不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳扦插生根的影響

魏春生,張 熙,祝 凱,方圓圓,孫 玉,黑競(jìng)穎,楊子慧,王光波

(1.河南省駐馬店市薄山林場(chǎng),河南 駐馬店 463200； 2.河南省駐馬店市自然保護(hù)地發(fā)展中心,河南 駐馬店 463000； 3.河南省駐馬店市林業(yè)技術(shù)推廣站,河南 駐馬店 463000； 4.河南省國(guó)有信陽(yáng)市南灣林場(chǎng),河南 信陽(yáng) 464031)

青錢柳(CyclocaryaPaliurus)屬胡桃科(Juglandaceae)青錢柳屬,是我國(guó)特有的單屬種植物,屬于珍稀樹種,主要分布于江西、安徽、福建、廣西等省[1]。青錢柳樹干高大挺拔,枝葉美麗多姿,具有較高的觀賞性。由于其富含黃酮、皂苷、多糖等營(yíng)養(yǎng)成分,是天然的保健食品,樹皮樹葉還可治清熱消腫止痛,具有藥用功能[2],因此,青錢柳具有很高的開發(fā)利用價(jià)值。但是,目前青錢柳的種質(zhì)資源稀少,且缺乏大量繁殖和栽培的成熟技術(shù),導(dǎo)致青錢柳大規(guī)模生產(chǎn)造林難以實(shí)現(xiàn)。

青錢柳種子具有休眠特性,一般播種兩年后發(fā)芽,且空籽率高,因此發(fā)芽率極低,制約了苗木培育與生產(chǎn),嚴(yán)重影響了優(yōu)良株系的開發(fā)利用和種質(zhì)保護(hù)[3]。扦插是目前苗木繁殖的主要技術(shù),與播種等有性繁殖相比,具有繁殖系數(shù)高、投入成本低、操作簡(jiǎn)便易行等特點(diǎn),且能夠縮短育苗時(shí)間、保持品種優(yōu)良特性,采用優(yōu)良的配套措施可迅速擴(kuò)大苗木數(shù)量[4]。但是由于青錢柳又屬于難生根數(shù)種,插條生根對(duì)根際環(huán)境要求較高,因此,基質(zhì)類型和質(zhì)量直接影響插條生根和生長(zhǎng)[5]。保肥水能力強(qiáng)、疏松透氣、無(wú)病菌感染的基質(zhì)能夠有效保證青錢柳插穗的正常生長(zhǎng)發(fā)育。目前,扦插基質(zhì)主要有普通土壤、河沙、草炭、蛭石及珍珠巖等[6]。研究發(fā)現(xiàn),不同的基質(zhì)對(duì)不同樹種插條生長(zhǎng)的影響不同,吳雅瓊等[7]研究結(jié)果表明,泥炭土中喜樹硬枝插穗生根率最高,插穗的粗度和長(zhǎng)度顯著高于其他基質(zhì)處理。曹基武等[8]研究了不同基質(zhì)對(duì)紅豆杉扦插生根的影響,結(jié)果表明,在含70%河沙和30%黃心土的基質(zhì)下,平均生根數(shù)和生根率最高。景東翅子樹插穗在蛭石基質(zhì)中,其生根率為85.2%,不定根長(zhǎng)11.11 cm,不定根數(shù)為1.93條[9]。目前,有關(guān)青錢柳扦插生根的影響主要集中在生根劑的作用效果,有關(guān)基質(zhì)類型對(duì)青錢柳生根的研究較少,因此,本研究選用不同類型扦插基質(zhì),探究青錢柳扦插生根狀況,為青錢柳的迅速繁殖和開發(fā)利用提供理論參考。

1 材料方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以種子繁殖3a生青錢柳母株上1a木質(zhì)化枝條為扦插材料,剪取長(zhǎng)10 cm左右、直徑0.4～0.6 cm、無(wú)病蟲害、生長(zhǎng)健壯的枝條做插條,每個(gè)插穗至少帶兩個(gè)芽,將插穗上端剪平整,下端剪成斜45 °。珍珠巖、蛭石、生物質(zhì)炭基有機(jī)肥和泥炭土由山東高唐泉林生態(tài)科技有限公司提供,其中,生物質(zhì)炭基肥含有機(jī)質(zhì)45.6%,氮(N)4%,五氧化二磷(P2O5)3%,氧化鉀(K2O)3%。

