年齡效應(yīng)對(duì)白楊硬枝扦插苗生長(zhǎng)及其莖皮部解剖結(jié)構(gòu)和葉片生化指標(biāo)的影響

洪漢輝，康向陽(yáng)，汪曉峰

(北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，林木育種國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

無(wú)性系林業(yè)起始于20世紀(jì)70年代，是世界范圍內(nèi)新興的造林體系。無(wú)性系改良途徑不僅方式簡(jiǎn)便、迅速、靈活，且它的遺傳增益更為顯著和直接，已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展的趨勢(shì)并已逐步進(jìn)入定向選育、定向栽培、定向利用的時(shí)代[1-3]。但無(wú)性繁殖的成熟效應(yīng)和位置效應(yīng)會(huì)造成無(wú)性繁殖材料品種退化，嚴(yán)重影響品種遺傳潛力的發(fā)揮[3]。成熟效應(yīng)是指無(wú)性繁殖材料發(fā)育階段對(duì)無(wú)性系苗效果的滯后影響，如扦插中采穗母樹(shù)年齡越大，則發(fā)根期越長(zhǎng)、生根率越低。成熟效應(yīng)也被稱為年齡效應(yīng)[1,4]。具有年齡效應(yīng)的無(wú)性繁殖材料其苗木幼年期的速生性會(huì)得到削弱，很快進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，出現(xiàn)再生能力降低和生根困難的現(xiàn)象[3]。位置效應(yīng)是指無(wú)性繁殖材料采集部位對(duì)無(wú)性繁殖效果的影響，如用母樹(shù)冠部枝條扦插和嫁接繁殖，會(huì)出現(xiàn)斜向生長(zhǎng)、開(kāi)花結(jié)實(shí)提前、頂端優(yōu)勢(shì)不明顯的現(xiàn)象[4]。在對(duì)青海云杉[5,6]、馬占相思[7]、落葉松[8]的研究中發(fā)現(xiàn)，扦插或嫁接繁殖的苗木隨繁殖材料年齡的增加，表現(xiàn)出早期生長(zhǎng)遲緩、生根困難等位置效應(yīng)和年齡效應(yīng)。年齡效應(yīng)一直是無(wú)性系造林的障礙，對(duì)林業(yè)生產(chǎn)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[9]。因此，開(kāi)展無(wú)性繁殖材料因年齡效應(yīng)累積導(dǎo)致品種退化的形成機(jī)理研究具有重要意義。

白楊扦插生根困難是世界公認(rèn)的難題。朱之悌等[10]認(rèn)為解決好優(yōu)樹(shù)間繁殖材料的幼年性和一致性問(wèn)題是毛白楊無(wú)性系良種選育中的首要前提。通過(guò)對(duì)30年生毛白楊大樹(shù)根萌條以及樹(shù)冠上、中、下部位的當(dāng)年生枝條的嫁接繁殖苗木對(duì)比試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)不同部位無(wú)性系間無(wú)論從物候、生長(zhǎng)量、嫁接成活率、開(kāi)花百分率等方面，都有明顯的不同，表現(xiàn)出位置效應(yīng)與年齡效應(yīng)[11]。李新國(guó)等[1]對(duì)花枝嫁接和挖根促萌等方法繁殖的毛白楊優(yōu)樹(shù)的無(wú)性系進(jìn)行了對(duì)比分析，證實(shí)了毛白楊無(wú)性系苗生長(zhǎng)性狀的年齡效應(yīng)與優(yōu)樹(shù)年齡呈線性相關(guān)。郭長(zhǎng)花[12]通過(guò)三倍體毛白楊樹(shù)干基部、中部、冠部1年生枝條嫁接苗木的形態(tài)、生長(zhǎng)以及生理生化等指標(biāo)研究發(fā)現(xiàn)，嫁接苗的形態(tài)和生長(zhǎng)指標(biāo)存在顯著差異，而生理生化指標(biāo)大多無(wú)顯著相關(guān)，只有IAA/ABA值隨繁殖材料位置由低到高而表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。以上研究均涉及白楊無(wú)性繁殖材料位置效應(yīng)導(dǎo)致的老化問(wèn)題，而同一品種年齡效應(yīng)導(dǎo)致的老化問(wèn)題以及對(duì)無(wú)性系生產(chǎn)的影響則鮮見(jiàn)報(bào)道。

