生根激素和磁場對楸樹嫩枝扦插生根的影響1)

馬仕君 彭泰來 余韻 劉勇 李成 王潔

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083) (國家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院) (北京林業(yè)大學(xué)) (北京大東流苗圃)

楸樹(Catalpabungei)屬紫葳科梓樹屬落葉喬木，主要分布在我國華東、西南以及黃河流域。是我國珍貴的優(yōu)質(zhì)用材樹種和著名園林觀賞樹種[1]。由于自花不孕，楸樹往往開花不結(jié)實(shí)，種子發(fā)芽率低[2]，自古以來,根段扦插是楸樹常用的扦插繁殖方法[3]，但扦插生根困難，成活率不高。近年來，梓砧嫁接育苗成為一種較好的育苗方法，一般采用芽接、劈接和袋接等方法，其中袋接成活率最高，梓樹嫁接苗適應(yīng)性強(qiáng)，生長快，能表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性和較好的遺傳品質(zhì)[4]。此外，組織培養(yǎng)育苗是繁殖速度最快，繁殖系數(shù)最高的方法，適用于工廠化育苗[5]。然而嫁接育苗需要培育砧木，育苗周期延長，同時嫁接苗容易出現(xiàn)嫁接不親和性，影響苗木后期生長[4]；組織培養(yǎng)相應(yīng)投資大，成本高，技術(shù)性強(qiáng)，需要溫室等一系列配套設(shè)備[5]。相對于嫁接和組培，楸樹嫩枝扦插繁殖操作簡單、培養(yǎng)條件易控制、成活無性系表現(xiàn)出更快的生長速率，在生產(chǎn)中具有較為廣泛的應(yīng)用前景[6-7]。

楸樹屬于難生根類型，常規(guī)條件下不定根發(fā)生困難，采用嫩枝扦插可在一定程度上提高生根率。影響植物嫩枝扦插的因素較多，嫩枝的直徑、長度、葉數(shù)以及枝位，扦插時適用的生長調(diào)節(jié)劑種類和質(zhì)量濃度，扦插時期等均對插條的生根率和成活率有顯著影響[8-9]。有研究利用不同質(zhì)量濃度ABT-1和NAA對楸樹1、2年生苗木進(jìn)行嫩枝扦插處理，發(fā)現(xiàn)1 000 mg/kg的ABT-1和NAA處理比混合處理效果更佳，但是設(shè)置的最高激素質(zhì)量濃度也僅為1 000 mg/kg[10]。有的用IBA1.0 g·L-1和NAA0.5 g·L-1混合溶液處理1年生楸樹苗木嫩枝，生根效果最好，但激素質(zhì)量濃度較少，僅設(shè)置在1.5 g·L-1。還有研究表明，磁場的使用能夠改變插穗營養(yǎng)物質(zhì)含量及比例關(guān)系[7-9，11]，提高相關(guān)氧化酶活性和促進(jìn)生根內(nèi)源激素水平，促進(jìn)插穗愈傷組織和不定根的形成，從而促進(jìn)根系生長[12-13]。梁有旺等[10]將楸樹嫩枝扦插的生根激素質(zhì)量濃度控制在1.5 g·L-1以內(nèi)，1.5 g·L-1質(zhì)量濃度之上的變化趨勢無從可知，且關(guān)于磁場強(qiáng)度對楸樹嫩枝扦插影響的報道相對較少。

本研究以豫楸2年生苗木嫩枝為材料，使用不同質(zhì)量濃度的多種植物生長調(diào)節(jié)劑和磁場進(jìn)行處理，旨在探究生長素種類，質(zhì)量濃度以及磁場對于嫩枝扦插插穗根系形態(tài)建成的影響，挑選出適合于楸樹嫩枝扦插的組合方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理

試驗(yàn)于2017年4—7月，在北京市大東流苗圃全光自動噴霧扦插溫室進(jìn)行。以豫楸2年生苗木為對象，采集當(dāng)年長勢良好、無病蟲害、無機(jī)械損傷的半木質(zhì)化枝條制成10～12 cm的插穗，每個插穗預(yù)留1～2片葉，每片葉剪去1/2，預(yù)留3個以上腋芽，上切口距上段芽1 cm平切，下切口距最下一個芽0.5 cm，斜切。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)因素是高電壓磁場處理(0、105V)，設(shè)激素種類為副區(qū)因素(單一植物激素(IBA)和混合植物激素(w(IBA)∶w(NAA)=1∶2))，之后下設(shè)1 000、1 500、2 000 mg·L-13個質(zhì)量濃度梯度，在主區(qū)內(nèi)分別設(shè)置兩個對照組，試驗(yàn)設(shè)計(jì)對每個處理進(jìn)行速蘸60 s處理，一共14個組合，每個組合3個重復(fù)，每個重復(fù)扦插20根，見表1和表2。