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在駐馬店市薄山林場(chǎng)溫室大棚內(nèi)進(jìn)行,溫室內(nèi)環(huán)境狀況為:1) 在溫度方面,夏季通風(fēng)、冬季棉被保溫,使溫室溫度保持在25 ℃左右；2) 在濕度方面,通過(guò)排風(fēng)、灑水等方式將其控制在55%左右。

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年4—5月進(jìn)行,試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)處理,分別為:珍珠巖(T1),蛭石(T2),珍珠巖+蛭石=1∶1(T3),珍珠巖+生物質(zhì)炭基有機(jī)肥=1∶1(T4),蛭石+生物質(zhì)炭基有機(jī)肥=1∶1(T5),珍珠巖+泥炭土=1∶1(T6),蛭石+泥炭土=1∶1(T7)。扦插前將苗床基質(zhì)倒翻,用3 000 ml/L的多菌靈溶液澆透,插穗用200 mg/L的ABT1號(hào)生根粉溶液浸泡2 h。插穗插入基質(zhì)長(zhǎng)度為穗長(zhǎng)的2/3,試驗(yàn)車采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每小區(qū)扦插30根穗條,3次重復(fù)。

1.1 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.4.1生根性狀的測(cè)定

在扦插35d后,調(diào)查每個(gè)處理生根情況,包括生根率、平均根長(zhǎng)、生根數(shù)量并計(jì)算生根指數(shù),生根指數(shù)=生根率×平均根數(shù)×平均根長(zhǎng)。

1.4.2插穗貯藏物質(zhì)含量的測(cè)定

可溶性糖含量的測(cè)定參考李合生[10]采用恩酮試劑法,淀粉含量的測(cè)定參考王亞麒等[11]的方法,可溶性蛋白含量的測(cè)定參考李合生[10]采用考馬斯亮藍(lán)-G250法。

1.4.3酶活性的測(cè)定

扦插20d后在各處理中隨機(jī)抽取3株插穗,取基部韌皮部木質(zhì)組織均勻剪碎,稱取0.5g,并立即用液氮速凍放置于-80℃超低溫冰箱中用于測(cè)定生理指標(biāo)。酶活性的測(cè)定,取新鮮葉片0.5g 于研缽中,加入 5 ml(0.01 mol /L,pH=7.0)的 PBS,冰浴研磨成勻漿,冷凍離心,4 000R離心20min,上清液(酶液)倒入試管中,置于 0～4℃下保存待用。超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性參考李合生[10]的方法。

1.4.4內(nèi)源激素指標(biāo)

內(nèi)源激素的測(cè)定采用上海酶聯(lián)生物科技有限公司提供的酶聯(lián)免疫分析(ELISA)試劑盒進(jìn)行測(cè)定。樣本取出后,經(jīng)液氮處理后研磨充分,加入一定量的 PBS；離心 20 min(2 000～3 000 R)；收集上清。分裝后一份待檢測(cè),其余放 4℃冰箱備用。用酶標(biāo)儀在 450 nm 波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中植物內(nèi)源激素:生長(zhǎng)素(IAA)和脫落酸(ABA)含量,降低了赤霉素(GA)和玉米素核苷(ZR)的含量。

1.1 數(shù)據(jù)處理和分析

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖,數(shù)據(jù)采用IBM SPSS statistics 22.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.2 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳生根的影響

插穗生根率、平均根長(zhǎng)和生根數(shù)量是判斷生根質(zhì)量的重要指標(biāo),生根指數(shù)是反映扦插生根效果的綜合指標(biāo),由表1能夠看出,在不同基質(zhì)中,青錢柳的生根率、平均根條數(shù)、生根數(shù)量和生根指數(shù)表現(xiàn)出較大差異,其中:生根率在T4處理時(shí)最高,顯著高于其他處理,為45.55%,其次是T3處理,顯著高于T1,T2和T7,其中T2最低,為29.01%；平均根長(zhǎng)在T5處理時(shí)最大,為6.86cm,顯著高于其他處理,其次是T4處理,顯著高于T1,T2,其中T1最低,為5.06cm；生根數(shù)量T4處理時(shí)最高,除了T5處理外,顯著高于其他處理,T1,T2生根數(shù)量最少,為2.19條和2.35條,處理間沒(méi)有顯著差異。生根指數(shù)在T4處理時(shí)最高,顯著高于其他處理,T1和T2處理間差異不顯著,其他處理間差異均顯著。總體來(lái)看,T4處理的生根率和生根指數(shù)最高,生根數(shù)量最多,扦插生根效果最好。

表1 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳生根的影響Tab. 1 Effects of different types of substrates on root-forming

