水培植物根系誘導(dǎo)的研究現(xiàn)狀

●馬艷麗（遼寧省旱地農(nóng)林研究所遼寧朝陽(yáng)122000）

水培是一種新興的植物無(wú)土栽培方式，又名營(yíng)養(yǎng)液栽培。水培是采用現(xiàn)代的生物技術(shù)，對(duì)普通的植物和花卉進(jìn)行進(jìn)一步地馴化。水培技術(shù)目前多用于花卉和蔬菜栽植，也有用于藥用植物栽培，許多藥用植物都是根用植物，根的生長(zhǎng)環(huán)境十分關(guān)鍵，水培尤其是霧培可為藥用植物根系提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，因而種植效果十分明顯。水培植物的優(yōu)點(diǎn)很多，如產(chǎn)品品質(zhì)好，安全衛(wèi)生?？稍谥参锕S內(nèi)量化生產(chǎn)，不分淡旺季，同時(shí)還可以節(jié)省肥料和土地資源等。水培植物的根系誘導(dǎo)技術(shù)就是在水培過(guò)程中，使得根系發(fā)生生理和生化誘變，從而引起植物根系的組織結(jié)構(gòu)和生理性狀發(fā)生變化，誘導(dǎo)成能適應(yīng)水中環(huán)境生長(zhǎng)的水生根系的技術(shù)。針對(duì)不同的植物，水生根形成的難易程度是不同的。何健峰[1]研究顯示，木本類(lèi)植物水生根比較難生成，而草本類(lèi)植物水生根則比較容易生成。細(xì)胞間隙大的植物容易成活，生長(zhǎng)速度慢且細(xì)胞排列緊密的植物水培較難成活。并且不同植物的水生根呈現(xiàn)不同的形態(tài)特征。與陸生根系相比，水生根大多以須根系為主，而且根毛少或退化。

根據(jù)植物根系的生長(zhǎng)狀態(tài)，可以把植物的根系分為直根系和須根系，如果繼續(xù)按照根系的肉質(zhì)化程度進(jìn)行細(xì)分，可以再分出一個(gè)肉質(zhì)根類(lèi)型。對(duì)于像君子蘭、吊蘭等這些肉質(zhì)根植物來(lái)說(shuō)，根系比較肥大，且根系數(shù)量較少，沒(méi)有明顯的主根和側(cè)根之分，一般采用洗根法來(lái)處理并誘導(dǎo)水生根。對(duì)于直根系的植物，可以用去根法，保留主根和一點(diǎn)側(cè)根就可以，盡量用濃度為0.05%的高錳酸鉀水溶液浸泡30min來(lái)消毒，避免根系傷口因感染而腐爛。而對(duì)于須根系的植物來(lái)說(shuō)，同直根系植物是一樣的，一般水培前也采用去根法來(lái)處理。水培植物需要在適宜的營(yíng)養(yǎng)液、環(huán)境溫度、氧氣和激素處理等條件下才能進(jìn)行成功誘導(dǎo)，本文將從影響水培植物根系誘導(dǎo)的4個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)與分析，旨在為水培技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 營(yíng)養(yǎng)液對(duì)水培根系誘導(dǎo)的影響

營(yíng)養(yǎng)液是水培的關(guān)鍵要素，植物的生長(zhǎng)發(fā)育需要16種必需元素才能正常生長(zhǎng)，其中必需的大量元素有氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）和硫（S）等。植物在水培條件下能直接從營(yíng)養(yǎng)液中吸收營(yíng)養(yǎng)成分。在誘導(dǎo)初期要采用脅迫馴化，用低濃度的營(yíng)養(yǎng)液脅迫馴化，有利于根系的誘導(dǎo)。植物根系只有通過(guò)增加細(xì)胞表面積來(lái)吸收更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這對(duì)于水生根的誘導(dǎo)具有促進(jìn)作用，不同植物營(yíng)養(yǎng)液的物質(zhì)配比及其濃度是不同的，只有在適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配比及濃度下，才能誘導(dǎo)出健壯的水生根。營(yíng)養(yǎng)液不是越多越好，一定要控制在一定的量。由于營(yíng)養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)全部溶于水，除了被根系吸收外，多余的營(yíng)養(yǎng)元素只會(huì)積累，不會(huì)流失，當(dāng)濃度達(dá)到一定量時(shí)，就會(huì)對(duì)根系產(chǎn)生肥害，影響植物生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致植物死亡，因此，營(yíng)養(yǎng)液的量和濃度不能盲目增加。

