林木扦插繁殖研究進(jìn)展

趙 瑞，沈永寶

(1.南京林業(yè)大學(xué)，南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037；2.國(guó)家林業(yè)局南方林木種子檢驗(yàn)中心，江蘇 南京 210037)

扦插育苗是指根據(jù)植物細(xì)胞的全能性，選用植物的營(yíng)養(yǎng)器官，如根、葉、枝等的一部分作為繁殖材料，插入土壤、泥炭、蛭石等基質(zhì)中，生長(zhǎng)成獨(dú)立、完整個(gè)體的無(wú)性繁殖方法。根據(jù)扦插季節(jié)，扦插分為春插、夏插，秋插、冬插；根據(jù)插條的木質(zhì)化程度不同，又可分為硬枝扦插和嫩枝扦插。木本植物由于細(xì)胞的幼嫩程度及其分裂能力的差異，嫩枝扦插的成活率往往高于硬枝扦插[1]。與嫁接、組織培養(yǎng)等其他無(wú)性繁殖方法相比，扦插具有繁殖速度快、質(zhì)量高，能有效調(diào)節(jié)和利用樹(shù)木的階段發(fā)育規(guī)律等特點(diǎn)[2]，因此扦插繁殖對(duì)林木種苗生產(chǎn)有極其重要的意義。

隨著無(wú)性系林業(yè)的發(fā)展及對(duì)無(wú)性繁殖技術(shù)研究的不斷加深，扦插繁殖這一無(wú)性繁殖技術(shù)逐漸得到世界各國(guó)的關(guān)注[3]。本文論述了影響扦插繁殖的內(nèi)外因素，內(nèi)部因素包括樹(shù)種遺傳差異、插穗的生理年齡、插穗規(guī)格等，外部因素如扦插時(shí)間、插穗處理方法、扦插基質(zhì)、光照、濕度等。分析了扦插生理生化研究如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、酶活性等與扦插生根的關(guān)系。最后，分子生物學(xué)方面，論述了基因組學(xué)、比較基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等學(xué)科發(fā)展對(duì)扦插的影響。

1 影響扦插生根的因素

1.1 樹(shù)種遺傳差異

決定扦插生根難易程度的重要因素是樹(shù)種本身的遺傳性差異[1]。Almehdi等研究表明，扦插成活率與樹(shù)種的遺傳特性密切相關(guān)[4]。不同樹(shù)種由于遺傳差異，其在基因組成、形態(tài)構(gòu)造、生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律、抗逆性等方面均可能有所不同。因此不同樹(shù)種根據(jù)生根的難易程度，可分為極易生根類(lèi)、易生根類(lèi)、較難生根類(lèi)、極難生根類(lèi)[5]。

樹(shù)種本身的基因差異是決定遺傳差異的根本因素。不同樹(shù)種生根能力差異很大，即使同一樹(shù)種，不同品種、無(wú)性系間扦插生根也存在差異。難生根樹(shù)種，如沉香(Aquilariaagallocha)[6]、蒙古櫟(Quercusmongolica)[7]等扦插生根相對(duì)困難，需要采取其他促根措施輔助生根，但對(duì)于易生根樹(shù)種，如柳樹(shù)(SalixbabylonicaLinn.)、木槿(HibiscussyriacusLinn.)，則容易成活。不同椴樹(shù)扦插生根差異迥異，椴樹(shù)(Tiliatuan)、糠椴(Tiliamandshurica)為較難生根樹(shù)種，而蒙椴(Tiliamongolica)生根較易[8-9]。李曉欣等[10]認(rèn)為，榆屬(Ulmus)植物不同種源之間扦插生根能力差異明顯，家榆(UlmuspumilaL.)生根最易，而旱榆(Ulmusglaucescens)屬于難生根樹(shù)種。唐強(qiáng)等[11]通過(guò)對(duì)紅毛椿(Toonaciliatavar.pubesens)十個(gè)無(wú)性系的扦插繁殖研究發(fā)現(xiàn)，毛紅椿以TC 01無(wú)性系生根率最高，達(dá)93%，根系效果指數(shù)最好，達(dá)36.5(根系效果指數(shù)R=(Lmr)/n，L不定根平均根長(zhǎng)，m不定根數(shù)量，r生根率，n生根插條數(shù))。油橄欖[12](Oleaeuropaea)不同主栽品種間的根系生長(zhǎng)狀況及生根率也存在顯著差異。