表1 IBA生根激素不同質(zhì)量濃度和磁場強(qiáng)度的6種組合

表2 IBA和NAA混合激素不同質(zhì)量濃度和磁場強(qiáng)度

1.3 扦插與管理

按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求將基質(zhì)(珍珠巖)在扦插的前2 d準(zhǔn)備好，插床內(nèi)覆珍珠巖基質(zhì)厚30 cm，用0.5%的高錳酸鉀溶液進(jìn)行全面消毒，充分?jǐn)嚢韬?，蓋上一層薄膜。扦插時，將其裝入消過毒的育苗盤并用自來水澆透基質(zhì)[14-16]。株行距3 cm×3 cm為宜，扦插深度為3～5 cm。扦插后立即噴透水一次，待葉面水分干后全面噴灑多菌靈1 000倍液。溫室中光照強(qiáng)度需要適當(dāng)控制，預(yù)防蒸騰過大，插穗失水而干枯。扦插后每隔7 d噴灑1次多菌靈1 000倍液，共噴3次，及時除草和清理死亡的插穗及枯落葉。試驗(yàn)地采用全過程全光自動噴霧，嚴(yán)格控制溫度和濕度變化。噴霧時間根據(jù)氣候及水分蒸發(fā)情況而定，晴天增加噴霧時間，陰天及雨天減少噴霧時間或不噴。室內(nèi)溫度控制在25～32 ℃，空氣濕度80%～90%[14-15]。

1.4 生根指標(biāo)測定

插后5 d觀察愈傷情況，之后每隔1～2 d觀察1次，至切口愈合。再定期觀察生根情況，開始大量生根后不再取出插穗觀察。42 d后每種處理各取3株，3次重復(fù)，調(diào)查生根指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)生根株數(shù)量。

測量指標(biāo)：生根率、不定根數(shù)量、根系生物量、平均根長、最長不定根長、根系總長度、根系總表面積、根系總體積。采用WinRhizo根系圖像分析系統(tǒng)獲取根系總長度、總表面積、總體積以及最長不定根長等指標(biāo)。根系生物量測定每株扦插苗烘干后的恒定重量[2]。其他指標(biāo)計(jì)算如下。

生根率=生根株數(shù)/扦插總株數(shù)×100%。

平均根數(shù)量=插條生根數(shù)量總和/成活插條總數(shù)量。

平均根長=插條生根長度總和/插條生根數(shù)量總和。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件對在不同植物激素和磁場處理下生根率、不定根數(shù)量、根系生物量、最長不定根長、根系總長度、根系總表面積、根系總體積和生根指數(shù)這9個指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，對方差分析顯著的，采用Duncan多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生根激素組合對楸樹嫩枝扦插插穗生根長度的影響

從表3可以看出：不同生根激素組合對促進(jìn)楸樹嫩枝扦插插穗生根長度具有顯著影響。w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ的根系總長度和平均根長數(shù)值最大，分別為82.85、8.74 cm，是CK-Ⅰ的3.73、1.42倍。w(IBA)∶w(NAA)-Ⅱ的最長不定根長最長，為47.28 cm，為CK-Ⅱ的3.39倍，其次為IBA-Ⅱ。w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ對最長不定根長的生長也有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，為CK-Ⅱ的2.91倍。

2.2 不同生根激素組合對楸樹嫩枝扦插插穗生根數(shù)量的影響

從表4可以看出：所設(shè)計(jì)的不同生根激素組合均能夠促進(jìn)插穗生根數(shù)量的增加，提高扦插生根率率，不同處理之間的不定根數(shù)和成活率具有極極顯著作用(P<0.001)。w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ的不定根數(shù)量最多，達(dá)到11.33，為CK-Ⅰ的3.40倍。IBA-Ⅴ的生根率率最高，為62.39%，其次為w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ，為60.68%。

表3 不同激素組合對楸樹插穗生根長度的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，*表示差異顯著(P<0.05),*** 表示差異極極顯著(P<0.001);清水無磁場和有磁場作為兩組對照處理，分別為CK-Ⅰ，CK-Ⅱ。

表4 不同激素組合對楸樹插穗生根數(shù)量的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，*** 表示差異極極顯著(P<0.001);清水無磁場和有磁場作為兩組對照處理，分別為CK-Ⅰ,CK-Ⅱ。

2.3 不同生根激素組合對楸樹嫩枝扦插插穗生根綜合指標(biāo)的影響

不同生根激素組合對根系總表面積、根系總體積、根生物量和生根指數(shù)均具有極極顯著性影響(P<0.001)。各個生根激素組合均促進(jìn)了扦插插穗根系總表面積，根系總體積，根系生物量和生根指數(shù)的增加。w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ的根系總表面積，根系總體積和根生物量最大，分別為20.77 cm2，0.63 m3，72.62 mg，為CK-Ⅰ的3.55、3.94、4.17倍。