2 根際溫度對(duì)水培根系誘導(dǎo)的影響

對(duì)大部分植物而言，在25～30℃的水溫條件下，水生根的生成是最快的。宋敏麗等[2]研究顯示，在根際高溫狀態(tài)下，植物根系除合成激素類(lèi)物質(zhì)外，其酶系統(tǒng)也會(huì)做出相應(yīng)調(diào)整和響應(yīng)。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生抑制作用，主要影響酶的活性，從而導(dǎo)致植物生長(zhǎng)過(guò)慢。一般根際溫度不能低于20℃。根際溫度對(duì)根系中激素的合成與運(yùn)輸都有影響。韓亞平等[3]的研究顯示，番茄植株的根粗、根長(zhǎng)隨根際溫度的增加而減少。根際溫度對(duì)番茄根系A(chǔ)BA等激素的合成有顯著影響。目前，根際環(huán)境調(diào)控在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)通過(guò)無(wú)土栽培實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

3 氧氣對(duì)水培根系誘導(dǎo)的影響

水中溶氧量是水培誘導(dǎo)生根的重要因素，植物根系一旦沒(méi)有足夠的氧氣供應(yīng)，很難正常誘導(dǎo)成功。水中適宜的氧含量是植物根系呼吸的必備條件，當(dāng)水中缺氧時(shí)，植物水生根的生成便受到抑制甚至腐爛死亡，因此在根系誘導(dǎo)的過(guò)程中需要實(shí)時(shí)檢測(cè)并控制水中氧的含量。植物無(wú)氧呼吸是以糖酵解和發(fā)酵代謝為特征，乳酸積累過(guò)多會(huì)造成細(xì)胞的酸化，從而破壞膜系統(tǒng)的正常功能，導(dǎo)致植物細(xì)胞的組織衰弱，甚至死亡。在水培的過(guò)程中，適當(dāng)?shù)卦黾友鯕夂磕茉龃蟾档拈L(zhǎng)度及表面積，從而促進(jìn)植物對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。在水培環(huán)境下，水中的溶氧量不要太高或太低，這個(gè)溶氧量臨界點(diǎn)的設(shè)定要根據(jù)不同的植物來(lái)設(shè)置。生長(zhǎng)在潮濕環(huán)境下的植物溶氧量起始臨界值可以低一點(diǎn)，而對(duì)于生長(zhǎng)在較干旱環(huán)境中的植物，其溶氧量起始臨界值可以高一些。目前，水中溶氧量增加的方法有很多，如氣泡法、滴霧法、流液法和添加增氧劑等[4]。通常給水培苗定期換水，就是為了增加含氧量以及防止病菌感染。林雪鋒等[5]的研究顯示，水培法用流動(dòng)水更好，因?yàn)榱鲃?dòng)水的氧氣含量更高并且病菌更少。誘導(dǎo)水生根生成的過(guò)程中需勤換水，就是為了增加水中的溶氧量，讓植物的根系逐步適應(yīng)水中的缺氧環(huán)境，待長(zhǎng)出水生根后再漸漸延長(zhǎng)換水時(shí)間，便于植物能夠產(chǎn)生許多通氣組織。

