油桐扦插及其不定根形成的解剖觀察

藍(lán)金宣，梁文匯，黃曉露，楊卓穎，李寶財，馬錦林

（廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院/廣西特色經(jīng)濟(jì)林培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530002）

0 引言

油桐(Vernicia fordii)為大戟科(Euphorbiaceae)油桐屬(Vernicia)多年生落葉喬木，是國內(nèi)重要的木本油料樹種[1-2]，產(chǎn)于秦嶺、淮河流域以南各地，在四川、湖南、廣西、廣東、云南、貴州、浙江、福建和臺灣等地均有分布[3-4]。桐油具有干燥快、附著力強(qiáng)、富光澤、耐酸、耐堿及耐高溫等特點(diǎn)，可用作生產(chǎn)環(huán)保涂料的底物、高質(zhì)量的生物質(zhì)柴油和其他工業(yè)原料，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及國家對生物質(zhì)能源的逐步重視，桐油的需求量逐漸增加[5-8]。

油桐無性扦插繁殖研究鮮見報道。彭俊華等[9]公開發(fā)表了一種油桐扦插生根的專利，生根率僅有20%。部分學(xué)者對油桐屬的千年桐開展了扦插技術(shù)研究，如周幼成等[10]采用1～3年生千年桐(Vernicia montana)實(shí)生優(yōu)勢樹作為母樹進(jìn)行采穗扦插，最高生根率是45.2%。農(nóng)韌鋼[11]用濃度為300 mg/L IBA+3%蔗糖處理1年生千年桐穗條12 h，生根率最高為60%。由此可見，油桐屬的2個樹種特別是油桐的扦插技術(shù)研究幾近空白，尚有較大的探索空間。

筆者以1～3年生油桐母樹為材料，設(shè)置不同外源激素濃度、留葉方式和母樹年齡等條件，開展油桐扦插試驗(yàn)，同時結(jié)合插穗生根過程的形態(tài)及解剖學(xué)觀察，探討油桐插穗不定根的發(fā)生及發(fā)育過程，以期為油桐扦插繁殖提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年5月在廣西林業(yè)科學(xué)研究院的油桐山試驗(yàn)基地進(jìn)行，基地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.7℃，年均降水量為1300 mm，年均相對濕度為80%左右，干濕季節(jié)明顯，降雨主要集中在4—9月[12]。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2017—2019年種植于廣西南寧市廣西林業(yè)科學(xué)研究院的油桐山試驗(yàn)基地(108°56′E、22°56′N)的油桐優(yōu)良家系。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)置不同外源激素濃度、留葉方式及母樹年齡等條件，探索油桐扦插生根技術(shù)。扦插前，將新鮮黃心土過篩后裝入育苗袋并整齊擺放在苗床上，于晴天用0.5%高錳酸鉀溶液淋透進(jìn)行消毒，隨后用塑料薄膜覆蓋悶曬1天以上；扦插前1天揭開薄膜，用清水將基質(zhì)沖洗干凈。插穗長度為12～15 cm，切口上平下斜，切口下端盡可能靠近葉結(jié)處。用0.5%多菌靈溶液對制作好的插穗進(jìn)行消毒20 min，之后直接浸泡生根劑。每個處理30根插穗，3次重復(fù)。

扦插后每隔7天隨機(jī)抽取3根疑似存活的插穗進(jìn)行觀察，并截取基部莖段存放到FAA固定液中，以備切片用料。

1.3.1 外源激素濃度試驗(yàn) 在母樹上選取當(dāng)年生半木質(zhì)化健壯枝條，采用IBA，配制1.0、1.5、2.0、2.5 g/L 4個濃度的生根劑，浸泡2 h，扦插基質(zhì)為純黃心土。

1.3.2 留葉方式試驗(yàn) 分別3種留葉方式，即插穗上部留單葉、2半葉和半葉，用最佳IBA濃度浸泡2 h，扦插基質(zhì)為純黃心土。

1.3.3 母樹年齡試驗(yàn) 分別取1年生、2年生和3年生的母樹上，當(dāng)年生半木質(zhì)化健壯的枝條作為插穗，采用最佳留葉方式，用最佳IBA濃度浸泡2h，扦插基質(zhì)為純黃心土。

1.4 扦插及管理

完成前期處理后，插穗垂直插入基質(zhì)中，插入深度約為4～5 cm。扦插完畢后，立即用清水澆透，滿足插穗對水分的需求，確保插穗與黃心土充分接觸。隨后給苗床搭建拱棚、覆蓋薄膜，薄膜上再蓋一層遮蔭網(wǎng)。之后的管理中，保持苗床基質(zhì)和空氣濕度，以薄膜上有水珠為宜[13]。每周用0.2%多菌靈溶液進(jìn)行消毒，并及時清除壞死插穗及掉落葉片。

