基質(zhì)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)美國(guó)流蘇硬枝扦插生根的影響

胡 濤，曹 鈺，張鴿香

（南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037）

美國(guó)流蘇Chionanthus virginicus為木犀科Oleaceae流蘇樹(shù)屬Chionanthus的落葉灌木或小喬木，原產(chǎn)美國(guó)東南部［1］。美國(guó)流蘇的花、葉都具有較高的觀賞價(jià)值，開(kāi)花時(shí)節(jié)，滿(mǎn)樹(shù)白花似雪，花香四溢，清新淡雅，秋天樹(shù)葉金黃，另有一番景致，可應(yīng)用于庭院、公園、水邊和道路綠化等［1-2］。美國(guó)流蘇還具有較高的藥用價(jià)值，其莖和根皮中含有木脂素和環(huán)烯醚萜苷等抗氧化物質(zhì)，可以作為食品、藥品和護(hù)膚品的天然植物原料開(kāi)發(fā)利用［3-4］。因此，美國(guó)流蘇具有引種推廣的潛力以及巨大的應(yīng)用前景。美國(guó)流蘇主要為播種繁殖，種子由堅(jiān)硬的外殼包裹，具有休眠特性［5］，不易發(fā)芽，且播種苗生長(zhǎng)緩慢，給其引種、繁殖和推廣帶來(lái)不便。而扦插繁殖有利于實(shí)現(xiàn)美國(guó)流蘇等難發(fā)芽樹(shù)種的大規(guī)模生產(chǎn)及推廣。目前，美國(guó)流蘇在國(guó)內(nèi)還未得到應(yīng)用和推廣，相關(guān)報(bào)道較少，僅在種子、容器育苗和組培方面有所涉及［2,6-7］，在扦插繁殖方面未見(jiàn)報(bào)道。進(jìn)行美國(guó)流蘇扦插繁殖試驗(yàn)有利于實(shí)現(xiàn)其規(guī)?；敝澈屯茝V應(yīng)用。選用適宜的扦插基質(zhì)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合可以顯著提升插穗的生根效果［8-9］，而可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白質(zhì)作為插穗內(nèi)部的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其含量變化與插穗生根關(guān)系密切［10］，直接影響到插穗的生根指標(biāo)，反映各處理的扦插生根效果。因此，本研究從基質(zhì)、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等方面優(yōu)化美國(guó)流蘇硬枝扦插繁殖技術(shù)，并通過(guò)測(cè)定分析插穗生根過(guò)程中體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，探索其扦插生根過(guò)程中的生理變化，以期為美國(guó)流蘇扦插繁殖提供理論參考和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)在南京林業(yè)大學(xué)園林實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心溫室苗床上進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為來(lái)自美國(guó)2年生的美國(guó)流蘇實(shí)生苗，挑選生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲(chóng)害的母株，剪取粗壯枝條，置于水深3～5 cm的桶中進(jìn)行保濕。剪取插穗長(zhǎng)度為8～12 cm，上切口平切，下切口斜切，帶6～8個(gè)完整飽滿(mǎn)芽，并保留2片1/2葉。20支扎成一捆，用體積分?jǐn)?shù)為0.3%的多菌靈溶液消毒，清水洗凈后于水中浸泡備用。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

扦插開(kāi)始于2017年3月18日，各處理3次重復(fù)，各重復(fù)50根插穗。基質(zhì)種類(lèi)試驗(yàn)：采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，插穗用吲哚丁酸（IBA）500 mg·L-1浸泡60 min后，扦插于6種不同的基質(zhì)中：①珍珠巖， ②草炭， ③河沙， ④V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3， ⑤V（珍珠巖）∶V（草炭）＝7∶3， ⑥V（珍珠巖）∶V（園土）＝7∶3等。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑試驗(yàn)：采用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類(lèi)（A）、質(zhì)量濃度（B）、 處理時(shí)間（C）進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)， 具體因素和水平見(jiàn)表 1。 扦插基質(zhì)為V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3。插穗內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)： 以V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3為基質(zhì)， 500 mg·L-1IBA浸泡插穗60 min，以清水處理作為對(duì)照（ck），進(jìn)行單因素試驗(yàn)，各處理3次重復(fù)，每重復(fù)50根插穗。

表1 正交試驗(yàn)因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4 扦插管理

扦插前將基質(zhì)進(jìn)行消毒，扦插密度為10 cm×10 cm，深度為插穗的1/2，壓實(shí)四周，插好標(biāo)牌，立即澆透水。通過(guò)自動(dòng)噴霧系統(tǒng)和手動(dòng)澆水相結(jié)合方式，控制空氣和基質(zhì)的濕度，并定期噴施多菌靈消毒液，腐爛和感染病菌的插穗立即拔出。

