俄羅斯楊樹新品種N2組培苗生根相關(guān)生理生化指標(biāo)變化分析

梁立東

(黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江 黑河 164300)

俄羅斯楊樹新品種N2(Populusnigra×P.pyramidaeis)適用于我國高緯度寒冷地區(qū)營造速生豐產(chǎn)林、農(nóng)田防護林及城市綠化等，具有適應(yīng)性強、生長迅速、深根窄冠、材質(zhì)優(yōu)良、抗逆性強等諸多特性[1～8]。黑河市林業(yè)科學(xué)院于2004年從俄聯(lián)邦科學(xué)院西伯利亞分院中心植物園引進了該品種，并對其開展了組織培養(yǎng)技術(shù)[1-4]、嫩枝扦插技術(shù)[5]、區(qū)域化試驗[6]、硬枝扦插生根能力[7]、硬枝扦插苗生長[8]情況等方面研究。目前，對俄羅斯楊樹新品種N2組培苗生根研究已有相關(guān)報道[1,4]，但對其組培苗生根過程中相關(guān)生理生化指標(biāo)變化還未見報道。本研究在以建立腋芽組織培養(yǎng)體系的基礎(chǔ)上，測定分析了組培苗生根過程中可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、POD活性、PPO活性和IAAO活性變化，旨在探討這些相關(guān)生理生化指標(biāo)變化與組培苗不定根形成的關(guān)系，為建立俄羅斯楊樹新品種N2組培苗高效生根技術(shù)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為俄羅斯楊樹新品種N2當(dāng)年萌生嫩枝，去葉剪成2 cm帶芽莖段，流水沖凈后，75%乙醇消毒30 s，再0.1%氯化汞消毒12 min，無菌水沖洗5～8次，接種到附加6-BA 0.5 mgL-1和NAA 0.05 mgL-1的1/2MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)，獲得均勻一致的組培苗為試驗材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 生根培養(yǎng)方法 選擇去葉約為2 cm組培苗莖尖，將其接種到生根培養(yǎng)基(MS+IBA0.04 mgL-1+蔗糖30 gL-1+瓊脂8 gL-1，pH5.8)上，培養(yǎng)溫度25 ℃，光照強度20 μmolm-2s-1，光照周期18 hd-1

1.2.2 生理生化指標(biāo)測定 從組培苗生根0 d開始取樣，每天取樣1次，共取8次樣。所取樣品用于生根過程中可溶性糖、可溶性蛋白、POD、PPO和IAAO活性測定?？扇苄蕴呛繙y定采用苯酚法；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法；PPO活性測定采用鄰苯二酚比色法；IAAO活性測定采用二氯酚比色法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗獲得數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計分析，采用Sigma Plot 12.5進行作圖。

2 結(jié)果與分析

俄羅斯楊樹新品種N2組培苗在生根過程中相關(guān)生理生化指標(biāo)存在著較大差異，在可溶性糖、可溶性蛋白、POD活性、PPO活性和IAAO活性方面的差異見表1。

表1 俄羅斯楊樹新品種組培苗生根過程中相關(guān)生理生化指標(biāo)變化

注：同一列中相同小字母表示在P﹤0.05水平差異不顯著

2.1 可溶性糖含量變化

由圖1可知，可溶性糖含量隨著生根時間的增加，呈現(xiàn)出前期減小后期增加的趨勢，在組培苗生根過程中可溶性糖含量變化幅度較大。在組培苗生根前期的0～4 d內(nèi)，可溶性糖含量呈顯著下降趨勢，由1.64 mgg-1下降到1.17 mgg-1。在組培苗生根第4天時可溶性糖含量達到最低點。

圖1俄羅斯楊樹新品種組培苗生根過程中可溶性糖含量變化分析

隨后在組培苗生根的第4～7天，可溶性糖含量呈顯著上升趨勢，由1.17 mgg-1上升到1.42 mgg-1?？扇苄蕴菫榻M培苗不定根形成的主要營養(yǎng)物質(zhì)，在不定根形成前期需要消耗大量可溶性糖，造成組培苗體內(nèi)可溶性糖含量的迅速下降，而隨著不定根形成后，組培苗恢復(fù)正常生長合成了大量可溶性糖，致使組培苗體內(nèi)可溶性糖含量迅速增加，恢復(fù)到組培苗正常生長所需水平。

2.2 可溶性蛋白含量變化

由圖2可知，可溶性蛋白含量隨著生根時間的增加，呈現(xiàn)出先增加后減小再增加再減小的趨勢，在組培苗生根過程中可溶性蛋白含量變化幅度較大。在組培苗生根的0～2 d內(nèi)，可溶性蛋白含量呈顯著上升趨勢，由0.07 mgg-1上升到0.14 mgg-1。在組培苗生根的第2～3天，可溶性蛋白含量呈顯著下降趨勢，由0.14 mgg-1下降到0.12 mgg-1。在組培苗生根第3天時可溶性蛋白含量達到最低點。在組培苗生根的第3～4天，可溶性蛋白含量再次呈顯著上升趨勢，由0.12 mgg-1上升到0.16 mgg-1。在組培苗生根第4天時可溶性蛋白含量最高點。隨后在組培苗生根的第4～7天，可溶性蛋白含量再次呈顯著下降趨勢，由0.16 mgg-1下降到0.13 mgg-1?？扇苄缘鞍自诮M培苗不定根形成過程中起著重要的作用，在不定根形成前期需要某些特定酶的大量合成，促使組培苗體內(nèi)可溶性蛋白含量不斷增大，而在不定根形成后這些酶減少合成量，使組培苗體內(nèi)可溶性蛋白含量迅速下降，恢復(fù)到組培苗正常生長所需水平。