1.2 插 穗

1.2.1插條生理年齡

插條的生理年齡是影響扦插的生根關(guān)鍵因素之一，包括采穗母樹(shù)的年齡和插條自身的年齡。隨著樹(shù)木年齡的增加插穗內(nèi)促進(jìn)不定根發(fā)生的內(nèi)源激素水平、非結(jié)構(gòu)碳水化合物含量及細(xì)胞再生能力等都大大降低，生根抑制劑含量也會(huì)隨著樹(shù)齡的增加而增加，這種現(xiàn)象被稱為年齡效應(yīng)[13]。

國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，隨著母樹(shù)年齡的增加，插穗生根率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[14-16]。Browne等[15]在不同樹(shù)齡加拿大葉松(Pinusbanksiana)扦插繁殖中發(fā)現(xiàn)，十年生母樹(shù)插穗成活率遠(yuǎn)低于二或三年生的。樹(shù)齡越小的日本落葉松[17](Larixjaponica)插穗愈傷組織形成和幼根出現(xiàn)的時(shí)間越早，生根率越高，根系后期發(fā)育也越好。Husen研究表明，一年生扁擔(dān)桿(Grewiabiloba)插穗生根率明顯高于五年生的[18]。李俊南等認(rèn)為，薄殼山核桃(Caryaillinoinensis)扦插繁殖的母樹(shù)年齡為二年生最佳，大于二年生扦插生根率顯著下降[19]。歐洲刺柏(Juniperuscommunis)[20]、香樟(Cinnamomumplatyphyllum)[21]、青海云杉(Piceacrassifolia)[22]等也表現(xiàn)出類(lèi)似的結(jié)果。大部分木本植物都表現(xiàn)出隨著母樹(shù)年齡的增加，插穗生根能力越差，即使相同的樹(shù)種、品種，不同樹(shù)齡采集的嫩枝，其生理年齡也有極大的差異。因此應(yīng)注意插穗的生理年齡問(wèn)題，生理年齡越小，越容易扦插成活。實(shí)際情況中，不同樹(shù)齡、每株植株的不同部位、乃至每條半木質(zhì)化插條的上下段，其生理年齡都會(huì)存在不同程度差異，但并沒(méi)有明確的劃分方式。

1.2.2插穗規(guī)格

插穗規(guī)格對(duì)扦插生根也有一定的影響，包括插穗的長(zhǎng)短、粗度及插穗上的留葉量、留芽量等。不同樹(shù)種，插穗長(zhǎng)短、粗度要求也不同。插穗越長(zhǎng)其內(nèi)部所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越多，一般來(lái)說(shuō)可更好地促進(jìn)扦插成活，但插穗越長(zhǎng)蒸騰就越大，極有可能導(dǎo)致在未生根前便失水死亡。Schuler研究發(fā)現(xiàn)，東方楊木(Populusdeltoides)插穗長(zhǎng)度對(duì)其地下部生根量影響顯著，隨著插穗長(zhǎng)度的增加，生根總數(shù)也顯著提高[23]。Singh[24]指出，長(zhǎng)度為50 cm的紫薇(Lagerstroemiaindica)插穗的生根質(zhì)量?jī)?yōu)于20 cm、35 cm的。但對(duì)于平歐雜種榛(Corylusheterophylla×avellana)來(lái)說(shuō)，隨著嫩枝插穗長(zhǎng)度增加，生根率逐漸降低[25]。由此可見(jiàn)，雖然較長(zhǎng)插穗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量多利于生根，但不適用于所有樹(shù)種。因此根據(jù)不同樹(shù)種需要合理控制插穗長(zhǎng)度是扦插成活的關(guān)鍵。

