椴樹屬植物無(wú)性繁殖技術(shù)研究

張新權(quán)，張慶瑞，梁毅莉

(河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471002)

1 引言

椴樹屬植物栽培歷史悠久，用途廣泛。椴樹被譽(yù)為世界四大行道樹之一[1]，世界著名的德國(guó)柏林菩提樹大街(UnterdenLinden) 兩側(cè)種植的就是歐洲椴(T.europaea)。紫椴(T.amurensisRupr).木材質(zhì)地細(xì)密、潔白無(wú)瑕，享有“象牙板”之稱[2]。南京椴(T.miquelianaMaxim)．樹皮纖維出麻率高達(dá)39.6%[3]。光葉糯米椴(T.henryanavarsubglabraV. Engl).莖皮纖維可制作麻袋、人造棉[4]。椴樹蜜是我國(guó)四大名蜜之一[5]，我國(guó)東北紫椴、糠椴(T.mandshurica)分布地區(qū)年產(chǎn)椴花蜜達(dá)2萬(wàn)t以上[6]。除此之外，椴樹嫩葉和花可制作茶等飲料，且具有止痙攣、促發(fā)汗及止痛等藥效。椴樹與佛教文化亦有淵源,現(xiàn)在有些地方仍稱南京椴為“菩提樹”[3]。

椴樹大面積更新造林較困難，主要是因?yàn)槊缒痉庇灰祝瑏碓从邢?。近年來，?guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)椴樹屬植物的無(wú)性繁殖方法進(jìn)行了研究，雖然取得了一定的進(jìn)展，但尚未大規(guī)模應(yīng)用到生產(chǎn)中。因此，本文對(duì)椴樹屬植物的繁殖方法進(jìn)行了綜述，以期為椴樹屬植物的開發(fā)、利用及保護(hù)提供參考。

2 扦插繁殖

2.1 生根類型

扦插繁殖時(shí)，依據(jù)根原基形成的部位和機(jī)制不同，扦插生根的類型可分為皮部生根型、愈傷組織生根型和混合生根型。糠椴和蒙椴(T.mongolicaMaxim).嫩枝扦插生根過程中插條內(nèi)未見潛伏根原基，屬誘生根原基生根型，愈傷生根為兩種椴樹的主要生根形式[7]。泰山椴(T.taishanensisS. B. Ling)亦屬于愈傷組織生根型，為難生根樹種[8]。但史鋒厚等認(rèn)為南京椴屬于非愈傷組織生根型，理由是其嫩枝扦插初始生根部位為插穗下切口，繼而由上部皮部發(fā)出不定根，經(jīng)愈傷組織生出的新根較少[9]。

劉云強(qiáng)等認(rèn)為糠椴、蒙椴兩種椴樹愈傷生根的數(shù)量和質(zhì)量都明顯優(yōu)于其它生根類型，可以通過促進(jìn)愈傷形成的方法提高椴樹嫩枝扦插生根率[7]。但史鋒厚等認(rèn)為愈傷組織過于發(fā)達(dá)，除了阻礙根原基的發(fā)育外，還會(huì)消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)致使插穗老化，影響生根[9]。

劉云強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)糠椴為較難生根樹種，蒙椴為較易生根樹種，因?yàn)榍罢叩恼T生根原基產(chǎn)生于維管形成層、愈傷組織，后者的誘生根原基產(chǎn)生于髓射線與皮層交界處、維管形成層、愈傷組織[7]。史鋒厚等從插穗生根部位和扦插生根率的結(jié)果判定南京椴屬難生根樹種[9]。

2.2 插條制備

2.2.1 母株樹齡

喬靜等通過正交試驗(yàn)得出，影響紫椴硬枝扦插和嫩枝扦插生根的主要因素均是插條母株年齡，其次是激素的濃度[10]。母株樹齡越大越難生根[11]。1年生紫椴嫩枝的生根質(zhì)量比 2年生效果好，其生根率、生根量和平均根長(zhǎng)均明顯優(yōu)于后者[12，13]。

