SH40中間砧蘋果苗木休眠期假植失水組織解剖結(jié)構(gòu)分析

張丹，李超，張鶴，邵建柱，孫建設(shè)

(1.昭通蘋果產(chǎn)業(yè)研究所，云南 昭通 657000；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071000)

蘋果(Malusdomestica)矮化密植是世界性果樹栽培發(fā)展趨勢[1]，矮化砧木的應(yīng)用是實現(xiàn)蘋果矮化密植栽培的重要手段[2]。大型、先進(jìn)果園多采用大苗建園，而苗木在起苗假植運輸過程中的水分流失，直接影響苗木的栽植成活率。

苗木是建園的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞直接影響建園的成活率和緩苗期的長短，與果園的早期豐產(chǎn)密切相關(guān)。以SH40為中間砧的蘋果樹，因其早果、果實品質(zhì)優(yōu)、越冬能力強等優(yōu)點，在中國西北及華北地區(qū)已大面積推廣應(yīng)用。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，起苗后假植期間的SH40中間砧蘋果苗木往往出現(xiàn)中間砧段率先失水皺皮現(xiàn)象，輕則導(dǎo)致樹勢減弱，重則樹體死亡，給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。有研究結(jié)果表明SH40中間砧段的表皮蒸騰量較低且水分會快速向根部方向流失[3]，因此本研究以SH40中間砧蘋果苗木為材料，通過解剖結(jié)構(gòu)觀察基砧、中間砧、接穗莖段的組織結(jié)構(gòu)，從而探明中間砧段率先失水的內(nèi)在原因。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

一年生紅富士/SH40/八棱海棠，接穗為天紅二號(Maluspuilacv.Tianhong 2)，基砧為八棱海棠(MalusrobustaRehd.)，中間砧為SH40(Malusdomestica×honanensis‘SH40’)，均來自于保定蠡縣苗圃基地。

1.2 持水力與蒸騰量的研究

1.2.1 持水力的研究

將接穗、中間砧及基砧剪成15cm的枝段，兩端封蠟。立即用1/10000天平稱重(Vf)，然后置于室溫條件下(溫度22.53℃，濕度41.47%)使其自然脫水失重[4]。其后的稱重(Vt)時間依次為1h、2h、4h、6h、8h、16h、32h、40h、48h、64h、80h、96h。直到枝條的質(zhì)量基本恒定后，烘干并稱質(zhì)量(Vd)。每個樣品重復(fù)3次。以不同離體時間水分散失量占總含水量的百分率計算持水能力，計算公式為持水能力=(Vt-Vd)/(Vf-Vd)×100%。

1.2.2 表皮蒸騰量的研究

采用離體快速稱重法。將接穗、中間砧及基砧剪下，兩端封蠟。立即用1/10000天平稱初重，2h后稱末重[5]。蒸騰速率(gH2O/gFW-1h-1)=(初重-末重)/初重/2h。3次重復(fù)。測定時間為每天14：00。

1.2.3 皮孔面積的測定

切取成熟枝條上帶皮孔的表皮，放置在載玻片上并滴1滴清水，制成臨時切片[6]，目鏡測微尺分別測量皮孔縱橫徑(單位為mm)，每個枝條隨機(jī)選取30個皮孔觀察大小，重復(fù)3次。并計算其面積及平均值。

1.2.4 皮孔密度的測定

調(diào)查植株休眠期一年生蘋果嫁接苗接穗和中間砧莖段，選取上下粗度基本一致直徑為0.7cm、長度為4.0cm的枝段，重復(fù)3次，采用計數(shù)法[7]調(diào)查皮孔密度(單位為個/cm2)。

1.3 切片試驗方法

2014年4月，取回蘋果苗木。將接穗、中間砧、基砧、根部分別剪下，放于FAA固定液(固定液成分為75%酒精90mL+5mL冰醋酸+5mL甲醛)中固定24h，然后用15%氫氟酸浸泡數(shù)日，直到枝條軟化到可以用切片機(jī)進(jìn)行完整切片，取出枝條浸泡在酒精︰甘油=1︰1的混合液中，浸泡時間為24h，其后進(jìn)行切片。依據(jù)材料堅硬程度不同，軟化時間不同[8]。