一定范圍內(nèi)，隨著插穗的加粗，形成層的幼嫩細(xì)胞層變厚，生活能力和生根能力越強(qiáng)。較粗的櫸樹(shù)插穗(1.0～1.2 cm)，其愈傷組織出現(xiàn)期及生根始發(fā)期均早于櫸樹(shù)細(xì)插穗(0.6～0.8 cm)[26]。薄殼山核桃[19]在扦插中也表現(xiàn)出類(lèi)似的結(jié)果。這可能是由于較粗的插穗內(nèi)含物豐富，養(yǎng)分集中，抗逆性較強(qiáng)，有利于愈傷組織及不定根的形成。

插穗上預(yù)留的葉和芽的數(shù)量是成活的關(guān)鍵因素之一。扦插時(shí)預(yù)留的葉片和芽可以通過(guò)光合作用為插穗生長(zhǎng)提供能量，但是留葉量過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致蒸騰作用過(guò)強(qiáng)而不利于插穗成活。曹琴等研究發(fā)現(xiàn)，留3片葉扦插的歐李(Cerasushumilis)嫩枝扦插成活率最高，不留葉的歐李插穗均無(wú)生根[27]。而鐘櫻花(Cerasuscampanulata)扦插時(shí)留半片葉成活率高于留全葉及不留葉處理，可達(dá)56.67%[28]。

掌控好適宜的插穗規(guī)格可為扦插成活提供良好的基礎(chǔ)，不同樹(shù)種扦插時(shí)可以通過(guò)對(duì)插穗長(zhǎng)短、粗度、留葉量的試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行篩選，以選出更利于生根的插穗條件。

1.3 扦插時(shí)間

根據(jù)季節(jié)差異，扦插可分為春插、夏插、秋插、冬插。扦插時(shí)間、插穗生長(zhǎng)狀況及扦插地區(qū)氣候特點(diǎn)，對(duì)扦插成活均有很大影響。對(duì)大多樹(shù)種而言，春季是適宜扦插的最好季節(jié)。但對(duì)于部分樹(shù)種，冬季有保暖措施的情況下亦可進(jìn)行扦插。研究發(fā)現(xiàn)，鐘櫻花在各季節(jié)的扦插成活率及生根率順序大小為春插>冬插>秋插>夏插[28]。6月中旬扦插銀杏可獲得最好的生根效果[29]。曾炳山等[30]認(rèn)為，柚木(Tectonagrandis)最適宜扦插的時(shí)間為5—8月份，最高成活率可達(dá)93%。對(duì)南方紅豆杉而言，11月末最適宜其扦插，成活率可高達(dá)78%[31]。而香樟5月份扦插的生根效果優(yōu)于6、9月份[21]。在實(shí)際扦插中，應(yīng)根據(jù)植物特性及扦插地地域特點(diǎn)，靈活選擇扦插時(shí)間。四季扦插優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

1.4 插穗處理方法

扦插成活的關(guān)鍵在于生根，而生根的難易除與植物本身特性有關(guān)，還與插穗的處理方法緊密相關(guān)，插穗處理方式主要有物理方法和化學(xué)方法2種。物理方法主要有黃化處理、環(huán)割、機(jī)械刻傷等。黃化處理是指在采穗前用不透光的材料對(duì)枝條進(jìn)行遮光處理，使其在黑暗條件下生長(zhǎng)一段時(shí)間，從而促進(jìn)扦插生根的一種方式。早有學(xué)者指出黃化處理是通過(guò)提高插穗多胺含量，改變插穗內(nèi)生長(zhǎng)素、有關(guān)酶、生根輔促因子和抑制因子的含量及分布以促進(jìn)生根[32]。榛子(Ostryopsisdavidiana)[33]和文冠果(Xanthocerassorbifolium)[34]經(jīng)基部黃化處理后扦插生根率均得到了顯著提高。環(huán)割和機(jī)械刻傷是常用的物理方法，其通過(guò)阻斷光合產(chǎn)物的正常運(yùn)輸，在處理區(qū)積累大量利于生根的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和內(nèi)源激素，來(lái)促進(jìn)扦插生根[1]。如經(jīng)刻傷處理的圓柏(Juniperuschinensis)嫩枝插穗較不刻傷的生根率可提高26.5%～36.8%[35]，而對(duì)臭柏(Juniperussabina)，刻傷處理結(jié)合ABT1生根粉更能有效提高其插穗愈傷誘導(dǎo)率[36]。因此在不同樹(shù)種、不同材料進(jìn)行扦插時(shí)，要合理選擇處理措施，考慮組合多種處理方法以促進(jìn)扦插生根。