基于前人的研究成果，本試驗(yàn)以白楊雜種三倍體‘北林雄株2號(hào)’的不同年齡苗木插穗為材料，就扦插苗的生長(zhǎng)狀態(tài)、光合生理特征、根發(fā)育特征、莖插穗皮部解剖結(jié)構(gòu)以及葉片生理生化等指標(biāo)進(jìn)行研究，探討白楊插穗的年齡效應(yīng)引發(fā)的老化規(guī)律及其對(duì)無(wú)性繁殖的影響，為科學(xué)制定白楊雜種三倍體良種繁育策略奠定理論基礎(chǔ)。

1材料和方法

1.1　材料與處理

白楊雜種三倍體‘北林雄株2號(hào)’為人工誘導(dǎo)2n花粉授粉雜交選育出的銀腺楊(Populusalba×P.glandulosa)×毛新楊(P.tomentosa×P.bolleana)的雜種三倍體新品種。本實(shí)驗(yàn)使用的無(wú)性繁殖材料采自山東省聊城市冠縣國(guó)有苗圃。選取無(wú)病蟲(chóng)害、生長(zhǎng)健壯的‘北林雄株2號(hào)’1、2、3年生母株的當(dāng)年生硬枝條(3個(gè)母樹(shù)年齡處理)，剪成10 cm長(zhǎng)插穗，插穗直徑為1.0 cm左右，扦插基質(zhì)由沙土、營(yíng)養(yǎng)土、珍珠巖按2∶1∶1混合而成。采用盆栽試驗(yàn),按完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)年齡處理5個(gè)重復(fù)，每重復(fù)2盆，每盆扦插5株，共30盆，常規(guī)管理。扦插后待苗木生長(zhǎng)至20 cm高后, 每個(gè)處理選取生長(zhǎng)較為一致的苗木30株, 挖根統(tǒng)計(jì)生根指標(biāo)，并采集15株苗木自頂端起第7～8片完全展開(kāi)的成熟葉片2～3片，立即放入液氮冷凍后帶回實(shí)驗(yàn)室，于-80 ℃冰箱保存，用于生理生化指標(biāo)檢測(cè)。扦插前及時(shí)取插條基部2 cm莖段的皮部材料，用4%多聚甲醛溶液固定，用于后續(xù)石蠟切片實(shí)驗(yàn)。1、2、3年生母株當(dāng)年生枝條插穗的新生無(wú)性繁殖苗木，以下均分別簡(jiǎn)稱為1、2、3年生。

1.2　測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1扦插苗木形態(tài)及生根指標(biāo)使用卷尺對(duì)不同年齡段苗木的苗高、節(jié)間寬、葉柄長(zhǎng)度以及插穗主根和側(cè)根長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)主根數(shù)、側(cè)根數(shù)和生根率進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量苗木地徑，同時(shí)采用便攜式葉面積儀對(duì)葉面積進(jìn)行測(cè)量。根系效果指數(shù)=平均根長(zhǎng)×生根數(shù)量/插穗總數(shù)。

1.2.2扦插苗木光合生理指標(biāo)采用美國(guó)LI-COR公司的LI-6400XT型便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)，在晴朗無(wú)風(fēng)的上午8:30～11:00測(cè)定扦插苗木光合生理指標(biāo)。測(cè)定時(shí)需將儀器正確組裝后預(yù)熱30 min，待儀器穩(wěn)定后每個(gè)處理選取生長(zhǎng)較為一致的苗木30株,從頂端往下數(shù)第6～7片完全展開(kāi)的健康成熟葉片，避開(kāi)主脈，選擇葉片中部位置進(jìn)行測(cè)定，每株測(cè)定3～5片葉片，每個(gè)葉片重復(fù)3次。測(cè)定指標(biāo)包括凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)。

1.2.3插穗皮部解剖結(jié)構(gòu)扦插前及時(shí)取材，從插條基部切取2 cm莖段的皮部材料，用4%多聚甲醛溶液固定并抽真空至材料全部沉入固定液后4 ℃固定24 h；切片按照常規(guī)石蠟切片法制作，經(jīng)脫水、透明、浸蠟、包埋，使用LEICA RM2245切片機(jī)切片，切片厚度為8 μm。后經(jīng)過(guò)展片、烤片、脫蠟、復(fù)水、番紅染色，使用中性樹(shù)脂封片，顯微鏡進(jìn)行觀察并拍照。

