我國禿杉無性繁殖技術(shù)研究概況

陳 勇，陳 強(qiáng)，劉永剛，蘇俊武，王慶華，孫志剛，周 筑

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院熱帶林業(yè)研究所，云南 普文 666102； 2.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南 昆明 650201)

禿杉(TaiwaniaflousianaGaussen) 為杉科常綠高大喬木，高可達(dá)75 m，胸徑可達(dá)3.5 m，壽命可達(dá)2000多年，系第三紀(jì)珍稀孑遺植物、珍稀瀕危物種，為國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[1-2]。禿杉木材花紋美觀，具有清香味(又名香杉)，耐腐耐磨性能強(qiáng)，是家具、室內(nèi)裝潢和建筑的上等用材[3]。禿杉樹體高大，樹姿雄偉，樹干圓滿通直，具有適應(yīng)性強(qiáng)、壽命長、生長快、材質(zhì)好、單位面積蓄積量高等優(yōu)點(diǎn)，是培育大徑材、特大徑材的優(yōu)良用材樹種。

禿杉原產(chǎn)于我國南方和緬甸北部，冰后期殘存于我國西部及緬甸北部，現(xiàn)分布于我國湖北西南部利川，貴州東南部雷公山，云南西部及西北部，在重慶分布于武陵山地的西部[4]?，F(xiàn)已廣泛引種栽培于我國北緯22°15′—33°48′、東經(jīng)98°15′—122°06′之間的河南、安徽、江蘇、浙江、江西、湖南、湖北、福建、廣西、廣東、四川、貴州、云南等13省(區(qū))的廣大地區(qū)[5]。

目前我國森林資源以中、小徑材為主，占蓄積量的70%以上，大徑級(jí)優(yōu)質(zhì)材資源嚴(yán)重不足。而且，隨著世界各國對(duì)大徑級(jí)、珍貴木材產(chǎn)品需求的增長，大徑級(jí)、珍貴樹種用材資源已成為重要的戰(zhàn)略資源，成為世界木材市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)之一，選擇優(yōu)良的速生樹種進(jìn)行定向培育已成為世界林業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。禿杉適應(yīng)性強(qiáng)、生長迅速、材質(zhì)好、持續(xù)生長力強(qiáng)，歷來倍受矚目。早在20世紀(jì)70年代末，我國即開始了禿杉育種研究工作[4]，對(duì)其開展無性繁殖技術(shù)研究，可充分利用無性系保持母株的遺傳改良增益特點(diǎn)，把禿杉遺傳改良效果最大限度應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐。禿杉無性繁殖技術(shù)研究主要集中在扦插、嫁接和組織培養(yǎng)等方面。

1 扦插繁殖技術(shù)研究

禿杉插穗中根原始體的形成屬誘生根原始體類型，插條生根類型為混合生根型[6]，生根時(shí)間長，生長緩慢，扦插成活比皮部生根型困難。禿杉扦插技術(shù)研究集中在20世紀(jì)90年代，福建、安徽、四川、廣東、湖北等省林業(yè)科技人員對(duì)插穗的年齡-位置效應(yīng)、扦插時(shí)間、扦插基質(zhì)、插穗規(guī)格、插穗激素處理、插后管理及采穗圃營建及管理技術(shù)等開展了研究。

優(yōu)質(zhì)采穗圃的營建是禿杉扦插繁殖的關(guān)鍵配套技術(shù)措施。禿杉具有較強(qiáng)的頂端優(yōu)勢(shì)和萌芽特性，用1年生禿杉苗建立采穗圃，采用壓彎主干(壓彎主干角度20°～30°)、剪除主梢頭、修剪側(cè)枝(修剪去母株基部1～2盤覆蓋根頸部位的側(cè)枝，縮剪或剪除過密枝、徒長枝)、施用復(fù)合肥250 g·株-1，能有效促進(jìn)禿杉根際萌芽，母株單株可產(chǎn)萌條35條(年采條2次)[7-8]。