表1 不同季節(jié)扦插的適用材料及優(yōu)缺點(diǎn)

表2 部分木本植物化學(xué)處理方法的應(yīng)用

化學(xué)方法從樹(shù)皮水、KMNO4溶液處理再深入到各種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理。經(jīng)過(guò)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后的插穗，尤其對(duì)難生根樹(shù)種，其生根率往往高于不做處理的插穗。營(yíng)養(yǎng)元素中的大量元素、稀土元素、蔗糖溶液等也以不同形式不同程度地促進(jìn)各種植物生根。目前使用化學(xué)方法進(jìn)行扦插促根處理的應(yīng)用也越來(lái)越多，如：南京椴(Tiliamiqueliana)、天竺葵(Pelargoniumhortorum)、銀杏(Ginkgobiloba)、美國(guó)黑胡桃(Juglansnigra)、柳樹(shù)(Salixbabylonica)等。部分植物扦插化學(xué)處理應(yīng)用見(jiàn)表2。

1.5 扦插基質(zhì)

基質(zhì)的組成及其理化性質(zhì)是影響插穗生根的重要因素之一。保水透氣性好、理化性質(zhì)佳的基質(zhì)可為扦插生根提供優(yōu)良條件。扦插基質(zhì)根據(jù)其物理狀態(tài)可分為氣態(tài)基質(zhì)、液態(tài)基質(zhì)、固態(tài)基質(zhì)[5]。目前較常用的為固態(tài)基質(zhì)，有蛭石、珍珠巖、泥炭、河沙、土壤、草炭、椰糠、巖棉等。

King等研究發(fā)現(xiàn)，落羽杉(Taxodiumdistichum)扦插于珍珠巖中愈傷組織形成率可達(dá)85%，高于泥炭蘚作基質(zhì)的32%[45]。諶振等研究表明，椰糠有利于提高朱槿(Hibiscusrosa-sinensis)扦插成活率，而椰糠混合定量的河沙則有助于朱瑾扦插苗后續(xù)的生長(zhǎng)[46]。

表3 扦插基質(zhì)優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用

用珍珠巖做基質(zhì)扦插大葉黃楊(Buxusmegistophylla)，生根率可達(dá)100%[47]。泥炭∶珍珠巖=1∶1混合的基質(zhì)配方最有利于楸樹(shù)(Juglansmandshurica)嫩枝扦插成活[48]。對(duì)于美國(guó)紅楓(Acerrubrum)而言，選用蛭石和珍珠巖的組合基質(zhì)效果最佳[49]。在實(shí)際的扦插育苗中，應(yīng)根據(jù)植物自身的光合特性與解剖構(gòu)造來(lái)選擇適宜的扦插基質(zhì)，必要時(shí)混合不同類(lèi)型的基質(zhì)以提高扦插生根的概率。比如杜鵑紅山茶屬于旱生性的中生植物，扦插基質(zhì)保水性過(guò)高反而不利于其扦插生根[50]?，F(xiàn)總結(jié)常用基質(zhì)特性如表3所示以供參考。