1.5 形態(tài)指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)測(cè)定

形態(tài)指標(biāo)測(cè)定：扦插70 d后測(cè)量并統(tǒng)計(jì)相關(guān)的生根指標(biāo)，包括愈傷率、生根率、平均不定根數(shù)、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、最長(zhǎng)不定根粗、根系效果指數(shù)［11］（平均根長(zhǎng)×根系數(shù)量/總插穗數(shù)）。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)測(cè)定：采樣時(shí)間為扦插當(dāng)天起，隔12 d，各處理共取樣6次，6根·次-1，3次重復(fù)。洗凈后，小刀刮取插穗基部（下切口往上3 cm）的韌皮部，蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)［12］。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)種類(lèi)對(duì)美國(guó)流蘇扦插生根的影響

受不同基質(zhì)的影響，插穗生根率、愈傷率、平均不定根數(shù)、根系效果指數(shù)達(dá)極顯著差異（P＜0.01），最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、最長(zhǎng)不定根粗達(dá)顯著差異（P＜0.05）。從表2可知：處理④的生根率、根系效果指數(shù)和愈傷率最高，分別為43.33%，7.64和60.00%，其他生根指標(biāo)均達(dá)最佳水平，可見(jiàn)具有良好的保水、保溫及透氣性的混合基質(zhì)生根效果較好；處理⑤的生根率達(dá)36.67%，平均不定根數(shù)為6.01條，各生根性狀與處理④無(wú)顯著差異；處理②的生根率和愈傷率顯著下降，但最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)和最長(zhǎng)不定根粗最佳，分別為6.88 cm和0.75 mm，根系效果指數(shù)僅次于處理④，說(shuō)明草炭利于不定根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)；處理①的生根率與處理②無(wú)顯著差異，但根系效果指數(shù)下降顯著，為1.69，可能由于珍珠巖缺乏營(yíng)養(yǎng)、保水性不強(qiáng)而影響不定根生長(zhǎng)；處理③的生根率最差，為8.33%，與處理⑥差異不顯著，極顯著低于其他處理，根系效果指數(shù)最低，為0.43，也顯著低于其他處理，可能與園土、河沙易板結(jié)有關(guān)。綜上所述，最佳的扦插基質(zhì)為V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3， 河沙的扦插生根效果最差。

表2 美國(guó)流蘇硬枝扦插不同基質(zhì)的生根情況Table 2 Rooting situation of hardwood cutting on different mediums of Chionanthus virginicus

2.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)美國(guó)流蘇扦插生根的影響

方差分析表明：各植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理組合間生根率、根系效果指數(shù)達(dá)極顯著差異。從表3可知：處理⑤（IBA 500 mg·L-1浸泡60 min）的生根率和根系效果指數(shù)最高，分別為43.33%和6.65；處理①（100 mg·L-1IAA速蘸插穗基部10 s）的生根率和根系效果指數(shù)最低，分別為11.67%和0.22。

表4和表5多重比較可知：IBA處理的生根效果最佳，生根率和根系效果指數(shù)分別為35.56%和4.33，極顯著優(yōu)于NAA和IAA；質(zhì)量濃度為500 mg·L-1時(shí)生根率和根系效果指數(shù)最高，分別為30.00%和3.39，顯著高于1 000和100 mg·L-1的處理；植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理的時(shí)間越長(zhǎng)，插穗生根效果越好，30和60 min處理間的差異不顯著，但浸泡60 min生根率和根系效果指數(shù)略高。因此，最佳生根率組合為500 mg·L-1的IBA浸泡60 min， 500 mg·L-1的IBA浸泡30 min次之。

由表4和表5中R和r值可知：各因素對(duì)插穗生根率、根系效果指數(shù)影響程度的從大到小依次為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類(lèi)、處理時(shí)間、質(zhì)量濃度。因此，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類(lèi)的選擇最為重要，其次為處理時(shí)間。

2.3 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

2.3.1 可溶性糖 如圖1A所示：春季硬枝扦插生根過(guò)程中，對(duì)照（ck）插穗的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)為下降—上升，IBA處理插穗呈下降—上升—下降的趨勢(shì)。扦插前中期，可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一直降低，可能插穗被剪切后，基部受到機(jī)械損傷，呼吸效率提升，增強(qiáng)了體內(nèi)的代謝活動(dòng)，加大可溶性糖的消耗；之后插穗開(kāi)始誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，細(xì)胞代謝活躍，加上葉芽的萌發(fā)、生長(zhǎng)，再次加大營(yíng)養(yǎng)的消耗，導(dǎo)致可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)下降；到第36天，處理插穗的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到最低值，為25.40mg·g-1，而對(duì)照插穗在第48天達(dá)谷值，為26.03 mg·g-1。第48～60天，對(duì)照插穗可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所上升，此時(shí)新葉大量展開(kāi)，能夠進(jìn)行光合作用，合成產(chǎn)物向下運(yùn)輸，部分用于不定根生長(zhǎng)，部分在基部積累。IBA處理后插穗的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)比對(duì)照提前上升，其不定根也較早出現(xiàn)，說(shuō)明IBA加快了生根進(jìn)程。最后由于不定根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，處理插穗可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)再次下降。

