不同基質(zhì)和不同生根促進(jìn)劑對紫椴嫩枝扦插生根的影響

林士杰，王梓默，朱紅波，羅 也，韓 姣，于建國，何懷江，勾天兵，陳思羽，張忠輝

（1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033；2.吉林省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，吉林 長春 130022）

紫椴屬椴樹屬，為我國II 級保護(hù)植物，其綜合利用價值極高，可為用材樹種、城市和庭院綠化樹種、蜜源植物以及藥用植物。由于過度采伐，加之人工林建設(shè)相對滯后，紫椴優(yōu)良群體以及個體數(shù)量正在銳減，已經(jīng)達(dá)到了瀕危的邊緣[1]。造成其群體數(shù)量日趨下降的另一個客觀原因則是該樹種種子具有深休眠特性，種子飽滿度低，繁殖速度慢且系數(shù)低，同時采用種子繁殖的苗木會產(chǎn)生個體性狀分化，難以穩(wěn)定遺傳良種種性等缺陷。紫椴作為北方珍貴闊葉樹種應(yīng)逐漸選出優(yōu)樹，通過扦插、組培等無性繁殖技術(shù)手段形成無性系，進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)良品種的選育研究。

扦插繁殖技術(shù)能夠真正實現(xiàn)包括椴樹等在內(nèi)具有深休眠特性且發(fā)芽難樹種的規(guī)?；a(chǎn)以及推廣應(yīng)用。扦插繁殖具有取材便利、操作簡單、繁殖速度快、繁殖系數(shù)較高、成本低，并且能夠保留母本的優(yōu)良性狀等諸多優(yōu)點(diǎn)[2-4]。全光間歇噴霧扦插在嫩枝扦插育苗過程中，能有效地保持葉片的膨壓值，利于葉片碳水化合物的累積，進(jìn)而為生根提供充足的養(yǎng)分，比常規(guī)的大棚、拱棚覆蓋扦插操作簡便、病蟲害少，廣泛應(yīng)用于桃樹、側(cè)柏、杉木、銀杏、桑樹、岑軟等樹種，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益[5-7]。以往紫椴嫩枝扦插研究僅限于溫室大棚內(nèi)對紫椴扦插基質(zhì)、激素處理的研究[1,8]，至今未見全光間歇噴霧環(huán)境下基質(zhì)、激素以及插穗生根部位等多因子交互作用的系統(tǒng)研究。

本研究以2年生紫椴半木質(zhì)化枝條為材料，采用不同基質(zhì)，研究不同促進(jìn)劑、不同處理濃度及不同處理時間對紫椴嫩枝插穗生根效果及生根部位的影響，探索紫椴全光間歇噴霧扦插方法，為建立紫椴無性繁殖高效技術(shù)提供技術(shù)依據(jù)，以期為掌握紫椴扦插生根機(jī)理提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 插穗制備

試驗材料源自吉林市新山苗木合作社培育的2年生紫椴植株上采集的當(dāng)年生半木質(zhì)化枝條修剪制作的插穗。選取健壯、長勢整齊一致、無病蟲害、半木質(zhì)化枝條的中、下部位剪制插穗，穗長6～10 cm，保留1～2 個側(cè)芽，葉片保留1/2 葉片或1/3 葉片，上切口平截，距最近的芽1 cm 左右，下切口單面平滑斜切且距離最近的芽0.5～1.0 cm左右。把剪制的插穗放置于陰涼處淋水保濕，隨制作隨處理。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 不同基質(zhì)選擇

2019年7月1日選用河沙、珍珠巖、河沙＋珍珠巖（體積比為1∶1）3 種材料作為基質(zhì)，插穗采用IAA 100 mg·L-1溶液浸泡基部2 h 后進(jìn)行扦插試驗。每種處理30 個插穗，重復(fù)3 次。

1.2.2 不同促進(jìn)劑種類、濃度及時間處理

2020年7月15日，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，以珍珠巖為基質(zhì)，選用IBA、IAA、NAA 3 種促進(jìn)劑，設(shè)計質(zhì)量濃度100、200、300、500 mg·L-1處理方式為浸泡插穗下端1、2、4、8 h 和500、1 000 mg·L-1處理方式為速蘸10 s，每個處理30 株，重復(fù)3次。