1.6 光照和溫度

光照和溫度也是影響扦插生根的重要環(huán)境因子。扦插初期，插穗剛離開(kāi)母體，強(qiáng)烈的光照會(huì)導(dǎo)致插穗迅速失水，不利于扦插生根?？稍诔跗谶m度使用遮陰網(wǎng)進(jìn)行處理，保持50%左右的透光率，隨著生根進(jìn)程的發(fā)展，逐漸加大透光率。而光照的強(qiáng)弱也間接影響著扦插溫度變化。研究表明，溫度對(duì)植物插穗生根速度有密切關(guān)系[62]，尤其是插穗切口基部的溫度。適當(dāng)?shù)奶岣卟宕矞囟扔欣谇げ迳?，生產(chǎn)上有通過(guò)在插床內(nèi)鋪置電熱絲、使用加熱溫床等來(lái)提高插穗下部的溫度。李金平等[63]研究發(fā)現(xiàn)，使用28 ℃的電熱溫床對(duì)無(wú)花果進(jìn)行催根處理可促進(jìn)插穗的生根進(jìn)程。美國(guó)山核桃硬枝扦插時(shí)，保持(25±2)℃的基質(zhì)溫度及(13±2)℃的空氣溫度最利于其插穗生根[64]。大部分樹(shù)種的扦插生根都需要有一個(gè)最適宜溫度，一般插穗生根需要的溫度比栽培母株高 2～3 ℃。在一定范圍內(nèi)，隨著光照及溫度的升高，插穗呼吸作用增強(qiáng)，消耗掉大量的養(yǎng)分，反而不利于插穗成活。此外，高溫環(huán)境下容易發(fā)生病害，影響生根進(jìn)程。低溫則有相反的效果，如使生理活動(dòng)減弱，延遲愈合生根等。因此，掌握適宜的扦插溫度的同時(shí)也要采取相應(yīng)的解決措施，以獲得這2種作用間的平衡，獲取最適宜的溫度。

1.7 濕 度

基質(zhì)濕度和空氣濕度同樣可以影響扦插的成活率。插穗從母體分離后水分容易失衡，要保證插條不在發(fā)根前死亡需要及時(shí)供給枝穗和葉片水分。所以扦插時(shí)應(yīng)保持插床濕潤(rùn)，土壤水分一般保持在田間持水量的60%～80%，以保證插穗正常吸水[65]。同時(shí)也要注意排水通暢，以防積水導(dǎo)致插穗腐爛。在實(shí)際生產(chǎn)中，人們?yōu)榱嗣烙^，水泥砌造扦插池，甚至用瓷磚鋪裝扦插池，大大忽略了扦插池的正常排水功能，導(dǎo)致積水時(shí)有發(fā)生。這便大大增加了插穗腐爛的可能，使之前的種種準(zhǔn)備付諸東流。所以實(shí)際應(yīng)用中扦插池的建造要以實(shí)用便捷為主。對(duì)于生根所需時(shí)間較長(zhǎng)的難生根樹(shù)種，在注意排水通暢的同時(shí)要保持適宜的插床濕度，以保持插穗基部活力[66]。

在關(guān)注基質(zhì)水分的同時(shí)也應(yīng)該注意保持適宜的空氣濕度，這可以通過(guò)使用噴霧來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果空氣濕度過(guò)低，插穗切口及葉片容易迅速失水，不能保證插穗內(nèi)的水分平衡，容易造成插穗失水萎蔫；但濕度也不宜太大，否則容易導(dǎo)致插穗腐爛。扦插初期要求空氣相對(duì)濕度較大的環(huán)境，也要避免濕度的急劇性變化，空氣相對(duì)濕度保持90%以上最好[67]。而扦插初期基質(zhì)的濕度過(guò)大則會(huì)在生根前導(dǎo)致插穗腐爛變質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，控制好適宜的基質(zhì)濕度和空氣濕度至關(guān)重要。

2 林木扦插生理生化及分子生物學(xué)研究

隨著林木扦插繁殖的相關(guān)研究不斷深入，研究重點(diǎn)逐漸從細(xì)胞水平深入到分子生物學(xué)水平。從生根解剖學(xué)試驗(yàn)如石蠟切片的制作來(lái)探究扦插生根類(lèi)型，到對(duì)植物激素相關(guān)基因、細(xì)胞周期相關(guān)基因、細(xì)胞壁組成相關(guān)基因的鑒定分析。植物基因組學(xué)、比較基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展及分子生物學(xué)試驗(yàn)技術(shù)的不斷突破，為植物扦插中不定根形成機(jī)理的研究提供了有效手段和新依據(jù)。

