貴州2種砧木對甜櫻桃嫁接口解剖結(jié)構(gòu)及幼苗生長特性的影響

文 壯，洪 怡，郭凱斌，文曉鵬

(貴州大學(xué) 農(nóng)業(yè)生物工程研究院/生命科學(xué)學(xué)院，山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

【研究意義】甜櫻桃(PrunusaviumLinn.)又稱大櫻桃，屬薔薇科李屬櫻桃亞屬果樹，原產(chǎn)歐洲黑海沿岸和亞洲西部，結(jié)果較早，果實較大，色彩鮮艷且營養(yǎng)豐富，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。近年來，甜櫻桃在中國南方的種植面積迅速增大。在長期的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)甜櫻桃砧木的選擇尤為重要，砧木對甜櫻桃植株生長、結(jié)果及果實品質(zhì)有重要影響[1]。【前人研究進(jìn)展】目前國內(nèi)常見的甜櫻桃砧木有“馬哈利”、“大青葉”、“Colt”、“吉塞拉5號”等，以及東北山櫻桃、毛櫻桃、萊陽矮櫻等中國櫻桃[2]。這些砧木在北方表現(xiàn)較好，但不適應(yīng)貴州的氣候土壤條件，主要表現(xiàn)為不耐澇、根瘤病嚴(yán)重、產(chǎn)量低、品質(zhì)差等缺點?！颈狙芯壳腥朦c】貴州具有豐富的野生櫻桃資源，在前期工作中，課題組發(fā)掘了野生櫻桃(Prunuspseudocerasus)的“紅皮”新種質(zhì)，與“青皮”櫻桃相比，“紅皮”櫻桃表現(xiàn)為與甜櫻桃嫁接親和性好、抗根瘤、早果、豐產(chǎn)、耐澇等優(yōu)點。為探討“紅皮”櫻桃對接穗的作用機(jī)制，以“紅皮”櫻桃及“青皮”櫻桃為砧木嫁接甜櫻桃，比較其對嫁接口解剖結(jié)構(gòu)特征及幼苗生長特性的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】以期為貴州本地甜櫻桃砧木的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取生長勢基本一致的“紅皮”櫻桃及“青皮”櫻桃為砧木，嫁接本課題組選育的大櫻桃芽變新種質(zhì)“曙光”。

Olympus CX41RF顯微鏡(日本Olympus公司生產(chǎn))，游標(biāo)卡尺，Li-6400 型便攜式光合測定系統(tǒng)(美國 Li-COR公司生產(chǎn))。

1.2 試驗方法

1.2.1 嫁接口解剖結(jié)構(gòu)觀測 嫁接20和120 d后，分別取6個嫁接組合接口，剪成0.5 cm左右的枝段，經(jīng)FAA固定液固定，采用石蠟切片法制片，觀察嫁接口愈合情況，并測定砧穗間薄壁細(xì)胞大小及密度、導(dǎo)管大小及密度。具體方法：材料固定(FAA 固定液)→軟化(70 %甘油∶50 %酒精=1∶1，15 d)→乙醇梯度脫水(4級，每級1.5 h)→透明(二甲苯2 h)→浸蠟(1/2二甲苯+1/2石蠟混合液中浸12 h，純蠟中浸2 h，重復(fù)4次)→包埋→切片(10 μm厚)→染色(番紅-固綠)→封片→鏡檢→用Olympus顯微鏡進(jìn)行測定分析。細(xì)胞大小測定10個細(xì)胞，導(dǎo)管測定10個，觀察5個視野統(tǒng)計導(dǎo)管數(shù)量。

1.2.2 嫁接成活率及新梢生長量測定 采用芽接法嫁接，砧木選取長勢一致，直徑約1.5 cm(距地面2 cm處)的一年生實生苗，接穗選取飽滿的‘曙光’櫻桃側(cè)芽，分別嫁接40株。120 d后統(tǒng)計嫁接成活率，并使用游標(biāo)卡尺測定新梢長度及距嫁接口3 cm處的粗度，每個砧穗組合隨機(jī)測量6株，每15 d測定1次，共測量 7次。

1.2.3 可溶性糖及葉綠素含量測定 嫁接 240 d后，分別選取2種嫁接苗接穗中部成熟功能葉(從下至上第9～10片)測定可溶性糖、葉綠素含量，每個處理重復(fù)3次。葉片可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定；葉綠素a、葉綠素b含量采用Arnon改良法測定[3]。

1.2.4 凈光合速率測定 嫁接250 d后，選擇晴朗天氣的09:00-11:00，采用Li-6400 型便攜式光合測定系統(tǒng)進(jìn)行測定。光合測定系統(tǒng)工作參數(shù)：CO2濃度400 μmol/mol，光照強度梯度設(shè)置為2000，1500，1200，1000，750，500，250，150，100，80，50，20，0 μmol·m-2·s-1。光響應(yīng)曲線采用二次方程擬合，計算光飽和點及最大凈光合速率。光照強度低于250 μmol·m-2·s-1以下的曲線采用線性擬合，計算光補償點及表觀量子效率。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 采用Excle 2016、origin 8 軟件作圖；利用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 砧木嫁接口解剖結(jié)構(gòu)