2.2.2 插條木質(zhì)化程度和粗度

不同采條時(shí)期植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況不同，根據(jù)其木質(zhì)化程度不同可分為半木質(zhì)化枝條(嫩枝)和木質(zhì)化枝條(硬枝)。椴樹扦插繁殖普遍認(rèn)為嫩枝扦插優(yōu)于硬枝扦插，其原因是半木質(zhì)化的枝條較木質(zhì)化的枝條含有更多的內(nèi)源激素，較少的抑制物，能夠促進(jìn)其生根[8,11，14，15]。插穗粗度對(duì)插穗生根效果存在影響，插穗粗度應(yīng)不低于0.55 cm[9]。

至于最佳扦插時(shí)間，泰山椴在8月上旬嫩枝扦插生根率最高，為52.3%[8]。紫椴、心葉椴在7月中旬嫩枝扦插效果最好[11，13]。心葉椴硬枝扦插以3月份為最好[13]。各地氣候不同，最佳扦插時(shí)間會(huì)有差異，總之，春天扦插時(shí)必須選用粗壯、腋芽飽滿的枝條，夏天扦插要選枝稍頂芽已封項(xiàng)的當(dāng)年半木質(zhì)化枝條[13]。

2.2.3 插條部位與保留葉片數(shù)量

從枝條不同部位截取的插穗，由于其發(fā)育程度、著生位置、內(nèi)含物質(zhì)含量不同，扦插生根效果存在一定差異[16]。紫椴硬枝扦插時(shí)枝條中部生根率最高[17]。心葉椴硬枝扦插時(shí)枝條基部、中部插穗成活率均高于梢部，而嫩枝扦插卻相反，梢部生根率遠(yuǎn)高于中部穗和基部穗[13]。泰山椴枝條中段的插穗生根效果最好，其次是上段[8]。但謝遵國(guó)[11]等認(rèn)為對(duì)紫椴來說，插穗的部位對(duì)嫩枝扦插生根率無(wú)明顯影響。適度保留葉片有助于嫩枝插穗生根，史鋒厚等認(rèn)為南京椴保留一片完整葉片效果最佳[9]。

2.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以促進(jìn)插穗生根，尤其對(duì)于扦插較難生根的樹種促進(jìn)效果明顯[26]。生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類不同，對(duì)椴樹扦插生根效果不同，對(duì)泰山椴、紫椴扦插生根影響程度最大的是IBA，其次是 ABT，最后是NAA[15，18]。王海南等認(rèn)為IAA的效果亦介于IBA和NAA之間[19]。這些都與多數(shù)學(xué)者認(rèn)為的IBA是促進(jìn)椴樹插條生根的最適宜生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑一致。IBA能加強(qiáng)插穗生根進(jìn)程，是因?yàn)槠溆绊懥硕嗵堑乃?，使得生理活性糖分增加，從而能為植物分生組織與根的原基及其后根的生成提供更多的能量[15,19]。但亦有學(xué)者認(rèn)為ABT、NK或NAA是較理想的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[9,17,20，21]。

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度和插穗浸泡時(shí)間對(duì)扦插生根質(zhì)量影響較大。較低濃度和較長(zhǎng)時(shí)間的浸泡比高濃度的浸泡效果好，可能是高濃度的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑傷害了插穗組織，從而抑制其生根[11，19]。

2.4 扦插基質(zhì)類型

扦插基質(zhì)是影響扦插生根的重要因素之一。無(wú)機(jī)基質(zhì)中，河沙的生根效果最好[18，19]，但史鋒厚等認(rèn)為透水效果較好的珍珠巖有利于插穗生根[9]。有機(jī)基質(zhì)方面，姚穎等研究發(fā)現(xiàn)采用樹皮+針葉對(duì)紫椴進(jìn)行嫩枝扦插，生根率達(dá)到60%，并對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)和生根率對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)生根較好的幾種有機(jī)基質(zhì)的pH值在6～7之間，呈微酸性，生根率為0的幾種基質(zhì)的pH均在 8 以上，因此推測(cè)，紫椴嫩枝扦插生根可能受基質(zhì)pH 值影響[18]。

2.5 生根內(nèi)含物

插條在生根過程中，內(nèi)源激素和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化可以一定程度的反映生根的機(jī)理過程。插條經(jīng)處理后，大葉金葉椴、蒙椴和糠椴生根期內(nèi)GA3含量、IAA含量、IAA/ABA比值均比對(duì)照顯著增加；蒙椴、糠椴生根過程中可溶性糖含量也比對(duì)照顯著增加，但大葉金葉椴的可溶性糖和全氮含量變化一致，呈先上升后下降趨勢(shì)，且與對(duì)照無(wú)顯著差異[22～24]。