表4 部分涉及植物生根的基因

2.1 插穗內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與扦插生根的相關(guān)性

扦插生根是一個(gè)高耗能的過(guò)程，其主要受到碳水化合物及氮素化合物的影響。碳水化合物作為插穗體內(nèi)重要的基本能量來(lái)源除了維持插穗的生存外，其氧化分解代謝所產(chǎn)生的大量能量能有效促進(jìn)細(xì)胞的分裂與分化，影響不定根的形成[68]。眾多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物體內(nèi)碳水化合物，尤其是可溶性糖含量相對(duì)提高時(shí)，可顯著利于插穗生根[69-71]。也有學(xué)者指出，碳水化合物和氮素化合物的比值(C/N比)可以更好地反映插穗生根能力[72]。在柚木、櫸樹(shù)等物種扦插進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)，較高的C/N比有利于插穗扦插生根[73-74]。但吳落軍[75]對(duì)落羽杉的扦插研究表明不定根形成不需要高的碳氮比，楊秀蓮[76]的扦插研究發(fā)現(xiàn)，較低的碳氮比利于朱砂丹桂的生根。每種植物都有適宜的C/N比濃度，傳統(tǒng)的碳氮比理論在一定程度上可以解釋部分植物生根規(guī)律，但并不適用于所有樹(shù)種。

2.2 插穗內(nèi)激素水平與扦插生根的相關(guān)性

插穗內(nèi)激素水平是影響扦插生根的重要因素之一。植物激素如生長(zhǎng)素IAA、細(xì)胞分裂素CTK、赤霉素GA、脫落酸ABA等對(duì)扦插生根都有不同程度的影響。IAA主要的生理功能之一是促進(jìn)插穗不定根的生成，其所含水平也是影響植物生根的主要因素。遲彥等[77]研究發(fā)現(xiàn)，在不定根誘導(dǎo)過(guò)程中，高濃度IAA會(huì)誘導(dǎo)根原基形成，從而促進(jìn)生根。吳文浩等[78]指出，插穗扦插后0～20 d，即處于根原基誘導(dǎo)期時(shí)生長(zhǎng)素水平升高，根原基形成后生長(zhǎng)素含量降低，表明高濃度IAA有助于薄殼山核桃不定根的形成。麻文俊等[79]在對(duì)日本落葉松扦插研究中發(fā)現(xiàn)，IAA與不定根形成并無(wú)太大相關(guān)性，而是取決于IAA/Z的比值。可見(jiàn)，IAA雖然與扦插生根的難易密切相關(guān)，可促進(jìn)插穗形成不定根[80]，但并不是獨(dú)立于其他內(nèi)源激素而作用的，而是和其他激素協(xié)同作用共同決定著不定根的發(fā)生。CTK是誘導(dǎo)扦插不定根形成的重要激素，可以促進(jìn)細(xì)胞分裂、誘導(dǎo)芽的形成，在一定濃度范圍內(nèi)隨著含量的升高促進(jìn)生根，過(guò)高的濃度反而會(huì)有抑制作用。GA對(duì)扦插生根也有一定的影響[81]，如GA可以抑制插穗根原基分裂從而抑制不定根的形成[78]。脫落酸有引起植物休眠、抑制植物生長(zhǎng)等作用，是植物體內(nèi)一種負(fù)調(diào)控激素，在薄殼山核桃愈傷組織、不定根形成期，ABA含量呈下降趨勢(shì)[78]。

