粗枝木麻黃種源水培生根能力及遺傳變異研究

付 甜 ，張 勇 ，仲崇祿 ，陳 羽 ，姜清彬 ，陳 珍 ，徐剛標

（1.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004；2.中國林業(yè)科學研究院 熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520）

粗枝木麻黃種源水培生根能力及遺傳變異研究

付 甜1,2，張 勇2，仲崇祿2，陳 羽2，姜清彬2，陳 珍2，徐剛標1

（1.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004；2.中國林業(yè)科學研究院 熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520）

以粗枝木麻黃嫩枝為材料，研究其最佳生根條件及不同種源材料的生根能力差異，以期為粗枝木麻黃擴繁和選擇利用提供理論參考依據。結果表明：以100 mg·L-1ABT1 處理的小枝生根效果最佳，生根率為90%，其次為75 mg·L-1和50 mg·L-1ABT1 處理，生根率分別為76.67%和70.00%；不同種源材料的生根能力差異有統(tǒng)計學顯著意義，具有遺傳改良的潛力；基于隸屬函數法，7個種源水培生根能力依次為13128＞13146＞13142＞13144＞13139＞13143＞13141，其生根率變幅為70%～100%。

粗枝木麻黃；種源；水培；生根能力；遺傳變異

粗枝木麻黃Casuarina glauca是木麻黃科Casuarinaceae木麻黃屬Casuarina植物，具有固沙性能好、抗寒性能力強、耐鹽堿、耐水淹及根部易形成較多根孽等特性[1-2]，是我國華南和東南沿海主要的防護林樹種之一，也是防風固沙農田防護林的先鋒樹種之一[3]，對海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復具有不可替代的作用[4]。目前，粗枝木麻黃常用的無性繁殖方式是水培法，但其水培扦插生根率僅有10%～60%[5]，這嚴重制約了粗枝木麻黃優(yōu)良無性系在生產上的大規(guī)模應用。因此，本研究通過篩選粗枝木麻黃水培生根的生長調節(jié)劑種類和濃度，分析不同種源嫩枝的水培生根能力差異，獲得最適水培生根條件及水培繁殖的最佳種源材料，旨在為加快粗枝木麻黃擴繁和優(yōu)良水培種源的選擇利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料來源

水培材料來源于中國林業(yè)科學院熱帶林業(yè)研究所苗圃的粗枝木麻黃半年生實生苗的幼嫩枝條，供試的7個種源的粗枝木麻黃種子由澳大利亞林木種子中心（Australian Tree Seed Centre，ATSC）提供，原產地概況詳見表1。

表1 7個粗枝木麻黃的種源信息Table 1 Information of seven Casuarina glauca provenances

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計

生長調節(jié)劑配比篩選：選用吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）和中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所發(fā)明的ABT1 3種生長調節(jié)劑種類，每種生長調節(jié)劑設置5個質量濃度125，100，75，50，25 mg·L-1，并以清水作對照（CK），共16個處理，每個處理插穗10條，重復3次。

不同種源材料水培生根能力試驗：根據生長調節(jié)劑配比篩選的結果，采用單因素隨機完全區(qū)組設計。參試種源數7個，每個種源處理插穗10條，重復3次。

1.2.2 試驗方法

2015年6月中旬摘取粗枝木麻黃母株上幼嫩健壯小枝10 cm左右，將小枝基部浸泡于生長調節(jié)劑溶液中3～4 cm，4 h后取出用清水洗凈，再放入裝有清水的燒杯中，放置半遮陰的溫室內水培。每日清晨在水溫上升之前換水一次[6]，每隔4 d觀測1次插穗切口及形態(tài)變化，水培50 d后調查插穗的生根情況，統(tǒng)計插穗生根數、最大根長及偏根率[7]，計算生根率。

1.2.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 水培生根過程中插穗外部形態(tài)變化

對插穗不定根產生的外部形態(tài)觀察發(fā)現，水培12 d后，部分處理插穗基部皮孔膨大，下切口有愈傷組織出現，但無不定根出現；水培24 d后，部分處理插穗不定根從皮孔伸出，生根部位多在下切口或者側枝折斷創(chuàng)傷處，愈傷組織中也有不定根伸出；水培32 d后，所有處理插穗均已生根，不定根多為單根，不分叉。