禿杉插穗的年齡-位置效應(yīng)較明顯。選用定植1～2 a的采穗圃的禿杉基部、枝托萌芽條，于春季扦插，無需特殊措施，其生根成活率可達(dá)66.2%，而選用側(cè)枝(母株中、上部的Ⅰ 、Ⅱ級(jí)側(cè)枝)、頂枝的扦插較難生根成活[9]。選用3～5 a禿杉幼樹，刺傷頂芽，培育多頭并立主梢作穗條，扦插繁殖苗木，成苗率達(dá)95%，側(cè)枝扦插愈合生根慢，成苗率低，且發(fā)生偏冠現(xiàn)象[10]。鑒于禿杉插穗的年齡-位置效應(yīng)較明顯，宜采用禿杉基部、枝托萌芽條或主梢頂梢進(jìn)行扦插成活率高，成苗質(zhì)量好。

發(fā)育良好、粗壯的插穗比生長較差、纖細(xì)的插穗容易生根，這已為許多試驗(yàn)所證明[11]。禿杉插穗規(guī)格對(duì)扦插成活率也具有顯著影響，長6～8 cm、粗0.2～0.3 cm的插穗成活率達(dá)87.3%，而插穗較短、較細(xì)的扦插成活率僅為45.3%[12]。

插前不同藥劑處理對(duì)扦插成活率影響較大，選用2～3 a樹冠上部的Ⅱ級(jí)側(cè)枝頂梢作插穗，用KMnO440 mg·L-1處理4 h后扦插，沙壤土或河沙作扦插基質(zhì)，成活率可達(dá)94.7%[13]。KMnO4促進(jìn)禿杉插穗生根成苗可能與其可促進(jìn)氧化，增強(qiáng)插穗呼吸，促使內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭山o狀態(tài)及其能抑制細(xì)菌發(fā)育，起到消毒作用有關(guān)。KMnO4處理可克服禿杉插穗的位置效應(yīng)，提高扦插成活率，其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

生長調(diào)節(jié)劑處理插穗對(duì)禿杉扦插成活率影響方面，王挺良[14]報(bào)道采用根際萌芽為插穗，多菌靈消毒后，分別采用萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、ABT生根粉(200、350、500 mg·L-1)處理穗條基部，夏季(4—5月)扦插成活率最低也在50%以上，但不同激素處理對(duì)扦插成活率影響差異不明顯。李軒等[15]報(bào)道，冬季(11月)分別采用α-奈乙酸1000 mg·L-1、吲哚丁酸(IBA) 1000 mg·L-1溶液沾插條10 s后扦插，2種植物生長調(diào)節(jié)劑處理的插條生根率差異極顯著，α-奈乙酸效果最好，生根率達(dá)93.3%，而吲哚丁酸(IBA)溶液處理與無激素處理對(duì)照間在生根率上無顯著差異。生長調(diào)節(jié)劑的作用效果與樹種的生物學(xué)特性、母樹年齡、枝條發(fā)育程度、外界環(huán)境條件、促進(jìn)生根的方法及其本身使用方法密切相關(guān)。如來自幼齡母樹的嫩枝對(duì)生長調(diào)節(jié)劑的刺激作用很敏感，這時(shí)生長調(diào)節(jié)劑對(duì)不定根的誘導(dǎo)效果最好；用生長調(diào)節(jié)劑處理插穗時(shí)溫度在18～22 ℃最好，高溫可能產(chǎn)生毒害作用，而在低溫時(shí)其效力會(huì)降低；用酒精配制生長調(diào)節(jié)劑溶液對(duì)難生根樹種作用效果更好等[11]。

扦插基質(zhì)對(duì)扦插成活率影響較大，以禿杉1年生苗木建立采穗圃，采用根際萌芽為插穗，扦插前對(duì)穗條用1∶500多菌靈消毒，用IBA 200～500 mg·L-1溶液速蘸穗條基部，紅心土作扦插基質(zhì)比沙質(zhì)土、沙為基質(zhì)扦插成活率高，成活率達(dá)90%上[14]。用45%黃心土+45%苗圃土作容器基質(zhì)，以多菌靈或高錳酸鉀對(duì)穗條基部消毒1 min，不需作其它處理，扦插成活率可達(dá)80%[7，12]。