2.3 插穗內(nèi)酶活性與扦插生根的相關(guān)性

酶活性方面主要集中于探究吲哚乙酸氧化酶IAAO、多酚氧化酶PPO和過(guò)氧化物酶POD與扦插生根的關(guān)系。POD通過(guò)對(duì)植物體內(nèi)IAA的氧化，來(lái)消除插穗體內(nèi)過(guò)多的內(nèi)源IAA，進(jìn)而影響插穗生根[82]。張錦春等[83]在沙生檉柳(Tamarixtaklamakanensis)扦插酶活性變化研究中發(fā)現(xiàn)，扦插后至插穗生根期POD活性高度表達(dá)，隨著根系表達(dá)結(jié)束，POD活性逐漸降低。表明高活性POD利于沙生檉柳不定根的發(fā)生。吲哚乙酸氧化酶(IAAO)可以降解調(diào)節(jié)植物體內(nèi)IAA含量從而影響插穗生根[84]。經(jīng)IBA處理的四倍體刺槐(TetraploidRobiniapseudoacacia)體內(nèi)IAAO含量呈現(xiàn)“升高—降低”的變化曲線，在根源基誘導(dǎo)期達(dá)到最大值，不定根表達(dá)期的活性大幅度下降，從而使植物體內(nèi)IAA升高，利于不定根表達(dá)[85]。這與Yan等[86]的在禾本科扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa)中提出的低活性IAAO促進(jìn)插穗生根的結(jié)果一致。但在沙生檉柳[83]嫩枝扦插中的研究結(jié)果顯示，插穗中IAAO活性在不定根誘導(dǎo)期高度穩(wěn)定表達(dá)，使插穗中IAA活性降低，從而利于插穗根原基的生長(zhǎng)。周祥明研究發(fā)現(xiàn)，高活性的PPO可以加速“IAA-酚酸復(fù)合物”合成，可以促進(jìn)不定根發(fā)生等，有利于插穗生根[87]。橄欖樹(shù)[88](Oleaeuropaea)扦插研究中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)水楊酰羥肟酸處理的插穗內(nèi)表現(xiàn)低活性的PPO，生根率較低，而生根率較高的IBA處理的插穗顯示出較高的PPO活性，表明高活性的PPO有利于插穗生根。此外，超氧化物歧化酶SOD、過(guò)氧化物酶CAT等也不同程度的影響著扦插生根。

2.4 扦插生根的分子生物學(xué)研究

分子生物學(xué)技術(shù)日益更新、突破。目前對(duì)植物扦插生根的研究已深入到分子水平，已經(jīng)有許多相關(guān)誘導(dǎo)基因和蛋白質(zhì)被分離、鑒定出來(lái)，如，生長(zhǎng)素響應(yīng)因子(auxin responsive factor，ARF)[89]、植物生長(zhǎng)素/吲哚-3-乙酸(auxin/indole-3-acetic acid，Aux/IAA)[90]、轉(zhuǎn)運(yùn)抑制應(yīng)答因子1/F-box蛋白(transport inhibitor resistant 1/auxin signaling F-box，TIR 1/AFB)[91]、生長(zhǎng)素結(jié)合蛋白1(auxin-binding protein 1，ABP 1)、乙烯響應(yīng)因子(ethylene response factor，ERF)[92]等。歐洲山楊[93](Populustremula)中發(fā)現(xiàn)在根中特異表達(dá)的基因涉及生長(zhǎng)素調(diào)控、泛素降解、過(guò)氧化物酶、細(xì)胞周期等相關(guān)基因，具體與生根相關(guān)的基因如表4所示。

植物激素在植物生根中發(fā)揮著重要作用，生長(zhǎng)素、乙烯等植物激素相關(guān)基因在植物生根機(jī)理中起到關(guān)鍵作用。ARF轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控植物生長(zhǎng)素基因表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)對(duì)植物生長(zhǎng)素合成的調(diào)控影響著植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)階段[104-105]。TIR 1/AFB、Aux/IAA等生長(zhǎng)素受體蛋白也通過(guò)介導(dǎo)IAA實(shí)現(xiàn)與植物間信號(hào)的感知與轉(zhuǎn)導(dǎo)[95,106]。研究發(fā)現(xiàn)，Aux 1對(duì)促進(jìn)側(cè)根原基的發(fā)生有重要影響[107]，過(guò)量表達(dá)AUX 1等基因的對(duì)側(cè)根發(fā)育有促進(jìn)作用。在桑樹(shù)中，還鑒定分析出通過(guò)影響植物體內(nèi)IAA含量來(lái)調(diào)節(jié)不定根發(fā)生的基因ILL5、GH3.1、80SAUR2，以及分別以影響細(xì)胞周期和為新陳代謝提供能量來(lái)調(diào)控扦插生根的基因Cacybp和ANT1[108]。乙烯響應(yīng)因子(ERFs)是乙烯信號(hào)通路的下游轉(zhuǎn)錄因子，在介導(dǎo)乙烯反應(yīng)和果實(shí)成熟中發(fā)揮作用[109,110]。而植物的生長(zhǎng)發(fā)育很大程度上取決于不同植物激素之間復(fù)雜的互作關(guān)系[111]。劉明春等[112]研究發(fā)現(xiàn)，乙烯響應(yīng)因子SI-ERF.B 3通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)素信號(hào)因子Aux/IAA27，進(jìn)而介導(dǎo)乙烯與生長(zhǎng)素之間的交互作用，乙烯和生長(zhǎng)素可以協(xié)同或拮抗地相互作用，以控制植物的各種發(fā)育過(guò)程，如根的形成、下胚軸伸長(zhǎng)[113-115]。