1.5 切片制作方法

從插穗基部切取1.0 cm長的新鮮組織用FAA固定液(70%)固定24 h以上。隨后按照石蠟切片制作流程完成以下步驟：脫水浸蠟→包埋→切片（厚4 μm）→脫蠟至水→番紅染色→脫色→固綠染色→透明封片[用國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司（貨號10004160）的中性樹膠]。經(jīng)日本尼康(Nikon Eclipse E100)顯微鏡鏡檢，經(jīng)日本尼康成像系統(tǒng)(Nikon DS-U3)進(jìn)行圖像采集分析。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2019軟件進(jìn)行初步匯總，運(yùn)用IBM SPSS Statistics 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，對有顯著性差異的指標(biāo)采用Student-Newman-Keulsa多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理方式對油桐扦插生根率的方差分析

從表1中不同處理方式對油桐插穗生根率的方差分析可以看出，不同外源激素濃度、留葉方式及母樹年齡處理對油桐扦插生根率有極顯著(P＜0.01)的影響。

表1 不同處理的方差分析

2.2 不同外源激素濃度對油桐扦插生根的影響

不同外源激素濃度對油桐扦插生根的影響均達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。1.5 g/L IBA溶液處理的生根率最高，為46.67%；其次為2.0 g/L處理，生根率為44.44%；再次是1.0 g/L IBA溶液處理的生根率，為32.22%；生根率最小的處理是2.5 g/L IBA溶液的處理，僅為28.89%（圖1）。

圖1 不同外源激素濃度對油桐桿插生根率的影響

2.3 不同留葉方式對油桐扦插生根的影響

從圖2可以看出，不同留葉方式處理對油桐扦插生根的影響達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。半葉的留葉方式生根率最高，為47.78%；其次是留2半葉的留葉方式處理，生根率為28.89%；生根率最低的是留單葉的處理，為27.78%。留2半葉處理與留單葉處理之間的生根率差異不顯著。

圖2 不同留葉方式對油桐桿插生根率的影響

2.4 不同母樹年齡對油桐扦插生根的影響

不同母樹年齡對油桐扦插生根的影響達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。從1年生母樹上所取穗條扦插生根率最高，為56.67%；其次是2年生母樹所取穗條，扦插生根率為46.67%；扦插生根率最小的是在3年生母樹上所取的穗條，為43.33%，比1年生母樹所取穗條低13.34個百分點(diǎn)（圖3）。2年生母樹上所取穗條與3年生母樹上所取得穗條的生根率差異不顯著。不同年齡母樹上所取穗條的扦插生根率與母樹年齡呈反比。

圖3 不同母樹年齡對油桐桿插生根率的影響

2.5 油桐扦插生根過程的形態(tài)觀察

通過觀察油桐生根過程中的形態(tài)特征（圖4）可以看出，油桐扦插后第14天，插穗基部插入基質(zhì)的部位出現(xiàn)明顯的凸起，表面光滑，下切口處未發(fā)現(xiàn)有愈傷組織生成，尚未形成根系，可能此時插穗內(nèi)部已經(jīng)產(chǎn)生了不定根原基。扦插后第21天觀察，插穗基部凸起處已經(jīng)長出少量不定根且分布在插穗同一側(cè)，其他凸起部位表面仍然光滑。扦插后第28天觀察，油桐不定根發(fā)生的數(shù)量增加，但依然集中在插穗的某一側(cè)，同時插穗基部切口有腐爛現(xiàn)象，有可能是基質(zhì)濕度過大病原菌通過插穗下切口侵入所致。扦插后第35天觀察，油桐不定根增多增長并分布在插穗基部的四周。在整個油桐扦插試驗(yàn)過程中，沒有發(fā)現(xiàn)插穗切口有愈傷組織形成，說明油桐扦插的生根類型是單一的皮部生根類型。

圖4 油桐扦插生根過程中的形態(tài)特征

2.6 油桐不定根形成過程的解剖觀察

對扦插前莖段橫切面的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察（圖5a），由外向內(nèi)其切面的整體結(jié)構(gòu)由6個部分組成，即表皮、皮層、韌皮部、形成層、木質(zhì)部和髓。最外層是表皮，由排列整齊緊密的長方形細(xì)胞組成；表皮以內(nèi)為皮層，皮層由多層排列疏松的薄壁細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞間有較大空隙；皮層以內(nèi)依次分別是韌皮部、維管形成層、木質(zhì)部和髓。通過對油桐多個莖段橫切面切片進(jìn)行觀察，未發(fā)現(xiàn)有潛伏根原基。