4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)水培根系誘導(dǎo)的影響

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在植物水培根系誘導(dǎo)中具有重要作用，最常見(jiàn)的有4種，分別為ABT生根粉、NAA、IAA、IBA。張永強(qiáng)等[6]的研究顯示，在抑制水生根系誘導(dǎo)中，NAA、IAA、IBA這3種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均能誘導(dǎo)一級(jí)根，但濃度過(guò)高會(huì)抑制二級(jí)根的發(fā)生；IAA對(duì)植物根系的影響相對(duì)較小。目前，IBA被認(rèn)為是一種活性及穩(wěn)定性均較強(qiáng)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。王慶等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在菩提樹(shù)水培扦插中，低濃度的IBA可提高菩提樹(shù)的生根率和生根總數(shù)，而高濃度的IBA可降低其生根率。漆麗萍等[8]研究顯示，扶桑水培中，IBA濃度為25mg/L的處理生根時(shí)間與IBA濃度為15mg/L和20mg/L相比，生根時(shí)間更晚，說(shuō)明扶桑在水培時(shí)IBA濃度過(guò)高反而不利于誘導(dǎo)生根。一般單一植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理插條后的根系誘導(dǎo)效果要比復(fù)合生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑強(qiáng)。同時(shí)IBA的扦插生根率還受處理時(shí)間的影響，以100mg/L IBA處理2h的扦插生根率最高，然而，隨著處理時(shí)間的增加，生根率呈先增后減的趨勢(shì)。這說(shuō)明只有適宜的處理時(shí)間，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑才會(huì)對(duì)根系誘導(dǎo)起促進(jìn)作用，如長(zhǎng)時(shí)間使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，反而會(huì)對(duì)根系誘導(dǎo)產(chǎn)生抑制作用。

5 其他因素

水培植物根系誘導(dǎo)的成功與否主要與營(yíng)養(yǎng)液、根際溫度、氧氣和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑密切相關(guān)，除此之外，還與水培中的光照強(qiáng)度、光的波長(zhǎng)、遮光及根系修剪等有一定關(guān)系。水生根保留了土生根的逆向光性，通常在不透光的條件下，比較容易誘導(dǎo)出新根。韓鷹等[9]研究，水培風(fēng)信子在定向光條件下的根系生長(zhǎng)情況，結(jié)論認(rèn)為水培風(fēng)信子根的生長(zhǎng)表現(xiàn)出了明顯的負(fù)向光性，其感受光的部位是根冠，光強(qiáng)越強(qiáng)，根長(zhǎng)越短，根數(shù)越少，根越粗。不同光質(zhì)對(duì)根長(zhǎng)、根數(shù)、根粗無(wú)明顯影響。一般在根系誘導(dǎo)過(guò)程中，喜陽(yáng)的植物需要把光照強(qiáng)度控制在6～8萬(wàn)勒克斯之間比較好，而喜陰的植物，光照強(qiáng)度一般要控制在3～5萬(wàn)勒克斯。有研究顯示，藍(lán)光對(duì)球根的負(fù)向光性的誘導(dǎo)是比較明顯的，紅光則無(wú)效[10]。李鴻俊等[11]研究顯示，在多漿肉質(zhì)花卉的根系誘導(dǎo)過(guò)程中，最好先剪去原有的根系，根區(qū)在不透光的條件下比較容易誘導(dǎo)出新根。

6 總結(jié)

水培技術(shù)最初起源于一些發(fā)達(dá)的西方國(guó)家，目前，我國(guó)的水培還處于一個(gè)初步發(fā)展階段，其水培植物的市場(chǎng)正在進(jìn)一步擴(kuò)大，一些商人為了眼前利益，不經(jīng)過(guò)人工馴化和生物工程手段，直接將清洗好的植物放入水中，這樣植物當(dāng)時(shí)看起來(lái)不會(huì)死，但幾天后水培植物的葉子開(kāi)始逐漸變黃，最后慢慢死去，這就是假水培技術(shù)，因此加快研究水培植物根系誘導(dǎo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。