扦插時(shí)間對(duì)扦插成活率影響較大，扦插季節(jié)以秋季為好。禿杉春插60 d后才開始產(chǎn)生愈傷組織，120 d后開始生根；夏插45 d后有植株產(chǎn)生愈傷組織，90 d后愈傷組織大量出現(xiàn)并開始少量生根，生根時(shí)間可延續(xù)90 d以上；冬插需要的時(shí)間更長。雖然夏插生根需時(shí)相對(duì)較短，但管理困難，穗條極易腐爛[16]。秋季扦插成活率高達(dá)96.7%，春季扦插次之，成活率為73.3%；夏季扦插效果最差，成活率僅60%[13]。

2 嫁接繁殖

2.1 本砧嫁接

云南省昌寧縣碧云寺、廣東省樂昌林場(chǎng)、福建德化葛坑國有林場(chǎng)采用本砧嫁接法，先后建立了禿杉無性系種子園[17-19]。嫁接方法主要采用切接和腹接，如昌寧縣采用高位嫩枝髓切接和高位嫩枝髓腹接法、樂昌林場(chǎng)采用髓心形成層對(duì)接法、葛坑國有林場(chǎng)采用高砧留砧枝嫩枝髓切接形成層對(duì)接法。砧木定植年齡為2～3 a，接穗采用當(dāng)年生半木質(zhì)化或1年生木質(zhì)化的健壯直立枝的頂稍或粗壯的主梢或一級(jí)側(cè)枝主梢，穗長4～12 cm。除去砧木基部萌條及嫁接部位下方30 cm內(nèi)的砧木分枝，保留至少1輪砧木分枝。嫁接后100 d左右松綁，嫁接150～180 d后解除薄膜，其間及時(shí)抹芽、除萌。嫁接成活率可達(dá)80%以上。適宜的嫁接時(shí)間各地略有差異，昌寧為3—11月，以8月為佳，樂昌則為2—3月，這可能與各地氣候在溫度、濕度方面的差異有關(guān)。

嫁接植株存在偏冠現(xiàn)象。在采用抹芽、除萌等管理措施的同時(shí)，采用直立枝的頂稍作接穗，正冠率可達(dá)67.6%[17]；在偏冠接穗上離嫁接口10 cm處環(huán)割，促使環(huán)割口與嫁接口之間萌生枝條，從中選擇1根較粗壯的保留作為主干，其余的枝條除去，正冠率達(dá)到75.1%[18]；在新梢生長到30 cm 左右時(shí)，在接穗嫁接口背面用1根竹竿或木棍插于地上并保持直立，把接穗新梢松散地綁于其上以防風(fēng)折、歪倒進(jìn)行扶正，促進(jìn)嫁接植株直立生長，正冠率達(dá)到了82.3%[19]。

2.2 異砧嫁接

嫁接方法、砧木種類、砧木年齡、嫁接時(shí)期等影響禿杉異砧嫁接成活率。劈接法嫁接成活率顯著優(yōu)于靠接、切腹接、皮下接；杉木砧親和力最強(qiáng)，水杉、柳杉砧親和力差；2～3年生杉木砧嫁接成活率顯著高于1年生杉木砧；春季嫁接成活率顯著高于秋季、夏季嫁接。禿杉異砧嫁接采用2～3年生杉木作砧木，以1年生禿杉幼枝為接穗，采用劈接法，在春季進(jìn)行嫁接，嫁接成活率可達(dá)80%以上[20]。

3 組織培養(yǎng)

禿杉的組織培養(yǎng)與無性扦插技術(shù)研究始于同期，多位學(xué)者采用不同外植體，對(duì)培養(yǎng)條件、生長與分化情況進(jìn)行了研究。以禿杉未萌發(fā)種子的胚作外植體，胚芽端不定芽發(fā)生率為3%，生根情況也不理想；以從7～8年生母樹上采集的當(dāng)年生嫩枝為外植體培養(yǎng)的試管苗只形成愈傷組織，未能誘導(dǎo)出根系[21-22]。以禿杉幼樹側(cè)枝為外植體，能夠獲得少量的不定芽，但未能形成完整的根系[23]。