3 嫁接繁殖

椴樹的嫁接繁殖研究的相對(duì)較少。以糠椴、蒙椴、紫椴為砧木嫁接大葉美洲椴(T.Americana‘Nova’)、錐形銀椴(T.Platyphyllos‘Brabant’)平均成活率均在85%以上[25]，說明椴樹種間親和力較強(qiáng)。嫁接方法方面，插皮接、切接、帶木質(zhì)部芽接、T字形芽接等嫁接方法優(yōu)于劈接，但姚盛智等認(rèn)為貼接法優(yōu)于劈接和皮接，究其原因，應(yīng)該是姚盛智采用的貼接法嫁接面較大(長(zhǎng)5～8 cm)，更有利于接穗和砧木愈合[25，26]。Kunneman認(rèn)為利用枝接法和芽接法可對(duì)美洲椴進(jìn)行繁殖[27]。莊倩以紫椴為砧木嫁接美洲椴發(fā)現(xiàn)，嫁接季節(jié)和嫁接材料顯著影響成活率，而嫁接方法對(duì)成活率影響不顯著，因此認(rèn)為美洲椴嫁接繁殖最佳處理為夏季采用上部芽嫁接[31]。

4 組織培養(yǎng)

組織培養(yǎng)技術(shù)能為林木樹種快速繁殖提供一條十分經(jīng)濟(jì)有效的途徑，可使植株的年增殖率達(dá)到數(shù)千倍、乃至數(shù)萬(wàn)倍以上[32]。

4.1 外植體基因型和類型

椴樹屬植物組培樹種方面，關(guān)于紫椴的研究較多，其次是南京椴，對(duì)心葉椴(T.cordata)、日本椴(T.japonicaSimonk)、歐洲小葉椴(T.cordataMill)、蒙椴、糠椴、大葉金葉椴、皇帝椴(T.europaea‘Pallida’)等也有報(bào)道。椴樹的基因型不同，分化率也不一樣，紫椴、蒙椴>皇帝椴>大葉金葉椴、糠椴[36]。

椴樹外植體選擇以芽和莖段為主，以1～2年生枝芽或萌生條芽的分化率為高。在萌動(dòng)期取材，不僅分化率高，而且嫩梢伸長(zhǎng)較快[37，38]。

劉芳以南京椴的葉片為外植體進(jìn)行了愈傷組織誘導(dǎo)，獲得大量生長(zhǎng)良好的愈傷組織，但愈傷組織在繼代培養(yǎng)過程中狀態(tài)差，易褐化死亡，未實(shí)現(xiàn)愈傷組織的分化[6]。

4.2 基本培養(yǎng)基

椴樹組培所使用的基本培養(yǎng)基多是MS培養(yǎng)基，其次是WPM培養(yǎng)基，IS、BTM、MCM等培養(yǎng)基也有所應(yīng)用。在紫椴莖段初代培養(yǎng)和胚培養(yǎng)中，MS培養(yǎng)基的效果最好， WPM、MCM雖然對(duì)胚前期生長(zhǎng)影響不大，但后期出現(xiàn)不適宜胚苗生長(zhǎng)的現(xiàn)象[36，39]。

4.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是培養(yǎng)基中的關(guān)鍵物質(zhì)，以極微小的量影響植物細(xì)胞分化、分裂和發(fā)育[41]。增殖培養(yǎng)中使用較多的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是6-BA。大劑量的6-BA能提高心葉椴成苗率[40]。呂校石發(fā)現(xiàn)ZT對(duì)金葉椴莖尖的生長(zhǎng)和分化與6-BA沒有明顯的差異，而TDZ表現(xiàn)出很強(qiáng)的促進(jìn)分化和增殖生長(zhǎng)能力[36]。張亞君等、王彥彬等認(rèn)為影響紫椴芽分化的主要因素是激素濃度比值，采用任意培養(yǎng)基和激素種類，只要激素濃度比值適宜，就可以促進(jìn)芽的分化，這與劉芳組培繁殖南京椴時(shí)的結(jié)論一致，即BA與NAA的適宜配比能促進(jìn)南京椴不定芽的分化、增殖[6，37，38]。在培養(yǎng)基中附加有機(jī)物質(zhì)(精氨酸50 mg·L-1)，可以起到增強(qiáng)細(xì)胞活性的作用，促進(jìn)芽的分化[37，38]。