2.2 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗貯藏物質(zhì)含量的影響

可溶性糖、淀粉和可溶性糖等貯藏物質(zhì)是青錢柳插穗新陳代謝的基礎(chǔ)物質(zhì),是形成不定根所需能量的主要來(lái)源。由表2可知:T4和T6處理可溶性糖含量較高,顯著高于T2和T3,分別比T2高出14.19%和12.32%,比T3高出19.82%和17.85%,T3處理最低,為27.39 mg/g；淀粉含量T2處理最高,為36.72 mg/g,除了T1處理外,顯著高于其他處理,T7處理最低,為27.43 mg/g,顯著低于T1,T2和T3,分別低28.91%,33.87%和11.16%,與其他處理差異不顯著；可溶性蛋白含量T4最高,顯著高于其他處理,T1處理最低,除了T2處理外,顯著低于其他各處理。

表2 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗貯藏物質(zhì)含量的影響Tab.2 The effect of different types of substrates on the storage substance content of cuttings

2.2 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗酶活性的影響

插穗SOD,POD和PPO酶活性對(duì)扦插過(guò)程中生根代謝活動(dòng)發(fā)揮著重要作用,由圖1可知:

注:圖中小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

1) SOD活性在T4和T5處理最高,顯著高于T1,T2和T7處理,其中:T4分別比T1,T2和T7高出22.45%,19.15%和18.68%；T5分別比T1,T2和T7高出19.06%,15.88%和15.42%；T3和T6處理顯著高于T1,分別高出14.03%和9.91%；T2,T3,T4和T6處理間差異不顯著。

2) POD活性在T4處理最高,除了T5處理,顯著高于其他處理,高出9.36%～26.74%；T3顯著高于T2處理,和T1,T5,T6,T7處理差異不顯著；T5顯著高于T1,T2和T6處理,分別高出15.74%,20.17%和10.34%；T7顯著高于T1和T2,分別高出11.62%和15.89%。

3) PPO活性在T5處理時(shí)最高,顯著高于其他處理,高出16.02%～40.94%；T3處理顯著高于T1,高出15.43%；T4,T6和T7處理顯著高于T1和T2處理,分別比T1高出21.62%,18.12%和21.47%,分別比T2高出18.30%,15.03%和18.30%。

2.2 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗激素含量的影響

插穗內(nèi)源激素含量對(duì)不定根的形成有顯著的影響。由圖2可知:

注:圖中小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

1) IAA含量在T4處理時(shí)最高,顯著高于T1,T2,T3,T6和T7,分別高出30.66%,23.01%,11.69%,11.57%和8.5%；T3,T5,T6和T7處理間差異不顯著,顯著高于T1和T2。

2) ABA含量T1,T2,T3,T6和T7較高,顯著高于T4,分別高出15.72%,13.05%,8.49%,9.08%和10.29%；T1,T2和T7顯著高于T5,分別高出13.18%,10.57%和7.87%。

3) GA含量T4和T5處理顯著高于其他處理,T2處理含量最低,顯著低于各處理。

4) ZR含量T1最高,顯著高于其他處理；T2處理顯著高于T4,T5和T6；T3顯著高于T5。

3 討論與結(jié)論

3.3 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗貯藏物質(zhì)含量的影響

插穗貯藏物質(zhì)是保障插穗生根的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),可溶性糖是插穗生根過(guò)程中的主要能量來(lái)源,插穗中淀粉可通過(guò)水解生成可溶性糖,同時(shí)促進(jìn)韌皮部的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),從而增加插穗基部可溶性糖的含量,為生根提供充足的能量[12]。本研究中,添加生物質(zhì)炭基有機(jī)肥和泥炭土均顯著降低了青錢柳插穗淀粉含量,可能是添加生物質(zhì)炭基有機(jī)肥和泥炭土在一定程度上起到加酶的作用,有利于促進(jìn)激活淀粉水解酶的活性,促進(jìn)淀粉水解。而珍珠巖+生物質(zhì)炭基有機(jī)肥(T4)處理的可溶性糖含量最高,可能是由于淀粉水解速率較快,也有可能是通過(guò)其他途徑的物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成了可溶性糖。有研究認(rèn)為,由于插穗初期內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較少,插穗切口處愈傷組織的形成要消耗一定量的可溶性蛋白,提供生根所需的營(yíng)養(yǎng)[13]。本研究結(jié)果表明,珍珠巖+生物質(zhì)炭基有機(jī)肥(T4)處理可溶性蛋白含量最高,可能是由于該處理插穗可溶性糖含量較高,能夠滿足插穗生根,而較少消耗可溶性蛋白。

