31］。8月份插穗內(nèi)可溶性糖及淀粉含量總體低于5月份，且淀粉含量在表達(dá)后期的積累與5月份相比存在滯后現(xiàn)象，這可能是導(dǎo)致其生根率較低的原因。

本研究中處理組插穗的可溶性蛋白含量在誘導(dǎo)期下降，可能是由于插穗基部可溶性蛋白分解加快，有利于促進(jìn)根的誘導(dǎo)［31-32］；在表達(dá)后期及伸長期，其可溶性蛋白含量不斷增多，為不定根的形成和伸長儲備能量，這與王瑞等［33］對油茶的研究結(jié)果一致。對照組在伸長期可溶性蛋白含量處于下降狀態(tài)，推測處理組和對照組之間的可溶性蛋白含量變化趨勢的差異可能是IBA作用的結(jié)果。

3.3 美人梅嫩枝扦插后酶活性的變化

美人梅扦插后POD活性的變化表明，POD活性與梅花扦插生根密切相關(guān)，而處理組和對照組在扦插后變化規(guī)律相似，說明這些變化可能并不依賴外源IBA［34］。許多研究表明，在不定根形成前，POD活性已達(dá)到峰值，且出現(xiàn)2個高峰，說明過氧化物酶POD在不定根誘導(dǎo)和表達(dá)過程中發(fā)揮重要作用［15，35-37］；不定根形成后，POD活性降低，有利于不定根的伸長［33］；也有研究表明，POD活性僅在誘導(dǎo)期有1個峰值［38］。本研究中，5月份處理組有2個峰出現(xiàn)，對照組僅在形成期出現(xiàn)1個峰值，8月份處理組和對照組均在誘導(dǎo)期出現(xiàn)1個高峰。此外，IBA的施用能提高5月份處理組誘導(dǎo)期POD的活性，消除體內(nèi)過多內(nèi)源IAA，有利于誘導(dǎo)根原基的發(fā)育［15］，且5月份處理組插穗的POD活性和生根率均高于8月份處理，推測不同時期插穗內(nèi)POD活性存在差異，從而影響生根。

美人梅插穗扦插后PPO活性在不同時期的波動表明，PPO活性與美人梅嫩枝扦插生根密切相關(guān)。扈紅軍等［15］對歐榛的研究顯示，PPO活性在表達(dá)期達(dá)到最大值；而歐美山楊雜種在根原基誘導(dǎo)時期，PPO活性維持在較高水平，有利于不定根的形成［17］。本研究中，PPO活性的變化在5月份與8月份呈現(xiàn)相反的走勢；5月份處理組插穗內(nèi)PPO活性在表達(dá)期處于較高水平，8月份處理組PPO活性在誘導(dǎo)期較高，表達(dá)期降低，且8月份總體PPO活性低于5月份，這可能是由于枝條的成熟度差異引起的，其作用機理有待進(jìn)一步研究。美人梅嫩枝扦插處理組和對照組PPO含量有相似的變化規(guī)律，且峰值并無顯著差異，因此，推測PPO活性大小和變化規(guī)律可能只與扦插生根有關(guān)，而不受外源IBA的影響［34］。

美人梅嫩枝扦插生根的誘導(dǎo)期IAAO活性較低，有利于不定根的發(fā)育；在根的表達(dá)時期活性較高，使內(nèi)源IAA含量降低，促進(jìn)根的伸長，這與扈紅軍等［15］對歐榛研究結(jié)果相一致。但也有研究結(jié)果顯示，在不定根誘導(dǎo)時期，IAAO活性升高，使內(nèi)源IAA水平降低，有利于生根；在表達(dá)期IAAO活性降低，內(nèi)源IAA水平升高，促進(jìn)根的生長［18，36，38］。這可能是因為物種不同所致。美人梅5月份處理組插穗的IAAO活性在表達(dá)期高于8月份處理組，且IBA處理的IAAO活性和生根率高于對照，因此，推測IBA可能通過提高表達(dá)期IAAO活性對扦插生根起作用。

綜上，IBA處理及不同扦插日期可能會影響扦插過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量、相關(guān)酶的活性及其之間的相互關(guān)系，從而影響插穗生根。本研究中美人梅以5月中旬IBA處理的插穗生根效果最好，可為北方抗寒梅花嫩枝扦插生產(chǎn)提供技術(shù)支持和理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯 侯春曉）

Effects of different cutting date on softwood-cutting rooting and related physiological and biochemical changes during rooting of Prunusmume M eiren

DONG Ran-ran，CHEN Rui-dan?
（College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University/Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation&Molecular Breeding，National Engineering Research Center for Floriculture，Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment，Beijing 100083，China）

The objective was to study the effects of different cutting date on softwood-cutting rooting and related physiological and biochemical changes during rooting of Prunus mume Meiren.The upper and middle parts of semi-hard wood stems were collected and treated with IBA at a concentration of 2 500 mg·L-1with water dipping as control in May and August，respectively.Contents of soluble sugar，starch，soluble protein and activities of peroxidase（POD），polyphenol oxidase（PPO），indoleacetic acid oxida-se（IAAO）in phloem at various rooting phase were measured.The results showed as follows：（1）In different seasons，the adventitious rootdisplayed three distinctpha-ses：induction（0-10 d），expression（10-30 d）and elongation（30-40 d）.（2）IBA treatment had an obvious effect on accelerating rooting of cutting.During induction phase，the contents of soluble sugar and starch increased while the soluble protein content declined；POD activity rose and IAAO activity was in a lower level，which was good for growth of root induction.During expression phase，IBA treating could accelerate decomposition of starch，and POD activity increased after slightly decreased，and the continuous elevation of IAAO activity could benefit rooting expression.During elongation stage，POD activity decreased and IBA couldmake soluble protein content keeping ascending.（3）During the rooting process，PPO activity changed on the contrary in May and August，at the same time the soluble sugar content and oxidases activity in May were higher than those in August during expression phase.The cuttings treated with IBA in May rooted better，which could provide technical support and theoretical basis for the cutting propagation of cold-resistance Prunusmume.

Prunusmume Meiren；softwood cutting；nutrient；oxidase

S685

A

1004-1524（2016）09-1522-08

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.09.10

2016-01-22

國家自然科學(xué)基金資助項目（30608483）

董然然（1990—），女，山東棗莊人，碩士研究生，研究方向為觀賞植物資源與育種。E-mail：ranney_don@163.com

?通信作者，陳瑞丹，E-mail：chenruidan@163.com

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28（9）：1522-1529 http://www.zjnyxb.cn董然然，陳瑞丹.不同扦插日期美人梅嫩枝扦插生根特性及生理生化［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，28（9）：1522 -1529.