1.2.4扦插苗木的生理生化指標(biāo)參照李合生[13]方法測(cè)定成熟葉片可溶性總糖、可溶性總蛋白、脯氨酸、葉綠素、赤霉素、生長(zhǎng)素和脫落酸等含量。

1.3　數(shù)據(jù)處理

采用Excel2007和SPSS19.0對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和差異的顯著性分析(Duncan法)。

2　結(jié)果與分析

2.1　年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗皮部解剖特征的影響

白楊插穗皮部由周皮、韌皮部、形成層和木質(zhì)部四部分構(gòu)成(圖1)。周皮位于皮部橫切面的最外層，由木栓層、木栓形成層和栓內(nèi)層構(gòu)成，細(xì)胞呈扁平方形，細(xì)胞壁增厚，細(xì)胞染色呈鮮紅色；韌皮部位于形成層與周皮之間，占整個(gè)皮部解剖結(jié)構(gòu)的1/2以上，由篩管和韌皮薄壁細(xì)胞組成，篩管隨機(jī)分散在韌皮部?jī)?nèi)，細(xì)胞染色呈淺紅色；形成層位于木質(zhì)部和韌皮部間；木質(zhì)部位于最內(nèi)一層，由排列整齊的木薄壁組織細(xì)胞組成，細(xì)胞染色呈鮮紅色，包括軸向薄壁組織細(xì)胞和徑向薄壁組織細(xì)胞，徑向薄壁細(xì)胞組成木射線，導(dǎo)管隨機(jī)分散在木質(zhì)部?jī)?nèi)。圖1顯示，白楊插穗皮部周皮表現(xiàn)為2、3年生顯著厚于1年生，3年生又略厚于2年生；插穗皮部木質(zhì)部也表現(xiàn)為2、3年生比1年生發(fā)達(dá)，并顯著厚于1年生，3年生木質(zhì)部厚度略大于2年生。據(jù)此認(rèn)為，白楊2、3年生插穗皮部周皮對(duì)生根的機(jī)械阻力顯著大于1年生，阻礙根的發(fā)生，且2、3生插穗皮部組織發(fā)育較1年生插穗更加完善，分化程度更高，再分化生根能力相對(duì)較弱。

A.1年生插穗；B.2年生插穗；C.3年生插穗；Xy.木質(zhì)部；Cb.形成層；Ph.韌皮部；Pd.周皮圖1　白楊不同年齡插穗皮部解剖結(jié)構(gòu)的變化A. Annual cuttings; B. Biennial cuttings; C. Triennial cuttings; Xy. Xylem; Cb. Cambia; Ph. Phloem; Pd. PeridermFig.1　Anatomical structure changes of bark among different ages of cuttings in white poplar

2.2　年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗生根和新生苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1新生苗生長(zhǎng)指標(biāo)隨插穗年齡的增大，新生苗苗高、葉面積、葉柄長(zhǎng)度、節(jié)間寬度和地徑等呈逐漸降低趨勢(shì)，即1年生>2年生>3年生(表1)。其中，2年生和3年生苗高分別比1年生材料降低了11.27%(P>0.05)和40.00%左右(P<0.05)，它們的葉面積分別比1年生材料顯著降低了20.79%和22.79%。新生苗葉柄長(zhǎng)度、節(jié)間寬和地徑在各年齡插穗間差異更明顯，年齡較大插穗均顯著低于年輕材料(P<0.05)，如2、3年生插穗新生苗葉柄長(zhǎng)度分別比1年生顯著降低了14.52%和27.40%，其節(jié)間寬分別顯著降低了32.26%和45.16%，同期地徑則分別顯著降低了19.70%和31.82%。以上結(jié)果說(shuō)明，白楊1年生插穗新生苗生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)狀態(tài)及速生性明顯優(yōu)于2、3年生苗，2年生苗又優(yōu)于3年生苗。年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗新生苗有很大的生長(zhǎng)滯后作用，年齡越大的扦插材料其年齡效應(yīng)越明顯，新生苗的生長(zhǎng)狀態(tài)也越差。