使用手搖滑動切片機(jī)進(jìn)行切片，切片厚度為8μm。切片切好后浸泡在水中，然后進(jìn)行染色[9-12]，染色程序如下，1%番紅染液(6-12h)—35%酒精(5min)—50%酒精(5min)—75%酒精(5min)—85%酒精(5min)—95%酒精(5min)—0.5%固綠(1min)—95%酒精(5min)—100%酒精(5min)，如果染色后顏色偏深，可用95%或者無水乙醇再浸泡5min，如此反復(fù)，直到顏色合適為止。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，方差分析采用Duncan(D)法進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 SH40中間砧蘋果苗木各部位持水力和蒸騰量的比較

由表1可知，SH40中間砧莖段的皮孔密度(7.53個/cm2)及表皮蒸騰強度(0.001 2gH2O/gFW-1h-1)均顯著小于接穗莖段(14.67個/cm2、0.001 5gH2O/gFW-1h-1)及基砧莖段(8.45個/cm2、0.003 4gH2O/gFW-1h-1)；中間砧皮孔面積(0.59mm2)顯著小于接穗莖段(0.68mm2)。由此表明中間砧莖段的表皮水分散失量較少，SH40中間砧段蒸騰失水并不是其率先失水皺皮的主要原因。

表1 SH40中間砧苗木各部位莖段皮孔密度、皮孔面積和蒸騰強度比較Tab.1 The comparison about the stem segment epidermis lenticel density, lenticel area and transpiration intensity from each part of the interstock seedling

注：方差分析采用Duncan(D)法進(jìn)行差異顯著性分析，小寫字母表示不同處理差異達(dá)P<0.05顯著水平，下同。

同時中間砧莖段與接穗和基砧莖段的持水力差異不顯著(圖1)。因此，SH40中間砧莖段不是造成苗木假植期間中間砧率先失水的主要部位，與SH40品種特性無關(guān)。

2.2 SH40中間砧蘋果苗木各部位橫斷面解剖結(jié)構(gòu)觀察

由表2、圖2(4倍鏡)可以看出，中間砧的周皮厚度為0.145mm，顯著大于接穗和基砧，是造成其表皮蒸騰量較低的原因之一；各部位的皮層厚度差異均不顯著；由于接穗、中間砧及基砧生長年限不相同，故基砧的韌皮部厚度(0.486mm)與木質(zhì)部厚度(6.42mm)均分別顯著大于中間砧(0.141mm；4.59mm)及接穗(0.130mm；3.60mm)部位。

圖1 SH40中間砧蘋果苗木不同部位持水力比較Fig.1 The comparison of water-retaining capacity of different parts of SH40 interstock apple seedlings

中間砧的韌皮部厚度/木質(zhì)部厚度比值為0.031，與接穗(0.036)差異不顯著，但顯著低于基砧部位(0.076)；中間砧的髓部面積占橫斷面積的比例為0.881%，小于接穗(2.747%)，大于基砧(0.144%)，差異顯著。

表2 不同部位橫截面解剖結(jié)構(gòu)比較Tab.2 The comparison of the cross sectional anatomy on different parts

圖2 SH40中間砧蘋果苗木各部分表皮結(jié)構(gòu)Fig.2 The skin structure of different parts of SH40 interstock apple seedlings

2.3 SH40中間砧蘋果苗木各部位橫斷面面積對比

由表3可以看出，中間砧材部面積(76.32mm2)與接穗(60.76mm2)差異不顯著，顯著低于基砧(103.93mm2)和根(142.84mm2)；中間砧皮部面積(35.06mm2)與接穗(12.34)、基砧(41.80mm2)和根(43.97mm2)部位的皮部面積差異不顯著。中間砧的材部面積占橫斷面積的比例(65.73%)及材皮比(2.07)均顯著小于接穗(83.19%，5.68)，與基砧和根部的差異均不顯著。

表3 不同部位橫斷面面積比較Tab.3 The comparison of the cross sectional area of different parts

2.4 SH40中間砧蘋果苗木各部位橫斷面導(dǎo)管解剖觀察

由表4、圖3(10倍鏡)、圖4(40倍鏡)可以看出，中間砧的導(dǎo)管密度(330.86個/mm2)與接穗(309.14個/mm2)及基砧(319.01個/mm2)均差異不顯著，三者顯著高于根部導(dǎo)管密度(169.88個/mm2)。中間砧的管腔直徑(32.06μm)顯著大于接穗(24.09μm)，與基砧及根部差異不顯著。中間砧的管腔總面積占木質(zhì)部比例(28.22%)顯著大于接穗(13.73%)、基砧(20.25%)及根部(13.96%)的比例。