2.3 POD活性變化

由圖3可知，POD活性隨著生根時間的增加，呈現(xiàn)出先增加后減小再增加再減小的趨勢，在組培苗生根過程中POD活性變化幅度較大。在組培苗生根的第0～3天，POD活性呈顯著上升趨勢，由11.84 Ug-1min-1上升到45.23 Ug-1min-1。在組培苗生根的第3～4天，POD活性呈顯著下降趨勢，由45.23 Ug-1min-1下降到42.08 Ug-1min-1。在組培苗生根的第4～6天，POD活性再次呈顯著上升趨勢，由42.08 Ug-1min-1上升到52.01 Ug-1min-1。在組培苗生根第6 d時POD活性達到最高點。隨后在組培苗生根的6～7 d內(nèi)，POD活性再次呈顯著下降趨勢，由52.0 1 Ug-1min-1下降到45.07 Ug-1min-1。POD活性已被作為生根的重要生理生化指標(biāo)，在組培苗生根過程中POD活性會出現(xiàn)2個高峰，分別參與不定根誘導(dǎo)和表達，促進組培苗不定根形成[9,10]。俄羅斯楊樹新品種N2組培苗在生根過程中POD活性變化也出現(xiàn)了2個高峰，也進一步證實POD活性變化與組培苗不定根形成有密切關(guān)系。

2.4 PPO活性變化

由圖4可知，PPO活性隨著生根時間的增加，呈現(xiàn)出前期減小后期增加的趨勢，在組培苗生根過程中PPO活性變化幅度較大。在組培苗生根前期的0～3天，PPO活性呈顯著下降趨勢，由1.61 Ug-1min-1下降到0.61 Ug-1min-1。在組培苗生根第3天時PPO活性達到最低點。隨后在組培苗生根的第3～7天，PPO活性呈顯著上升趨勢，由0.61 Ug-1min-1上升到1.69 Ug-1min-1。PPO活性與組培苗生根有著密切關(guān)系，在組培苗生根過程中PPO活性急劇上升，催化酚類物質(zhì)與IAA形成一種促進不定根形成的物質(zhì)，促進組培苗不定根形成[11,12]。俄羅斯楊樹新品種N2組培苗在生根過程中PPO活性變化與之不同，這可能是由于樹種不同及其不定根形成所需酚類物質(zhì)含量不同所導(dǎo)致。

2.5 IAAO活性變化

由圖5可知，IAAO活性隨著生根時間的增加，呈現(xiàn)出先增加后減小再增加的趨勢，在組培苗生根過程中IAAO活性變化幅度較大。在組培苗生根的第0～4天，IAAO活性呈顯著上升趨勢，由50.56 Ug-1h-1上升到106.45 Ug-1h-1。在組培苗生根第4天時IAAO活性達到最高點。在組培苗生根的第4～5天，IAAO活性呈顯著下降趨勢，由106.45U?g-1?h-1下降到70.35U?g-1?h-1。隨后在組培苗生根的第5～7天，IAAO活性再次呈顯著上升趨勢，由70.35U?g-1?h-1上升到105.71U?g-1?h-1。IAAO活性與組培苗生根有重要關(guān)系，在組培苗生根前期IAAO活性相對較低，有利于不定根形成分化，而隨著不定根形成后，IAAO活性急劇上升，降低組培苗體內(nèi)IAA含量，促進不定根生長[13]。俄羅斯楊樹新品種組培苗N2在生根過程中IAAO活性與之相同，也進一步證實了這一點。

3 討論與結(jié)果

俄羅斯楊樹新品種N2組培苗生根與可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、POD活性、PPO活性和IAAO活性具有密切相關(guān)性。在組培苗不定根形成過程中，可溶性糖含量呈現(xiàn)出前期減小后期增加的趨勢；可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出先增加后減小再增加再減小的趨勢；POD活性呈現(xiàn)出先增加后減小再增加再減小的趨勢；PPO活性呈現(xiàn)出前期減小后期增加的趨勢；IAAO活性呈現(xiàn)出先增加后減小再增加的趨勢。在組培苗不定根形成高峰期左右達到最高值或最低值。這些結(jié)果與很多相似試驗研究結(jié)果是基本相同的，從而進一步證實不定根形成與相關(guān)生理生化指標(biāo)具有相關(guān)性，可以采用相關(guān)生理生化指標(biāo)作為不定根形態(tài)分化指標(biāo)。