2.2.2插穗生根指標(biāo)表2顯示，隨著白楊插穗年齡的增大，其主根數(shù)、主根長(zhǎng)和根系效果指數(shù)都呈現(xiàn)了逐漸降低的趨勢(shì)，其中2年生均比1年生顯著降低，但2、3年生材料之間差異不顯著；其中，與1年生插穗相比，2、3年生的主根數(shù)分別降低了15.35%和19.30%，主根長(zhǎng)分別縮短了51.91%和54.18%，同期的根系效果指數(shù)分別降低了62.81%和63.67%，為降幅最大的生根指標(biāo)。同時(shí)，插穗側(cè)根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)隨著插穗年齡的增大則無(wú)明顯的規(guī)律性變化。另外， 2、3年生插穗生根率均比1年生顯著降低了20.69%(P<0.05)，但 2、3年生之間并沒(méi)有表現(xiàn)出年齡效應(yīng)。據(jù)此認(rèn)為，白楊年齡越大的插穗生根能力也越弱，插穗的年齡對(duì)插穗生根率、主根數(shù)、主根長(zhǎng)和根系效果指數(shù)有滯后作用，但對(duì)插穗的側(cè)根數(shù)和側(cè)根長(zhǎng)則無(wú)顯著影響。

2.3　年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗新生苗葉片光合氣體交換參數(shù)的影響

從表 3可知，隨插穗年齡增大，白楊新生苗葉片凈光合速率(Pn)表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，2、3年生Pn分別比1年生顯著降低了10.30%和47.27%，3年生Pn比2年生顯著降低了41.22%；而胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)等指標(biāo)變化的規(guī)律性不明顯，基本上均以3年生苗較高，2年生苗最低。以上結(jié)果說(shuō)明，白楊插穗年齡對(duì)新生苗的葉片凈光合速率有顯著的抑制作用，而與新生苗葉片的胞間CO2濃度、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度(Gs)無(wú)直接關(guān)系。

表1　白楊不同年齡插穗新生苗生長(zhǎng)性狀指標(biāo)的比較

注：同列不同字母表示苗木間在0.05水平存在顯著性差異(P<0.05)；下同

Note: Different normal letters indicate significant difference among cuttings at 0.05 level (P<0.05)；The same as below

表2　白楊不同年齡插穗生根指標(biāo)的比較

2.4　年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗新生苗葉片生理生化指標(biāo)的影響

圖2顯示，隨著葉片發(fā)育進(jìn)程，白楊各年齡插穗新生苗葉片可溶性總糖(TSS)、可溶性總蛋白(TSP)和脯氨酸(Pro)含量均基本呈逐漸增加的趨勢(shì)，而其葉綠素(Chl)含量則均呈先增加后降低單峰曲線變化；隨著插穗年齡的增加，新生苗葉片TSS、TSP和Chl含量均顯示為逐漸降低趨勢(shì)(1年生>2年生>3年生)，而Pro含量則表現(xiàn)為逐漸增加趨勢(shì)(3年生>2年生>1年生)。

其中，1、2、3年生插穗新生苗葉片Chl含量均在T3(7月15日)時(shí)達(dá)到峰值，分別為2.385、2.178和2.118 mg/g；2、3年生苗Chl含量分別在T3和T5(8月15日)時(shí)期比1年生苗下降最明顯，其相應(yīng)降幅分別為8.68%和19.28%，這可能是導(dǎo)致其葉片凈光合速率下降的重要原因(圖2，A)。2、3年生插穗新生苗葉片TSS含量均在T1(6月15日)時(shí)與1年生苗差別最大，分別顯著降低了22.39%和26.66%(圖2，B)。新生苗TSP含量變化趨勢(shì)與TSS含量類似，只是3年生苗的TSP含量在T4(7月30日)時(shí)達(dá)到峰值后開(kāi)始出現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)；2、3年生插穗新生苗葉片TSP含量分別在T2(6月30日)和T5時(shí)期與1年生苗差異最大，相應(yīng)降幅分別為37.74%和49.72%(圖2，C)。3年生新生苗葉片Pro含量均在T5時(shí)期與1、2年生苗差異最大，分別比1、2年生苗顯著增長(zhǎng)了48.75%和31.53%(圖2，D)。以上結(jié)果說(shuō)明，白楊1年生插穗新生苗葉片的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(TSS、TSP、Chl)的含量比2、3年生苗高，而與抗逆相關(guān)物質(zhì)Pro含量則比2、3年生苗低。由此可見(jiàn)，年齡小插穗新生苗代謝能力明顯高于年齡大的插穗苗木，生長(zhǎng)迅速，且年齡脅迫要低于年齡大苗木。