此外，NACs基因家族在植物生根方面的研究也較多。NAC轉(zhuǎn)錄因子基因家族是植物中最大的基因家族之一，也是植物所特有的[116]。NAC 1在植物不同部位中均有表達(dá)，如根尖、子葉和葉片，但以根中表達(dá)最為活躍，可被生長(zhǎng)素誘導(dǎo)并參與生長(zhǎng)素轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)促進(jìn)側(cè)根發(fā)生[117-118]。日本落葉松、茶樹(shù)等樹(shù)種中還發(fā)現(xiàn)除植物激素相關(guān)基因外的因傷誘導(dǎo)類(lèi)基因、細(xì)胞壁組織合成等過(guò)程基因[118-119]。由此可見(jiàn)，扦插生根是一個(gè)異常復(fù)雜的過(guò)程，其中植物激素相關(guān)基因起到關(guān)鍵作用，同時(shí)其它類(lèi)別基因也發(fā)揮一定作用。

3 展 望

如今扦插繁殖技術(shù)日益成熟，其具有提早開(kāi)花結(jié)實(shí)、繁殖材料來(lái)源廣、繁殖系數(shù)高、苗木初期生長(zhǎng)快等優(yōu)點(diǎn)[2]，這促使扦插技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，規(guī)模化育苗也成為一種趨勢(shì)。當(dāng)前，扦插繁殖的眾多研究集中于扦插繁殖技術(shù)，如基質(zhì)類(lèi)型的選擇、生根劑濃度的配比、扦插環(huán)境因子的調(diào)控等；生根機(jī)理的研究，生根抑制物、酶活性、激素測(cè)定等；生根解剖學(xué)研究這幾個(gè)方面。這些研究初步探明了與扦插繁殖相關(guān)的技術(shù)、生根機(jī)理及解剖學(xué)研究。然而影響林木插條生根的內(nèi)部因子以及各內(nèi)部因子的互作機(jī)制的研究，仍存在很多問(wèn)題。問(wèn)題及建議主要總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1)插穗的生理幼嫩程度的把控不當(dāng)。理論上講，越幼嫩的插穗越容易扦插成活，但對(duì)于母株生理年齡問(wèn)題仍有待探究，如不同樹(shù)齡、同一株樹(shù)不同采穗部位、甚至同一枝條的哪部分生理年齡最適宜扦插生根仍需進(jìn)行大量試驗(yàn)來(lái)證實(shí)。

2)實(shí)際生產(chǎn)中，往往對(duì)自身可控的因素上把握不嚴(yán)謹(jǐn)。如環(huán)境因素中濕度的把控，為了追求便利美觀，建造水泥鋪裝甚至鋪裝瓷磚的扦插池，大大忽略了透氣透水性，極易造成插穗腐爛。

3)加強(qiáng)良種采穗圃的營(yíng)建、管理工作對(duì)大量扦插繁殖意義重大，特別是采穗圃建立后的水肥、修剪、管理過(guò)程，是決定采穗圃所產(chǎn)穗條是否優(yōu)良的關(guān)鍵因素之一。

4)雖然部分易生根樹(shù)種已實(shí)現(xiàn)優(yōu)良無(wú)性系造林，但對(duì)難生根樹(shù)種仍是一個(gè)難題。在加強(qiáng)基礎(chǔ)性研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究生根抑制物質(zhì)是否為影響難生根樹(shù)種插穗生根的主要因素并給出進(jìn)一步證實(shí)。