對油桐扦插不同時期的插穗解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，扦插后第14天，在插穗皮層處的薄壁細(xì)胞大量分裂，形成了體積細(xì)小、排列緊密的卵型細(xì)胞團(tuán)，即根原基（圖5b）；嫁接后第21天，插穗皮層處根原基增多，少量根原基形態(tài)發(fā)生變化，向內(nèi)逐漸形成根冠向外沖出皮層形成不定根（圖5c）；嫁接后第28天，形成的不定根不斷增多增長，與插穗的維管組織相連形成完整的根結(jié)構(gòu)（圖5d）；嫁接后第35天，形成的不定根繼續(xù)增多增長（圖5e）。

圖5 油桐扦插生根過程的解剖學(xué)觀

3 結(jié)論與討論

植物扦插生根是一個極其復(fù)雜的生理過程[10,14]，大量試驗(yàn)研究表明，植物扦插生根情況不僅與插穗本身的特性[15]、基質(zhì)、植物生長調(diào)節(jié)劑種類及濃度等諸多因素關(guān)系密切[16-18]，還受外界多種因素如光照、空氣、溫度、濕度共同調(diào)控[14]。本研究通過開展不同激素濃度、留葉方式及母樹年齡對扦插生根的影響試驗(yàn)，初步得到較好的扦插組合為選擇1年生母樹做插穗、保留半葉、經(jīng)1.5 g/L IBA處理2 h、在黃心土中培育5～6周左右，扦插生根率可達(dá)56.67%，這個生根率比目前已公開的生根率高出36.67個百分點(diǎn)。

前人根據(jù)插穗不定根的發(fā)生部位將插穗的生根類型分為皮部生根型、愈傷生根型和混合生根型3種，其中兼具皮部生根型和愈傷生根型2種生根方式的稱為混合生根型[19-20]，這種生根類型的植物采用扦插繁殖時比較容易生根[21]。本研究中，油桐的扦插生根類型屬于單一皮部生根類型，這與周幼成[10]的研究結(jié)果相似，其認(rèn)為油桐屬植物千年桐的生根類型以皮部生根為主。大量研究者通過植物扦插過程中的解剖學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，植物的多個部位均有可能產(chǎn)生不定根根原基[22]。不同植物因其特性不同，根原基所發(fā)生的位點(diǎn)及位點(diǎn)數(shù)也不盡相同。劉云強(qiáng)等[23]發(fā)現(xiàn)蒙椴的根原基發(fā)生位點(diǎn)有多個；朱聃等[19]發(fā)現(xiàn)矮叢越橘的根原基起源位點(diǎn)數(shù)則比較單一，僅在形成層發(fā)生。本研究中，油桐扦插不定根僅從皮層單一位點(diǎn)發(fā)出，是目前發(fā)現(xiàn)較為特殊的發(fā)生位點(diǎn)。油桐扦插過程中切口處無愈傷組織形成，這與周幼成[10]的研究結(jié)果不同，其在對油桐屬植物千年桐扦插過程中的形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn)，有愈傷組織產(chǎn)生不定根的情況，這可能與2個樹種的特性有關(guān)，也有可能是生長調(diào)節(jié)劑的種類、濃度以及基質(zhì)不同導(dǎo)致的。有研究者以插穗中是否具有潛伏根原始體來判斷植物生根的難易[17]。本研究中，油桐扦插前的莖段中無潛伏根原基，屬于誘導(dǎo)生根型，這與側(cè)柏[24]等的研究結(jié)果相似。

通過顯微結(jié)構(gòu)觀察可以得出，影響油桐生根的原因是無原始根原基、生根方式單一以及根原基發(fā)生位點(diǎn)少的綜合效應(yīng)。

本研究中，僅用了1種外源激素設(shè)置4個濃度進(jìn)行試驗(yàn)，之后依次開展留葉方式及母樹年齡不同處理的油桐扦插研究，其他外源激素、扦插基質(zhì)等因子對油桐扦插的影響尚不明確。同時，通過油桐扦插生根的解剖結(jié)構(gòu)了解了油桐扦插不定根的發(fā)生位點(diǎn)及類型，但是其扦插過程中酶、營養(yǎng)物質(zhì)以及內(nèi)源激素的變化如何尚不明確，仍有待進(jìn)一步研究。