表3　白楊不同年齡插穗葉的光合氣體交換參數(shù)的比較

T1～T5分別代表6月15日、6月30日、7月15日、7月30日和8月15日；同期不同小寫字母代表不同年齡插穗在0.05水平上差異顯著(P<0.05)；下同圖2　白楊不同年齡插穗新生苗葉片生理生化指標(biāo)含量的動(dòng)態(tài)變化T1- T5 stand for June 15th, June 30th; July 15th, July 30th and August 15th respectively; Different lower letters within same time indicate significant differences among cuttings of different ages at 0.05 level (P<0.05). The same as belowFig.2　The dynamic changes of physiological and biochemical indexes in leaves of white poplar cuttings with different ages

圖3　白楊不同年齡插穗新生苗葉片赤霉素含量、生長(zhǎng)素含量、脫落酸含量和IAA/ABA值的動(dòng)態(tài)變化Fig.3　The dynamic changes of gibberellin, auxin,abscisic acid contents and IAA/ABA in leaves of white poplar cuttings with different ages

2.5　年齡效應(yīng)對(duì)白楊插穗新生苗葉片激素水平及比例的影響

在葉片發(fā)育過(guò)程中，各年齡插穗新生苗葉片赤霉素(GA)、生長(zhǎng)素(IAA)含量和IAA/ABA均始終表現(xiàn)為1年生>2年生>3年生，而其葉片脫落酸(ABA)含量表現(xiàn)正好相反；隨著葉片發(fā)育的進(jìn)行，各年齡插穗新生苗葉片GA含量均為先升高后降低，其IAA含量和IAA/ABA均表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢(shì)，而其ABA含量均表現(xiàn)出不同程度上升趨勢(shì)(圖3)。

其中，葉片GA含量在1年生再生苗中于T4時(shí)期達(dá)到峰值(390.85 ng/g)，而在2、3年生再生苗則均于T3時(shí)期達(dá)到最大值(326.34和310.32 ng/g)，且2、3年生苗多與1年生苗差異顯著(P<0.05)；與1年生苗相比，2和3年生苗GA含量分別在T4和T5時(shí)期降低最多，降幅分別為22.97%和25.22%(圖3，A)。同時(shí)，1、2年生插穗再生苗葉片的IAA含量隨著時(shí)間下降速率較3年生苗快；3和2年生插穗苗葉片的IAA含量始終顯著低于同期1年生苗，且分別在T1和T2時(shí)期與1年生苗差異最大，分別比1年生苗相應(yīng)顯著降低了57.16%和36.25%(圖3，B)。此外，隨著葉片的發(fā)育，3個(gè)年齡材料再生苗的ABA含量以3年生增長(zhǎng)速度最快，而1、2年生苗增長(zhǎng)平緩，增幅相當(dāng)，且除了T2時(shí)期外，三者間在其余時(shí)間均具有顯著差異；與1年生苗相比，2年生和3年生苗ABA含量分別在T1和T5時(shí)期差異最大，分別是1年生苗的2倍和2.8倍左右(圖3，C)。另外，IAA/ABA與生長(zhǎng)素IAA含量的變化趨勢(shì)相同，但與ABA含量的變化趨勢(shì)相反;各年齡再生苗IAA/ABA的差異在T1、T2、T4、T5時(shí)期均達(dá)到顯著性水平(P<0.05),而在T3時(shí)期僅1年生苗與2、3年生苗差異顯著，但2、3年生苗之間差異不顯著(圖3，D)。以上結(jié)果說(shuō)明，白楊年齡大的插穗新生苗內(nèi)部與生長(zhǎng)相關(guān)的激素(IAA、GA)含量較年輕插穗新生苗少，而與衰老相關(guān)的脫落酸(ABA)含量則明顯增加。據(jù)此認(rèn)為，隨插穗年齡的增加，插穗新生苗葉片的IAA、GA及IAA/ABA逐漸降低，而ABA含量則逐漸升高，提示這些激素的水平可以作為白楊插穗衰老程度的標(biāo)志。

3　討　論

迄今，白楊扦插繁殖仍然存在著諸多問(wèn)題，其中插穗材料老化和插穗生根率低等問(wèn)題尤為突出。傳統(tǒng)的無(wú)性系改良方法已經(jīng)很難對(duì)插條老化內(nèi)在的生化和分子機(jī)制做出解釋，因此新一輪毛白楊改良策略的思考和實(shí)踐顯得尤為緊迫[3,14]。目前，白楊插條老化在生產(chǎn)實(shí)踐中的研究主要集中于生根率與成活率這兩個(gè)方面，缺乏系統(tǒng)全面深入的探討。本試驗(yàn)從白楊雜種三倍體‘北林雄株2號(hào)’插穗新生苗的生長(zhǎng)狀態(tài)、光合生理特征、插穗生根特征、莖解剖結(jié)構(gòu)以及葉片生理生化表現(xiàn)等方面系統(tǒng)剖析了年齡效應(yīng)對(duì)其插穗新生苗的影響，為進(jìn)一步探討白楊無(wú)性系老化的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