在生根階段，IBA比NAA更適合用于南京椴不定根的誘導(dǎo)，且當(dāng)IBA與BA結(jié)合使用，比單用IBA及NAA的效果更好[6，39]。呂校石認(rèn)為，椴樹試管苗直接誘導(dǎo)生根效果較差，改用二步生根法效果理想，其中以1/2MS+IBA150 mg·L-1+NAA50 mg·L-1誘導(dǎo)3d再轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基(1/2MS+活性炭1.0 g·L-1+PVP400.1 g·L-1)中生根效果最佳[36]。

4.4 煉苗移栽

白卉等將生根的組培苗經(jīng)過練苗后，定植到1∶1的蛭石、壤土混合基質(zhì)上，溫度為22～25 ℃，空氣濕度為70%～90%，隨后逐漸降低濕度至與外界自然濕度相近，2個(gè)月后統(tǒng)計(jì)移栽成活率達(dá)75%[34]。陳罡等利用細(xì)河沙和珍珠巖按2∶1比例配置的混合土為基質(zhì)進(jìn)行移栽，成活率可達(dá)到80%[33]。劉芳等將生根苗移栽至泥炭土中，成活率達(dá)80.0%[42]。

4.5 外植體褐變

在組織培養(yǎng)過程中，外植體的褐變是影響組培成功與否的重要因素之一。引起褐變現(xiàn)象的因子是多方面的，在培養(yǎng)基中加入0.1 mg·L-1活性炭+0.1 mg·L-1PVP或0.1 g·L-1活性炭+1.0 g·L-1硫代硫酸鈉可有效地抑制椴樹褐變的發(fā)生[36]。劉芳在進(jìn)行南京椴葉片愈傷組織誘導(dǎo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中加入5 mg·L-1的Vc能夠有效控制暗培養(yǎng)條件下產(chǎn)生的褐化現(xiàn)象，但對(duì)于光培養(yǎng)條件下的褐化防止尚未找到有效的措施[6]。

5 總結(jié)與展望

組織培養(yǎng)技術(shù)是植物擴(kuò)繁的有效途徑。目前，椴樹外植體分化途徑主要集中在腋芽萌發(fā)途徑，對(duì)從愈傷組織誘導(dǎo)分化不定芽和不定根的間接器官發(fā)生途徑報(bào)道較少。杉木Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook[43]、胡楊PopuluseuphraticaOliver[44]、油桐VerniciafordiiHemsley[45]、歐洲白樺Betulapendulavar. carelica Sok.[46]、山茱萸[47]等多數(shù)木本樹種均可通過間接器官發(fā)生途徑進(jìn)行擴(kuò)繁。間接器官發(fā)生途徑具有繁殖系數(shù)較高，取材廣泛等特點(diǎn)，椴樹屬植物應(yīng)加大這方面的研究。

椴樹屬植物組培過程中出現(xiàn)增殖系數(shù)低、生根困難等現(xiàn)象，這也是木本植物組織培養(yǎng)過程中存在的普遍現(xiàn)象。兩步生根法已在板栗Castaneamollissima[48]上取得成功，鵝掌楸Liriodendronchinense(Hemsl.) Sarg.[49]通過瓶外生根也取得了成功。如何通過調(diào)節(jié)基本培養(yǎng)基、植物激素和生長(zhǎng)環(huán)境等方式來提高增殖系數(shù)和生根率，將成為以后工作研究的重點(diǎn)。

椴樹屬植物扦插技術(shù)研究的較多，但對(duì)插條內(nèi)營(yíng)養(yǎng)水平與插條生根的關(guān)系、內(nèi)源激素在生根過程中的變化及插條生根機(jī)理方面的研究較少。據(jù)報(bào)道，柚木TectonagrandisL.f.扦插生根與可溶性糖含量、全氮含量、碳氮比都有一定的關(guān)系[50]；晚松Pinusserotina不同母樹年齡、不同幼化程度、不同季節(jié)的插穗的生根能力均與內(nèi)源激素水平密切相關(guān)[51]。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)椴樹插條生根過程中插條內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、內(nèi)源激素及酶活性的動(dòng)態(tài)變化研究。