以種子發(fā)芽10～12 d的苗端為外植體，BA 2.0 mg·L-1，不定芽發(fā)生率可達(dá)80%以上，生根培養(yǎng)后生根率達(dá)80%以上，繼代增殖系數(shù)3～5倍[24]；以禿杉種子剛萌發(fā)的苗端為外植體，最高不定芽發(fā)生率和生根率可達(dá)82.0%和86.6%[25]；以室內(nèi)栽培的2年生禿杉(實(shí)生苗頂芽、莖段)為外植體，芽誘導(dǎo)率高達(dá)210%，繼代增殖系數(shù)能達(dá)3.4倍，生根率為63%，移栽成活率達(dá)85%[26]；以選育的成年優(yōu)良單株的頂芽為外植體，增殖系數(shù)能達(dá)3.9，試管內(nèi)生根率達(dá)92%，移栽成活率達(dá)86%[27]。

4 禿杉無性繁殖技術(shù)的前景展望

禿杉無性繁殖技術(shù)研究成效顯著，嫩枝扦插成活率最高可達(dá)96.7%；本砧嫁接成活率最高達(dá)89%、異砧嫁接成活率最高達(dá)80%以上；以成年優(yōu)選單株的頂芽、2年生實(shí)生苗頂芽及莖段、種子發(fā)芽10～12 d的苗端為外植體進(jìn)行組織培養(yǎng)，繼代增殖系數(shù)達(dá)3～5倍，移栽成活率80%以上，為禿杉無性繁殖技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

禿杉作為優(yōu)良的大徑材樹種，壽命長，持續(xù)生長力強(qiáng)，成材相對(duì)較晚，表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的母樹，其年齡已經(jīng)較大，直接采其穗條扦插成活率較低，且生根性狀差；現(xiàn)有扦插技術(shù)對(duì)扦插穗條要求較高，除基部、枝托萌芽條或主梢頂梢外，側(cè)枝扦插效果都不理想。雖可通過營建采穗圃擴(kuò)大繁殖系數(shù)，但現(xiàn)有對(duì)插穗的年齡效應(yīng)、位置效應(yīng)、扦插時(shí)間、扦插基質(zhì)、插穗規(guī)格、插穗處理、插后管理、采穗圃營建及管理技術(shù)等的研究并不是在同一地域系統(tǒng)地開展，限制了成果組裝后推廣應(yīng)用的效果。目前，宜從扦穗生根的生理生化理論出發(fā)，從植物生長調(diào)節(jié)劑、營養(yǎng)物質(zhì)、抑制劑、輔助因子等與禿杉插穗生根關(guān)系等方面開展研究，解決禿杉扦插繁殖中各環(huán)節(jié)的技術(shù)問題，研建出禿杉高效扦插繁殖技術(shù)體系，為禿杉優(yōu)良種質(zhì)資源的利用奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，宜把采穗母株的復(fù)幼技術(shù)及易于扦插繁殖的無性系、家系或種源選擇選育等作為研究重點(diǎn)。

嫁接成功與否主要取決于接穗和砧木形成層的親和性，除嫁接技術(shù)外，有些樹種還存在由遺傳因子決定的嫁接不親和性。如花旗松如果利用自由授粉的種子培育的花旗松實(shí)生苗進(jìn)行嫁接，約有50%的嫁接苗木不能成活；但是利用具有高度親和性的花旗松嫁接苗進(jìn)行扦插繁殖獲得的無性系就能克服嫁接的不親和性[28]。禿杉是否存在嫁接不親和性，有待進(jìn)一步研究。無性系嫁接中，偏冠現(xiàn)象仍普遍存在，正冠率為67.6%～82.3%，這將是無性系種子園建設(shè)中亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵之一。

由于禿杉不定芽起源于分生組織細(xì)胞，不經(jīng)過愈傷組織，獲得的植株具有穩(wěn)定的遺傳性，能保持母本的遺傳特性[24]，禿杉組織培養(yǎng)可望在禿杉有性制種、無性利用中發(fā)揮其重要作用。