3.3 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳插穗酶活性和內(nèi)源激素的影響

SOD,POD,PPO也與不定根的發(fā)生和生長(zhǎng)有密切的關(guān)系。SOD是植物抗氧化關(guān)鍵酶,能夠反映植物抗氧化能力,控制細(xì)胞過(guò)氧化水平,維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,抵抗逆境傷害[14]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),生根劑處理的SOD活性顯著上升,可能是因?yàn)榍锌谔幱谀婢硹l件,自由基含量上升,為降低自由基對(duì)插穗的傷害,SOD活性上升。POD是植物保護(hù)酶之一,能夠氧化多于的IAA,有利于愈傷組織的形成[15],同時(shí)對(duì)植物的形態(tài)建成、生長(zhǎng)及分化等也有一定的作用,本研究中,添加生物炭基有機(jī)肥顯著提高了POD活性,從而有利于插穗生根,和前人研究結(jié)果一致。PPO能夠催化形成酚類物質(zhì),和IAA形成IAA-酚酸復(fù)合物,這種復(fù)合物是一種生根輔助因子,對(duì)插穗生根有積極作用[16],本研究中,蛭石+生物炭基有機(jī)肥(T5)處理PPO活性最高,說(shuō)明在該處理下有利于根源基的誘導(dǎo)和不定根的發(fā)生。

插穗不定根的形成是受多種激素相互作用調(diào)控的復(fù)雜過(guò)程,大量研究表明,內(nèi)源激素在插穗生根過(guò)程中起著重要作用,ABA對(duì)插條生根有一定的抑制作用,GA能夠促使細(xì)胞體積的擴(kuò)大和細(xì)胞分裂,進(jìn)而促進(jìn)根系生長(zhǎng),IAA在啟動(dòng)根原基的誘導(dǎo)起著至關(guān)重要的作用[17],ZR能夠促進(jìn)不定根的形成。不同扦插基質(zhì)對(duì)插穗內(nèi)源激素有顯著的影響,王麗等[18]研究結(jié)果表明,在珍珠巖處理下,新疆圓柏內(nèi)源激素水平最適,適宜新疆圓柏扦插繁殖。本研究中,珍珠巖+生物炭基有機(jī)肥(T4)處理的IAA和GA含量最高,能夠促進(jìn)細(xì)胞分裂,誘導(dǎo)根原基,有利于不定根的形成,ABA含量和生根率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,和黃志玲等[19]的研究結(jié)果一致。ZR含量和生根率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,和前人研究結(jié)果不一致[20],可能是由于樹木種類不同造成的,也有可能是由于ZR在扦插過(guò)程中的變化較大,每一階段表現(xiàn)不同的差異。

3.3 不同類型基質(zhì)對(duì)青錢柳生根的影響

扦插成活的關(guān)鍵是不定根的形成,而不定根的形成受環(huán)境影響很大,基質(zhì)的種類和質(zhì)量對(duì)扦插生根尤為重要,適宜的基質(zhì)能夠改善插穗根際微環(huán)境,誘導(dǎo)產(chǎn)生根原基,進(jìn)而促進(jìn)不定根的形成[21]。王小敏等[22]研究結(jié)果表明,復(fù)合基質(zhì)對(duì)濱梅扦插的效果優(yōu)于單一基質(zhì),珍珠巖和進(jìn)口泥炭的復(fù)合基質(zhì)生根效果最好。本研究結(jié)果表明,珍珠巖+蛭石以及添加生物質(zhì)炭基有機(jī)肥和泥炭土均對(duì)青錢柳生根性狀有顯著影響,可能是由于和單獨(dú)的珍珠巖、蛭石相比,混合基質(zhì)能夠改善基質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)、透氣性能,為插條不定根的形成和生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境。珍珠巖+生物質(zhì)炭基有機(jī)肥(T4)處理的生根率、生根數(shù)量和生根指數(shù)均最高可能是由于生物質(zhì)炭基有機(jī)肥含有部分生物活性物質(zhì),且有機(jī)肥能夠提供一定養(yǎng)分,從而促進(jìn)了不定根的形成和生長(zhǎng)。

綜上所述,珍珠巖+生物炭基有機(jī)肥(T4)通過(guò)促進(jìn)貯藏物質(zhì)的充分利用、促進(jìn)酶活性、改善激素水平,從而激發(fā)不定根的形成,提高生根率、生根指數(shù),增加平均根長(zhǎng)。因此,珍珠巖+生物炭基有機(jī)肥為青錢柳扦插繁殖的最適基質(zhì)。