母株年齡對(duì)插穗新生苗的生長(zhǎng)狀態(tài)、根發(fā)育特征、光合生理參數(shù)以及莖的解剖結(jié)構(gòu)影響較大。植物組織的老化是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必然過(guò)程，植物年齡越大，組織越老化[11]。從母株身上繼承的年齡，在不同的物種間可能表現(xiàn)得不同，但總體趨勢(shì)是插穗年齡越大，其新生苗木的生長(zhǎng)狀態(tài)越差。前人在對(duì)火炬松、落葉松、桉樹(shù)、扭葉松、青海云杉等木本植物的研究中發(fā)現(xiàn)：隨插穗年齡增加，無(wú)性系苗的苗高、地徑、葉面積、葉柄長(zhǎng)度、光合速率，生根率呈遞減趨勢(shì)[15-20]；插穗生根的難易程度和插穗的結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系，如從紅豆杉插穗的解剖結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)周皮中存在1圈環(huán)狀的厚壁細(xì)胞會(huì)延長(zhǎng)生根時(shí)間[21]；此外，柯益富等將雞桑插穗解剖后發(fā)現(xiàn)插穗莖木質(zhì)纖維、韌皮纖維和木栓層等較薄，對(duì)生根的機(jī)械阻力變小，能促進(jìn)生根[22]，本研究與前人研究結(jié)果一致。本研究在比較了不同年齡’北林雄株2號(hào)’插穗無(wú)性系苗的生長(zhǎng)狀態(tài)、根發(fā)育特征、光合生理參數(shù)以及莖解剖結(jié)構(gòu)后發(fā)現(xiàn)：隨插條年齡的增加，其地徑、葉面積、葉柄長(zhǎng)度、苗高、生根率、主根數(shù)、主根長(zhǎng)、根系效果指數(shù)及光合速率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；年齡大的插穗其莖皮部周皮變厚，木栓層細(xì)胞壁木質(zhì)化加重，加大了插穗生根的機(jī)械阻力，阻礙根的發(fā)生；且年齡大的插穗木質(zhì)部發(fā)達(dá)，分化程度較年齡小的插穗高，因此再分化生根的能力降低，這可能是導(dǎo)致年齡大插穗生根率降低的重要原因。綜合上述分析得出，插穗的年齡是導(dǎo)致插穗新生苗老化和插穗生根率低的重要因素。

可溶性總糖、可溶性總蛋白、葉綠素、脯氨酸及激素等含量的多寡能反映出植株代謝能力的強(qiáng)弱和新生苗的生長(zhǎng)狀態(tài)。近些年，對(duì)懸鈴木、巨尾桉不同年齡硬枝扦插時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增加，可溶性總糖、可溶性蛋白及葉綠素等含量出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，而脯氨酸的含量呈上升的趨勢(shì)[23-26]；在對(duì)紅皮云杉不同年齡插穗的研究中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源植物激素含量與其生根率之間有密切的關(guān)系, 插穗的GA4、IAA含量隨著母株年齡增加而降低，ABA含量則表現(xiàn)相反，也有證據(jù)證實(shí)內(nèi)源赤霉素含量隨樹(shù)木年齡的增加逐漸降低，如施加外源赤霉素處理時(shí)則具有復(fù)壯效果[27-28]；類似的現(xiàn)象在青海云杉的研究中也被發(fā)現(xiàn)，即著插穗年齡的增加，其內(nèi)源激素IAA、GA和KT減少，而ABA含量上升，IAA/ABA也隨年齡的增加而降低[6]。本研究與前人研究結(jié)果一致，‘北林雄株2號(hào)’再生苗葉片可溶性總糖、總蛋白、葉綠素、GA、IAA等含量均隨插穗年齡的增加逐漸降低，而脯氨酸和脫落酸則表現(xiàn)出隨年齡增加而增大的現(xiàn)象。據(jù)此可以認(rèn)為，插穗的年齡是導(dǎo)致新生苗葉片相關(guān)生化物質(zhì)代謝減弱的重要因素。