嫁接20 d后，2種砧木的嫁接口均無愈傷組織形成，砧穗易分離。嫁接120 d后，“紅皮”砧離層基本消失，維管束橋形成；“青皮”砧愈合面隔離層仍然存在，愈合面兩側(cè)細(xì)胞較少，少見維管束橋連通(圖1)。從愈合處砧木導(dǎo)管密度及面積的情況看，單個視野中“紅皮”砧導(dǎo)管數(shù)量為53個，顯著高于青皮(36個)，但砧穗間導(dǎo)管面積的差值無顯著差異。從嫁接口愈合處薄壁細(xì)胞數(shù)目及大小看，“紅皮”砧嫁接口愈合處單個視野中薄壁細(xì)胞數(shù)目(437個)高于“青皮”砧(292個)，2種砧木嫁接口愈合處薄壁細(xì)胞的大小差異未達(dá)顯著水平。

St和Sc分別表示砧木和接穗；方框內(nèi)為砧穗間愈合區(qū)St and Sc represent stock and scion respectively. Red square represents the healing field between stock and scion圖1 嫁接120 d后紅皮(a)和青皮(b)嫁接口解剖結(jié)構(gòu)Fig.1 The graft union’s anatomical structure of two sweet cherry varieties in 120 days after grafting

圖2 砧木對嫁接苗株高和莖粗的影響Fig.2 Effects of two stocks on height and stem diameter of grafting seedlings

圖中不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)Different lowercase letters indicate significance of difference at P<0.05 level圖3 砧木對葉片葉綠素及可溶性糖含量的影響Fig.3 Effect of two stocks on chlorophyll and soluble sugar content in leaves of grafting seedlings

2.2 砧木對嫁接成活率與營養(yǎng)生長的影響

“曙光”甜櫻桃與“紅皮”砧木嫁接成活率為83 %，略高于“青皮”處理(78 %)，兩者差異未達(dá)顯著水平。從圖2看出，嫁接苗于嫁接165 d后生長出現(xiàn)顯著差異，“紅皮”砧嫁接苗株高、莖粗顯著高于“青皮”砧嫁接苗；嫁接 180 d 后，“青皮”砧嫁接苗生長遲緩，接穗基本停止生長。綜合來看，嫁接苗長勢“紅皮”砧處理明顯優(yōu)于“青皮”砧處理。

2.3 砧木對接穗葉片葉綠素及可溶性糖含量的影響

由圖3看出，“紅皮”砧嫁接苗葉綠素a含量略高于“青皮”砧；葉綠素b含量為0.76 mg/g，顯著高于“青皮”砧(0.58 mg/g)。“紅皮”砧接穗葉片的可溶性糖含量為3.38 mg/g，顯著高于“青皮”砧(2.22 mg/g)。

2.4 砧木對嫁接苗光合特性的影響

從圖4看出，隨著光強逐漸增大，2種砧木嫁接苗的光合速率都逐漸升高，“紅皮”嫁接苗升高速率高于“青皮”嫁接苗，在光強超過1200 μmol·m-2·s-1后，光合速率增加緩慢?！凹t皮”處理飽和光強為1544 μmol·m-2·s-1，高于“青皮”砧飽和光強(1381 μmol·m-2·s-1)；“紅皮”和“青皮”處理的光補償點分別為40.67和38.66 μmol·m-2·s-1，差異不顯著?！凹t皮”處理曙光的最大光合速率(21.43 μmolCO2·m-2·s-1) 高于“青皮”處理(15.87 μmolCO2·m-2·s-1)。從2種砧木嫁接苗氣孔導(dǎo)度看，光照強度低于500 μmol·m-2·s-1時氣孔導(dǎo)度兩者間無顯著差異；高于500 μmol·m-2·s-1時，“紅皮”砧嫁接苗氣孔導(dǎo)度最大值為0.74 mmolH2O·m-2·s-1，顯著高于“青皮”砧嫁接苗(0.39 mmolH2O·m-2·s-1)，有利于葉片吸收更多的CO2。

圖4 砧木對嫁接苗光合速率及葉片氣孔導(dǎo)度的影響Fig.4 Effects of two stocks on photosynthetic rate and stomatal conductance of grafting seedlings