表4 不同部位橫截面導(dǎo)管結(jié)構(gòu)觀察Tab.4 The comparison of the cross section vessel structure of different parts

圖3 SH40中間砧蘋果苗木各部分導(dǎo)管密度Fig.3 The vessel density of different parts of SH40 interstock apple seedlings

圖4 SH40中間砧蘋果苗木各部分管腔直徑Fig.4 The vessel diameter of different parts of SH40 interstocks apple seedlings

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)中間砧莖段的周皮厚度顯著大于其他部位，表皮蒸騰量較低，不是造成中間砧率先失水褶皺的關(guān)鍵因素。

(2)中間砧莖段的管腔直徑顯著大于接穗的，導(dǎo)管密度與接穗、基砧差異不顯著，水分在中間砧段的流動阻力小于后兩者。當(dāng)苗木出現(xiàn)缺水狀態(tài)時，根部及接穗部位蒸騰量較大，導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)水勢差，中間砧段水分快速向根部及接穗部位移動，率先出現(xiàn)失水褶皺的現(xiàn)象。

3.2 討論

SH40中間砧苗木的不同部位其結(jié)構(gòu)不同，且結(jié)構(gòu)影響功能，結(jié)構(gòu)不同就會表現(xiàn)出與其相應(yīng)的不同功能。

(1)中間砧段自身品種特性 周皮是果樹的保護(hù)組織，周皮的厚薄與其抗逆性、抗病性具有密切關(guān)系[13]。枝條的持水力差，表皮阻礙水分散失的組織不發(fā)達(dá)的枝條容易失水[14]。張玉蘭等[15]從解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)方面研究指出，枝條的保水能力差是造成山楂(Crataeguspinnatifida)抽條枯死的內(nèi)在因素，因其枝條上皮孔密度大，表皮內(nèi)部的木栓層比較薄，致使山楂枝條保水性能很差，水分供應(yīng)不上而造成抽條。本試驗中，中間砧莖段與接穗和基砧莖段的持水力差異不顯著，且中間砧段的表皮厚度顯著高于其他部位，其表皮蒸騰量低，水分散失主要不是通過SH40中間砧的蒸騰作用。

(2)中間砧段水分率先散失內(nèi)部解剖因素 木質(zhì)部及韌皮部用來輸導(dǎo)水分、礦物質(zhì)和有機(jī)營養(yǎng)，供果樹生長發(fā)育的需要。水分主要通過木質(zhì)部導(dǎo)管向上運輸，供地上部生長發(fā)育的需要[16]。其輸導(dǎo)組織是否發(fā)達(dá)，很大程度上決定了苗木的生長勢和適應(yīng)性的強弱。管腔直徑直接影響水分的流量，木質(zhì)部中水分的流量與管腔直徑的4次方成正比，即管腔直徑越大，導(dǎo)管的輸水效率越高[17]。丁平海等[16]觀察表明造成不同果樹生長勢不同的主要原因并非橫斷面導(dǎo)管總數(shù)量及總面積，影響樹勢及樹體大小的主要因素是管腔的大小，可見管腔直徑的大小對水分的運輸起著重要影響。管腔越大水分運輸阻力越小，運輸就越暢通。

張丹等[18]研究表明SH40中間砧蘋果苗木根部及接穗部位蒸騰量較大。本研究中苗木水分缺失時，苗木各部位出現(xiàn)水勢差，由于中間砧段的導(dǎo)管密度大、管腔直徑大且管腔總面積占木質(zhì)部的比例顯著高于其他部位，導(dǎo)致水分在中間砧段流動阻力較小，中間砧段中的水分快速向根部及接穗方向移動。這也與王中英等[19]不能用一個指標(biāo)確定砧木的解剖結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)把砧木根、枝的材皮比，導(dǎo)管密度，枝的導(dǎo)管占木質(zhì)部百分率等綜合解剖學(xué)指標(biāo)結(jié)合起來，才能較全面地反映砧木解剖構(gòu)造特點的觀點一致。

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