2.2 植物生長調節(jié)劑對水培生根的影響

方差分析結果（見表2）表明：不同植物生長調節(jié)劑及濃度處理的粗枝木麻黃水培生根率、生根數和最大根長差異，在統(tǒng)計學上有極顯著意義；偏根率差異，在統(tǒng)計學上有顯著意義。不同處理的插穗生根性狀差異見表3，5個質量濃度條件下，ABT1處理的插穗生根率均高于其他兩種植物生長調節(jié)劑，用ABT1、IBA及NAA處理的插穗處理質量濃度增加時（除125 mg·L-1外），其生根率隨之提高，當質量濃度增加到125 mg·L-1時，其生根率明顯下降，說明ABT1 100 mg·L-1為粗枝木麻黃水培生根的最適質量濃度，其次為75 mg·L-1和 50 mg·L-1。

為避免生根率這一單一性狀無法客觀有效的評價插穗生根能力，綜合生根率、生根數、最大根長及偏根率的隸屬得分，從而全面反映插穗的生根能力。表3中隸屬函數值更好地反映了各處理水培生根效果，其中100 mg·L-1ABT1為最佳處理組合，其生根率最高，生根數最多，最大根長最長，偏根率最低，隸屬函數值高達3.6；對照組隸屬函數值是1.1，處于倒數第3位，說明某些植物生長調節(jié)劑處理對插穗水培生根起負作用。

表2 不同處理插穗水培生根性狀的方差分析?Table 2 Analysis of variance in rooting traits under different treatments

表3 不同處理插穗水培生根性狀差異及隸屬函數值?Table 3 The differences of rooting traits and the value of subordinate under different treatments

2.3 不同種源材料的水培生根能力

根據植物生長調節(jié)劑種類及濃度對粗枝木麻黃水培生根影響的試驗結果，選擇最適條件，對粗枝木麻黃不同種源進行水培生根試驗。方差分析（見表4）結果表明：不同種源粗枝木麻黃水培生根率和偏根率差異，在統(tǒng)計學上有顯著意義；生根數和最大根長差異，在統(tǒng)計學上有極顯著意義。不同種源插穗的生根性狀差異見表5，生根率以G1，G7最好，G2最差；生根數以G6最好，G3最差；最大根長以G1最好，G6最差；偏根率以G1最低，G3最差。單一性狀的排序結果無法客觀地評定多性狀對種源生根能力的綜合效果，采用隸屬函數法綜合評定不同種源水培生根能力。根據表5中各種源隸屬函數值大小，7個種源水培生根能力依次為：13128（G1）＞13146（G7）＞ 13142（G4）＞ 13144（G6）＞ 13139（G2）＞13143（G5）＞ 13141（G3）。

表4 不同種源插穗水培生根性狀的方差分析Table 4 Analysis of variance in rooting traits on different provenances

2.4 不同種源生根能力的遺傳變異

遺傳力及遺傳變異系數等遺傳參數是制定樹種遺傳改良策略的主要參考指標[10]，表6為參試種源生根能力性狀的遺傳參數估算值。若以0～15%、15%～30%、30%～45%分別表示遺傳變異系數較小、中等、較大[12]，由表6可知，生根率、生根數、最大根長及偏根率的遺傳變異系數均為中等，變化范圍為11.33%～26.06%；從表型變異系數看，生根率、生根數及最大根長為中等，而偏根率為較大，變化范圍為16.83%～34.51%；這表明表型變異和遺傳變異有相同的趨勢，但不完全一致。廣義遺傳力的大小體現遺傳因素和環(huán)境因素對性狀表現的程度，生根率的廣義遺傳力為0.45，受中等遺傳控制；生根數，最大根長和偏根率的廣義遺傳力分別是0.81，0.70和0.54，受強度遺傳控制；以上數據說明粗枝木麻黃的水培生根能力具有很大的遺傳改良潛力。

表5 不同種源插穗水培生根性狀差異及隸屬函數值Table 5 The differences of rooting traits and the value of subordinate on different provenances