表3 美國(guó)流蘇硬枝扦插不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的生根情況Table 3 Rooting situation of hardwood cutting with different plant growth regulators of Chionanthus virginicus

表4 美國(guó)流蘇硬枝扦插不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)生根率的影響Table 4 Effects of different plant growth regulators on rooting rate of hardwood cuttings of Chionanthus virginicus

表5 美國(guó)流蘇硬枝扦插不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)根系效果指數(shù)的影響Table 5 Effects of different plant growth regulators on the root effect index of hardwood cuttings of Chionanthus virginicus

2.3.2 淀粉 由圖1B可知：IBA處理插穗淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)為下降—上升，對(duì)照插穗則為下降—上升—下降。扦插開(kāi)始后，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于持續(xù)下降的趨勢(shì)，到第36天，處理和對(duì)照插穗的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)都達(dá)到谷值，分別為37.92和26.95 mg·g-1。由于插穗基部愈傷組織的形成、不定根的誘導(dǎo)以及葉芽的萌發(fā)等，導(dǎo)致插穗需要水解大量的淀粉來(lái)形成糖類(lèi)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以維持插穗的生根進(jìn)程。0～12 d處理插穗淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速度較快，可能是由于IBA的處理加速了淀粉的水解所致。36～60 d，處理插穗的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于上升趨勢(shì)，此時(shí)新葉展開(kāi)，進(jìn)行光合作用同化產(chǎn)物，并形成不定根以吸收養(yǎng)分，淀粉得以轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存下來(lái)。對(duì)照插穗的淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在48～60 d再次下降，可能由于其不定根形成、生長(zhǎng)較緩慢，需要消耗淀粉用于不定根的生長(zhǎng)，也導(dǎo)致后期營(yíng)養(yǎng)不足，生根率降低。

圖1 美國(guó)流蘇插穗內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Figure 1 Changes of nutrient contents in cuttings of Chionanthus virginicus

2.3.3 可溶性蛋白質(zhì) 如圖1C所示，IBA處理插穗的可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量呈下降—上升—下降的趨勢(shì)，對(duì)照插穗呈下降—上升的趨勢(shì)。起初，可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)下降，第24天時(shí)，處理插穗的可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到谷值（6.78 mg·g-1），對(duì)照插穗則在第36天達(dá)谷值，為6.74 mg·g-1。一系列的生理活動(dòng)加大了插穗體內(nèi)能量的消耗，可溶性蛋白質(zhì)被轉(zhuǎn)化為能量用于插穗生根。同時(shí)，此階段可溶性糖、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)也處于下降趨勢(shì)，減少了蛋白質(zhì)的合成原料，導(dǎo)致其合成量減少。24～36 d，IBA處理插穗可溶性蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢(shì)，可能葉片的光合產(chǎn)物以及其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，能夠滿(mǎn)足此時(shí)的愈傷組織形成所需，可溶性蛋白質(zhì)得以?xún)?chǔ)存，為后期不定根的誘導(dǎo)、形成積累了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。對(duì)照插穗在第36～60天處于上升趨勢(shì)，可能由于其生根進(jìn)展較緩慢，對(duì)能量的消耗較少，且新葉的展開(kāi)為插穗提供了能量，使得體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)逐漸增多。