3 討 論

砧穗間嫁接親和性可以從嫁接成活率、嫁接口解剖結(jié)構(gòu)、生理及光合特性等多方面來反映。砧穗間組織結(jié)構(gòu)的相似度與嫁接親和性有直接關(guān)系，因此對砧木與接穗的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行解剖觀察，有助于研究嫁接親和性[4]。關(guān)于果樹嫁接體愈合的過程研究較多，雖然不同砧穗組合愈合所需時間不同，但愈合過程大致相同，先后經(jīng)歷隔離層的形成、愈傷組織的形成、形成層的分化、輸導(dǎo)組織的分化與連接4個階段[5]。初慶剛等[6]研究發(fā)現(xiàn)，梨樹嫁接20 d形成維管束；“秋富1”蘋果嫁接在八棱海棠等砧木上7 d后已經(jīng)形成愈傷組織[7]；油茶嫁接35 d后維管束橋已完全形成[8]。因此，不同種類的植物其嫁接口愈合時間存在一定差異。本研究中，由于采取冬季芽接的方式，溫度較低，嫁接20 d后，2種砧穗組合都沒有形成愈傷組織；嫁接150 d后，“曙光”櫻桃與“紅皮”砧的愈合狀況較好，砧穗間能形成良好的疏導(dǎo)組織，而“曙光”櫻桃嫁接在“青皮”砧上，隔離層未完全消失，從而影響到愈傷組織以及輸導(dǎo)組織的形成。同時比較2種砧木導(dǎo)管的數(shù)量及面積，盡管導(dǎo)管面積無顯著差異，但“紅皮”砧導(dǎo)管數(shù)目顯著高于“青皮”砧，結(jié)合砧穗間愈合情況表明“紅皮”砧礦物質(zhì)運輸能力優(yōu)于“青皮”，便于接穗礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收。

解剖結(jié)構(gòu)可以直接反映砧穗間嫁接親和性，同時結(jié)合嫁接成活率和接穗的生長勢，則可對砧穗嫁接親和性更準(zhǔn)確的判斷。本研究中，盡管“曙光”櫻桃嫁接在2種砧木上均能成活，成活率無顯著差異。但從新梢長勢及形態(tài)表現(xiàn)看，嫁接在“紅皮”砧上的新梢長勢好，嫁接芽萌發(fā)后，當(dāng)年生幼苗株高可達(dá)160 cm。結(jié)合嫁接口的愈合度觀察結(jié)果可認(rèn)為“紅皮”砧木的親和性更好。

嫁接體成功愈合后，接穗與砧木的互相作用，使砧穗間組織結(jié)構(gòu)趨于相同化[9]。由于不同砧木的根系對營養(yǎng)吸收能力的不同，且不同砧穗組合營養(yǎng)物質(zhì)的運輸也存在差異，從而影響了不同嫁接體接穗的生長發(fā)育。關(guān)于果樹砧穗互作的相關(guān)研究中，學(xué)者的關(guān)注點多集中于砧木對接穗營養(yǎng)生長的影響，如對蘋果[10-11]、桃[12]、櫻桃[13]、檸檬[14]等的研究表明，砧木能夠通過調(diào)控根部無機(jī)鹽的吸收和地上部位的運輸，從而影響地上部分礦質(zhì)營養(yǎng)及有機(jī)物合成。光合作用作為植物生長發(fā)育的重要生理活動，而光響應(yīng)曲線反映出凈光合速率與光強變化間的規(guī)律，其光合速率、光飽和點、光補償點是植物重要的生態(tài)生理參數(shù)[15]。光補償點及飽和點體現(xiàn)植物利用弱光和強光的能力。葉綠素作為光合作用的主要色素，植物的光合能力隨著葉綠素含量的增加而不斷加強[16]。楊江山等[17]認(rèn)為，葉綠素a作為光合作用中能量傳遞的最終受體，葉綠素a含量較高時，激活態(tài)的分子越多，參與光合作用的分子也越多，因此光合效率增高。本研究中，“紅皮”砧嫁接苗的葉綠素a含量略高于“青皮”砧嫁接苗，葉綠素b含量及總?cè)~綠素含量顯著高于“青皮”砧嫁接苗。同時，葉綠素a作為弱光條件下吸收光能的主要色素，測定嫁接苗光補償點及光飽和點發(fā)現(xiàn)：兩者光補償點差異不大，但“紅皮”砧嫁接苗光飽和點顯著升高，證明其利用強光的能力較強。這一結(jié)果與葉綠素含量測定結(jié)果一致。

CO2作為光合作用的原料，氣孔是植物與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的主要通道，控制CO2進(jìn)入植物體內(nèi)[18]。氣孔的開閉程度通常以氣孔導(dǎo)度來表示，它是決定植物光合強度的重要因素[19]。本研究中，弱光條件下氣孔導(dǎo)度無顯著差異，隨著光強的增高，氣孔導(dǎo)度呈線性上升且“紅皮”砧嫁接苗升高速率顯著高于“青皮”砧嫁接苗，這一結(jié)果與葉子飄等[20]的研究結(jié)果較為一致。葉片可溶性糖作為光合作用的直接產(chǎn)物，是光合效率的最終體現(xiàn)。由此，可推測由于2種砧穗組合嫁接苗葉片葉綠素含量以及氣孔導(dǎo)度的差異，導(dǎo)致“紅皮”砧幼苗最大光合效率顯著高于“青皮”砧幼苗，進(jìn)而影響葉片碳水化合物的積累。

4 結(jié) 論

綜合“紅皮”砧嫁接口愈合較好、幼苗生長迅速、葉片葉綠素和可溶性糖含量及光合速率較高等表現(xiàn)，認(rèn)為“紅皮”砧木適宜在貴州地區(qū)作為甜櫻桃砧木進(jìn)行應(yīng)用。