表6 7個種源生根性狀遺傳參數估算Table 6 Evaluation of genetic parameters of rooting traits of the seven provenances

3 結論與討論

（1）從生長調節(jié)劑配比篩選的結果來看，隨著粗枝木麻黃插穗處理濃度的增加，其生根率呈先升后降的趨勢，這與生長調節(jié)劑對插穗產生不定根具有促進作用[13]，過高濃度抑制插穗生根[14]相一致。

（2）本研究中發(fā)現，粗枝木麻黃部分插穗產生大量愈傷組織，但不定根很難從愈傷組織中長出，不定根主要從下切口或者側枝折斷創(chuàng)傷處產生。這與短枝木麻黃生根過程基本一致[15]。因此，制備插穗時，下切口斜切，使切口面積更大化，僅留2～3條側枝進行光合作用，增加創(chuàng)傷以及防止水分過快蒸騰散失，有利于插穗成活。李繼華[16]將插穗的生根類型分為3類，即皮部生根型、愈傷組織生根型和中間生根型(既有皮部根又有愈傷根)。基于本研究結果，初步認為粗枝木麻黃生根插穗兼具3種生根類型，以皮部生根型為主。

（3）目前對扦插成功與否的判定頗有爭議[17]，單一性狀評價無法客觀準確判定插穗移栽后的成活率等潛力[18]。因此，本研究測定粗枝木麻黃嫩枝插穗生根率、生根數、最大根長及偏根率，并計算出每個性狀指標的隸屬函數值后將其疊加，以全面評價粗枝木麻黃嫩枝插穗生根效果以及水培苗的苗木根系質量。

（4）與短枝木麻黃種源生根能力變異（H2=0.945）基本相一致[19]。粗枝木麻黃水培生根能力受到較強的遺傳控制，具有較高的廣義遺傳力（生根率H2=0.45；生根數H2=0.81；最大根長H2=0.70；偏根率H2=0.54）。這暗示著，開展粗枝木麻黃種源選擇，除了生長量、干形、抗性、適應性等指標外，應重視小枝水培生根能力的選擇。

一些研究認為，生長調節(jié)劑的作用效果與母株年齡、外界環(huán)境條件、促進生根的方法及其本身的使用方法密切相關[20]，所以今后木麻黃水培生根試驗還需對這些影響因素進行綜合研究。

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Study on the water-cultured rooting ability and its genetic variation among Casuarina glauca provenances

FU Tian1,2, ZHANG Yong2, ZHONG Chong-lu2, CHEN Yu2, JIANG Qing-bin2, CHEN Zhen2, XU Gang-biao1
(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. Research Institute of Tropical Forestry, CAF, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

Appropriate hormone and optimal concentration for water-cultured rooting of Casuarina glauca and rooting ability of various provenances were studied in order to provide the theoretical references for the hydroponic propagation of casuarinas and laid the foundation for expanded propagation and application of C.glauca. The results were showed as follows: hormone of ABT-1 in concentration of 100 mg·L-1was the best treatment in rooting ability of C.glauca, the rooting rate was 90%. There are very significant differences rooting ability within provenances, and genetic factor exerts more influences on rooting ability than environment factor,indicated that there is immense potential for genetic improvement of rooting ability; Seven provenances of C.glauca were ranked in rooting ability according to subordinate function values as follows: 13128＞13146＞13142＞13144＞13139＞13143＞13141,the rooting rate range was from 70% to 100%.

Casuarina glauca; provenance; water-culture; rooting ability; genetic variation

S723.1+32.1

A

1673-923X(2016)08-0049-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.08.010

2015-12-29

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目（2014KJCX017）；“十二五”林業(yè)科技支撐計劃專項（2012BAD01B0603）；國家自然科學基金項目（31470634）

付 甜，碩士研究生

徐剛標，教授，博導；E-mail：gangbiaoxu@163.com

付 甜，張 勇，仲崇祿，等. 粗枝木麻黃種源水培生根能力及遺傳變異研究 [J].中南林業(yè)科技大學學報，2016, 36(8):49-52, 71.

[本文編校：文鳳鳴]