綜上所述，優(yōu)樹(shù)白楊雜種三倍體‘北林雄株2號(hào)’的扦插無(wú)性繁殖苗極易受母株年齡的影響。與1年生相比，2、3年生材料顯示出發(fā)育遲緩的整體性衰老狀態(tài)，嚴(yán)重制約其無(wú)性系苗遺傳潛力的發(fā)揮。因此建議，在進(jìn)行白楊扦插育苗繁殖時(shí)，應(yīng)選擇年齡較小母株作為無(wú)性繁殖材料的來(lái)源，可最大限度降低年齡效應(yīng)對(duì)無(wú)性系苗的影響，從而提高無(wú)性系育苗的成功率。

參考文獻(xiàn):

[1]李新國(guó),段安安,朱之悌.毛白楊無(wú)性系年齡效應(yīng)及根萌條幼化效果的初步研究[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào),1998,18(2):1-7.

LI X G, DUAN A A, ZHU Z T. Primary study on branch cyclophsis and sucker rejuvenation effect ofPopulustomentosa[J].JournalofSouthwestForestryCollege,1998,18(2):1-7.

[2]闞祝林,袁久芹.楊樹(shù)扦插繁殖理論與技術(shù)概述[J].上海農(nóng)業(yè)科技,2011,(5):100-104.

KAN Z L, YUAN J Q. Summary of theory and technology in poplar cuttage propagation[J].ShanghaiAgriculturalScienceandTechnology2011,(5): 100-104.

[3]朱之悌.樹(shù)木的無(wú)性繁殖與無(wú)性系育種[J].林業(yè)科學(xué),1986,22(3):280-290.

ZHU Z T. Vegetative propagation and clonal breeding of forest trees[J].ScientiaSilvaeSinicae,1986,22(3):280-290.

[4]康向陽(yáng).關(guān)于無(wú)性系林業(yè)若干問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和建議——以楊樹(shù)為例[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,39(9):1-7.

KANG X Y. Cognition and suggestions on some issues related to clonal forestry:taking poplar as an example[J].JournalofBeijingForestryUniversity,2017,39(9):1-7.

[5]王軍輝,張建國(guó),張守攻,等.青海云杉硬枝扦插的激素、年齡和位置效應(yīng)研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,34(7):65-71.

WANG J H, ZHANG J G, ZHANG S G,etal. Research of hormone, age and position effect of hardwood cutting inPiceacrassifoliaKom[J].JournalofNorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry(Natural Science Edition ),2006,34(7):65-71.

[6]師晨娟,劉勇,王春城,等.青海云杉扦插的年齡效應(yīng)及其生根機(jī)理研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,34(12):101-104.

SHI C J, LIU Y, WANG C C,etal. Study on the age effect of cutting propagation ofPiceacrassifoliaand its rooting mechanism[J].JournalofNorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry, 2006,34(12):101-104.

[7]DAMS HAJI AHMAD, THOMPSON S, PIRRIE A. Vegetative propagation ofAcaciamangiumby stem cutting: the effect of seedling age and phyllode number on rooting [J].JournalofTropicalForestScience,1990,2(4): 274-279.

[8]王建華,孫曉梅,王笑山,等.母株年齡、激素種類及其濃度對(duì)日本落葉松扦插生根的影響[J].林業(yè)科學(xué)研究,2006,19(1):102-108.

WANG J H, SUN X M, WANG X S,etal. Effects of age, type of auxin and treatment concentration on rooting ability ofLarixleptolepis[J].ForestResearch,2006,19(1):102-108.

[9]郭長(zhǎng)花,康向陽(yáng).樹(shù)木發(fā)育中的階段轉(zhuǎn)變研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通訊,2008,19(5):784-786.

GUO C H, KANG X Y. Progress in phase change during tree development[J].LettersinBiotechnology, 2008,19(5):784-786.

[10]朱之悌,張志毅,趙勇剛.毛白楊優(yōu)樹(shù)快速繁殖方法的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1986,8(4):1-17.

ZHU Z T, ZHANG Z Y, ZHAO Y G. Studies on a rapid method for vegetative propagation ofPopulustomentosa[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 1986,8(4):1-17.

[11]朱之悌,盛瑩萍.論樹(shù)木的老化—幼年性、成年性、相互關(guān)系及其利用[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1992,14(S3): 92-104.