3 討論與結(jié)論

3.1 基質(zhì)種類(lèi)對(duì)扦插生根的影響

插穗生根環(huán)境由基質(zhì)構(gòu)成，基質(zhì)的理化性質(zhì)對(duì)生根極為重要，理想的基質(zhì)應(yīng)具有優(yōu)良的透氣、保水性和一定的營(yíng)養(yǎng)［13］。本研究中，基質(zhì)種類(lèi)對(duì)美國(guó)流蘇插穗生根效果影響顯著，V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3的基質(zhì)扦插生根效果最好，其生根率、根系效果指數(shù)和愈傷率均最高。與青錢(qián)柳Cyclocarya paliurus［14］，美國(guó)紅楓Acer rubrum［15］等扦插試驗(yàn)結(jié)果一致，可能因?yàn)檎渲閹r+蛭石具有較好的保溫、保濕和透氣性。V（珍珠巖）∶V（草炭）＝7∶3的基質(zhì)生根效果次之，可能由于草炭的透氣透水性一般，插穗基部易腐爛，但草炭富含有機(jī)質(zhì)，保水能力強(qiáng)，往往能夠提升不定根的數(shù)量和質(zhì)量［16］。本研究就單一基質(zhì)而言，草炭的生根率高于珍珠巖和河沙，珍珠巖的扦插生根效果較差，是由于珍珠巖保水性不強(qiáng)，且缺乏營(yíng)養(yǎng)。河沙和園土在扦插過(guò)程中極易板結(jié)，導(dǎo)致扦插效果較差，為不理想的扦插基質(zhì)。小果核果茶Pyrenaria microcarpa［17］和復(fù)葉槭Acer negundo［18］等扦插試驗(yàn)也表明：河沙為最不理想的扦插基質(zhì)。本研究對(duì)比可知：混合基質(zhì)的扦插生根效果優(yōu)于單一基質(zhì)，與細(xì)葉水團(tuán)花Adina rubella［16］和番石榴Psidium guajava［19］的結(jié)果一致，說(shuō)明混合基質(zhì)能夠彌補(bǔ)單一基質(zhì)的不足，優(yōu)化其理化性質(zhì)。可見(jiàn)，依據(jù)不同植物進(jìn)行合理的基質(zhì)配比，可以提高生根效果。

3.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)扦插生根的影響

本研究中，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類(lèi)、質(zhì)量濃度和處理時(shí)間對(duì)插穗生根率均有顯著影響。其中，種類(lèi)對(duì)生根率的影響最大，IBA的扦插效果顯著優(yōu)于NAA和IAA，與希蒙得木Simmondsia chinensis［20］，大無(wú)花果Ficus roxburghii［21］和流蘇樹(shù)Chionanthus retusus［22］等扦插生根試驗(yàn)結(jié)論一致?？赡苁怯捎贗AA性質(zhì)較不穩(wěn)定，容易在光下被氧化或在植物體內(nèi)被吲哚乙酸氧化酶（IAAO）降解，NAA質(zhì)量濃度較高易傷害插條， IBA 性狀穩(wěn)定， 不易被分解［23］。 大葉桃花心木Swietenia macrophylla［24］和山木通Clematis finetiana［25］等多數(shù)試驗(yàn)均認(rèn)為IBA促進(jìn)插穗生根效果突出。質(zhì)量濃度為500 mg·L-1時(shí)生根率顯著提升，說(shuō)明適中的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑質(zhì)量濃度往往更有利于提升插穗的生根率，質(zhì)量濃度過(guò)低時(shí)促根效果不顯著，過(guò)高時(shí)對(duì)插穗造成傷害，影響到生根［21,26］。處理時(shí)間為30和60 min時(shí)，兩者的生根效果差異不顯著，但浸泡60 min的生根率略高。本研究的質(zhì)量濃度較適中，10 s速蘸時(shí)間過(guò)短，生根效果較差。綜上所述，本研究最佳植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合為500 mg·L-1的IBA浸泡60 min。

3.3 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與生根

插穗體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的水平對(duì)插穗的生根能力影響很大［10］。扦插開(kāi)始后插穗的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)一直處于下降趨勢(shì)，插穗的機(jī)械損傷、愈傷組織的形成、新葉的萌發(fā)和不定根的形成等，消耗了大量的可溶性糖。此變化趨勢(shì)與短梗大參Macropanax rosthornii扦插的研究結(jié)果一致［27］。此外，相關(guān)研究［28］表明：插穗的生根率與可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)關(guān)系。因此，扦插生根后期較低的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是其生根率低的原因之一。在IBA的作用下，插穗淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在前期下降幅度較大，櫸樹(shù)Zelkova schneideriana［29］和裸花紫珠Callicarpa nudiflora［30］等試驗(yàn)同樣出現(xiàn)此現(xiàn)象，均認(rèn)為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑加速了淀粉的水解，產(chǎn)生更多的可溶性糖等物質(zhì)，加快了插穗生根進(jìn)程，有利于提升生根率。觀察可溶性蛋白質(zhì)變化曲線(xiàn)可知：植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑縮短了生根周期，利于不定根的形成。

3.4 總結(jié)

美國(guó)流蘇為難生根樹(shù)種，使用500 mg·L-1的IBA浸泡插穗60 min，扦插于V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3的基質(zhì)中，生根效果最佳，生根率為43.33%。IBA處理加快了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化，縮短了生根周期，有利于提升生根率。在實(shí)際生產(chǎn)中，美國(guó)流蘇硬枝可以作為繁殖材料進(jìn)行充分利用，以擴(kuò)大繁殖規(guī)模。