表5不同激素組合對楸樹插穗表面積，總體積和生物量的影響

生根激素組合編號根系總表面積/cm2根系總體積/cm3根生物量/mgIBA-Ⅰ14.46±1.160.22±0.3039.22±4.99IBA-Ⅱ18.35±1.430.41±0.2161.58±4.01IBA-Ⅲ4.48±0.630.13±0.0632.14±1.55IBA-Ⅳ15.29±0.820.28±0.0839.27±1.02IBA-Ⅴ19.45±1.660.52±0.0268.00±4.68IBA-Ⅵ11.85±0.850.22±0.0530.87±0.76w(IBA)∶w(NAA)-Ⅰ13.61±1.740.37±0.0432.20±0.30w(IBA)∶w(NAA)-Ⅱ18.81±0.920.52±0.0366.75±3.10w(IBA)∶w(NAA)-Ⅲ8.00±0.720.20±0.0222.88±3.16w(IBA)∶w(NAA)-Ⅳ12.84±1.710.25±0.0131.73±3.70w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ20.77±1.800.63±0.0172.62±4.08w(IBA)∶w(NAA)-Ⅵ9.92±0.770.22±0.0428.69±0.95CK-Ⅰ5.85±0.200.16±0.0117.42±2.52CK-Ⅱ7.40±0.180.18±0.0219.69±1.55F20.36???17.55???39.54???

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，*** 表示差異極顯著(P<0.001);清水無磁場和有磁場作為兩組對照處理，分別為CK-Ⅰ，CK-Ⅱ。

3 討論與結(jié)論

植物扦插繁殖的關(guān)鍵在于不定根的形成，具體體現(xiàn)在不定根的數(shù)量、長度、面積、體積等幾個方面，楸樹嫩枝扦插是否成功受內(nèi)外多種因素的影響。

(1)本研究發(fā)現(xiàn)，生根激素質(zhì)量濃度是影響楸樹嫩枝扦插生根效果的一個重要因素，通過生根激素種類、生根激素質(zhì)量濃度和磁場強(qiáng)度的交互作用分析可知，所有的生根性狀均呈現(xiàn)隨質(zhì)量濃度增加先增大后減小的趨勢，質(zhì)量濃度達(dá)到1 500 mg·L-1時，生根效果最佳。梁有旺通過楸樹嫩枝扦插試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)1 500 mg·L-1IBA促進(jìn)生根效果優(yōu)于其他質(zhì)量濃度[7，10，16-17]。這可能是因?yàn)橥庠粗参锛に啬軌蛴绊懖逅雰?nèi)部植物激素的分配，從而調(diào)節(jié)根系和芽的生長和發(fā)育，但是結(jié)果也表明并不是外源植物激素質(zhì)量濃度越高，效果就越明顯。相反，過高質(zhì)量濃度的外源植物激素會抑制不定根數(shù)量、長度、面積和體積的增長，可能是由于高質(zhì)量濃度的外源植物激素一定程度上抑制了愈傷組織的形成，不利于插穗的生根[18]。

(2)在本試驗(yàn)中，磁場強(qiáng)度與植物激素質(zhì)量濃度和種類的交互作用對楸樹嫩枝扦插生根性狀有著極極顯著作用，通過磁場強(qiáng)度和植物激素的交互作用分析可知，w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ的不定根數(shù)量、根系生物量、平均根長、根系總長度、根系總表面積、根系總體積最大。雖然生根率和最長不定根長不是最大值，但是w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ對這兩項(xiàng)指標(biāo)也起到了極大的促進(jìn)作用，分別為40.60 cm和60.38%?？赡苁且?yàn)樵谥参锛に睾痛艌龅墓餐饔孟?，改變了?xì)胞內(nèi)液體的性質(zhì)[19-21]，促進(jìn)了根系細(xì)胞內(nèi)源植物激素的重新分配[12，22]，從而使得插穗根系伸長比其他對照組更加顯著。植物激素質(zhì)量濃度為1 500 mg/L時，混合植物激素生根效果好于單一植物激素。在處理金銀忍冬、杜鵑山茶花和色木槭的試驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)了相同的規(guī)律[23-24]。

(3)綜合考慮，w(IBA)∶w(NAA)-Ⅴ即NAA500 mg·L-1+IBA1 000 mg·L-1，高電壓磁場強(qiáng)度為105V處理下，楸樹嫩枝扦插生根效果最佳。本研究僅研究了磁場有無對楸樹嫩枝扦插效果生根效果的影響，因此建議設(shè)置磁場強(qiáng)度梯度對楸樹嫩枝扦插進(jìn)行更詳細(xì)和全面的研究。