ZHU Z T, SHENG Y P. On ageing of trees: juvenility, maturity, their relations and utilization[J].JournalofBeijingForestryUniversity,1992，14(S3):92-104.

[12]郭長(zhǎng)花.白楊年齡與位置效應(yīng)的生理生化機(jī)制研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2008.

[13]李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[14]康向陽(yáng).新一輪毛白楊遺傳改良策略的思考和實(shí)踐[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,38(7):1-8.

KANG X Y. Thinking and practices for strategy on a new round genetic improvement ofPopulustomentosacarr[J].JournalofBeijingForestryUniversity,2016,38(7):1-8.

[15]GREENWOOD M S, HOPPER C A, HUTCHISON K W. Maturation in Larch l. effect of age on shoot growth, foliar characteristics, and DNA methylation[J].Plantphysiol., 1989, (90): 406-412.

[16]GREENWOOD M S. Phase change inLoblollypine: shoot development as a function of age [J].Physiol.Plant, 1984, (61): 518-522.

[17]ENGLAND J R, ATTIWILL P M . Changes in leaf morphology and anatomy with tree age and height in the broadleaved evergreen species,EucalyptusregnansF. Muell [J].Trees, 2006, (20): 79-90.

[18]BOND B J. Age-related changes in photosynthesis of woody plants [J].TrendsinPlantScience,2000,5(8):349-353.

[19]YODER B J, RYAN M G. Evidence of reduced photosynthetic rates in old trees [J].ForestSci.,1994,(40):513-527.

[20]陳廣輝.青海云杉扦插繁殖技術(shù)及插穗生根機(jī)理研究[D].河南：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[21]卓嘎,楊小林,辛福梅.西藏2種紅豆杉扦插生根過(guò)程及解剖結(jié)構(gòu)研究[J].西部林業(yè)科學(xué),2015,44(1):88-91.

ZHUO G, YANG X L, XIN F M. Cuttings rooting and anatomical structures of twoTaxusin Tibet[J].JournalofWestChinaForestryScience,2015,44(1):88-91.

[22]柯益富,彭克宇,曹夢(mèng)羆.雞桑枝條解剖構(gòu)造與扦插發(fā)根機(jī)制的研究[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1992,14(3):278-282.

KE Y F, PENG K Y, CAO M P. A study of the anatomical structure ofMorusaustraliscatting lype shoots and the rooting mechanism of its cuttings[J].JournalofSouthwestAgriculturalUniversity,1992,14(3):278-282.

[23]唐全,曹幫華,劉鳳,等.懸鈴木硬枝扦插年齡效應(yīng)及對(duì)-αNAA處理的響應(yīng)[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,31(3):94-99.

TANG Q, CAO B H, LIU F,etal. The age-effects of hardwood-cutting ofPlatanusorientalisand its rooting response to α-NAA[J].JournalofSouthwestUniversity(Natural Science Edition), 2009,31(3):94-99.

[24]譚健暉.插條母株年齡對(duì)巨尾桉幼林抗氧化生理的影響[J].林業(yè)科學(xué),2007,43(4):43-49.

TAN J H. Effects of the age of the ortet on oxidize-resistant physiology of young forest ofEucalyptusgrandis×E.urophylla[J].ScientiaSilvaeSinicae，2007,43(4):43-49.

[25]譚健暉,王以紅,等.桉樹(shù)無(wú)性繁殖衰退過(guò)程中的生理變化[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(3):15-22.

TAN J H, WANG Y H,etal. Physiological changes during the senescence process of vegetative propagations of eucalyptus[J].JournalofBeijingForestryUniversity, 2007,29(3):15-22.

[26]ASPINALL D, PALEG L G. Proline accumulation: physiological aspects[J].ThePhysiologyandBiochemistryofDroughtResistanceinPlants, 1981, 205-241.

[27]王秋玉,趙麗惠,王福來(lái),等.紅皮云杉扦插繁殖中的年齡效應(yīng)及其生理機(jī)制[J].植物研究,1997,17(3):105-110.

WANG Q Y, ZHAO L H, WANG F L,etal. The age effect of cutting propagation ofPiceakoraiensisand its physiological mechanism[J].BulletinofBotanicalResearch,1997,17(3):105-110.

[28]FORD Y Y, TAYLOR J M, BLAKE P S,etal. Gibberellin A3stimulates rooting of cuttings from cherry(Prunusavium)[J].PlantGrowthRegulation，2002,(37): 127-133.