扦插在吉林市新山苗木合作社全光照扦插池中進(jìn)行，扦插池配有自動噴霧系統(tǒng)；扦插池基質(zhì)采用底層厚度20～25 cm 沙子，上層選用粒徑2～4 mm 珍珠巖，厚度20～25 cm。扦插前使用0.5%高錳酸鉀溶液進(jìn)行噴灑消毒并翻曬。將預(yù)處理后的插穗進(jìn)行扦插，株距為3～4 cm，行距為6～8 cm，深度約為3～4 cm。扦插后將插穗周圍的基質(zhì)壓實，澆一次透水。扦插后每隔7 d 噴施一次50%多菌靈可溶性粉劑800 倍液于扦插池，殺菌。插穗生根后，適度減少噴水量。

1.3 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

插后每隔5 d 抽樣觀察插穗切口愈傷組織形成及不定根的發(fā)生情況，觀察記錄愈傷組織出現(xiàn)的時間，不定根萌出時間及不定根大量增多的時間，插后60 d 將插穗取出清水沖洗后，觀察插穗生根部位，測量生根數(shù)、出愈數(shù)、平均根長等指標(biāo)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計后采用Excel 2016 和SPSS 22.0 軟件進(jìn)行分析，根系效果指數(shù)參照參考文獻(xiàn)[9]，隸屬函數(shù)計算公式參照文獻(xiàn)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對紫椴嫩枝插穗生根的影響

紫椴嫩枝全光照間歇噴霧扦插60 d 后，河沙、珍珠巖、河沙與珍珠巖（體積比為1∶1）3 種基質(zhì)對紫椴嫩枝插穗的平均生根率、平均根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量及根系效果指數(shù)均產(chǎn)生顯著性影響（表1）。3 種基質(zhì)中，紫椴嫩枝插穗生根率最高的為珍珠巖，生根率為54.44%，極顯著高于其他2 種基質(zhì)的18.89%、35.56%(P＜0.01)，其生根數(shù)（3.67 條/穗）、根鮮質(zhì)量（190.11 mg）、根干質(zhì)量（18.11 mg）、根系效果指數(shù)（0.637）均極顯著高于其他2 種基質(zhì)(P＜0.01)，平均根長（5.21 cm）顯著高于其他2種基質(zhì)(P＜0.05)，隸屬函數(shù)值最高達(dá)1。河沙與珍珠巖（體積比為1∶1）次之，河沙最差，生根率僅為18.89%，生根數(shù)、平均根長根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量及根系效果指數(shù)均最低，隸屬函數(shù)值為0。結(jié)果表明紫椴嫩枝扦插適宜基質(zhì)為珍珠巖。

表1 不同基質(zhì)對插穗生根效果的影響?Table 1 Effects of different substrates on the rooting of cuttings

對3 種基質(zhì)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2?；|(zhì)對2年生紫椴嫩枝全光照間歇噴霧扦插生根率、平均根長、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量及根系效果指數(shù)存在極顯著影響(P＜0.01)，對生根數(shù)量達(dá)到顯著影響(P＜0.05)。

表2 不同基質(zhì)試驗結(jié)果的方差分析(P 值)?Table 2 Variance analysis of rooting effects of different medium

2.2 不同促進(jìn)劑種類、濃度及不同時間對插穗生根指標(biāo)的影響

紫椴嫩枝全光照間歇噴霧扦插60 d 后生根統(tǒng)計情況（表3）表明，IAA 各處理生根率為4.44%～71.11%，平均根長3.53～6.76 cm，生根數(shù)量為1.33～4.22 條，根鮮質(zhì)量72～293.50 mg，根干質(zhì)量6.43～26.33 mg，根系效果指數(shù)0.151～0.817；IBA 各處理生根率為0～78.89%，平均根長0～8.38 cm，生根數(shù)量為0～6.56 條，根鮮質(zhì)量0～435.50 mg，根干質(zhì)量0～38.06 mg，根系效果指數(shù)0～1.631；NAA 各處理生根率為0%～53.74%，平均根長0～6.80 cm，生根數(shù)量為0～4.83 條，根鮮質(zhì)量0～356.00 mg，根干質(zhì)量0～33.62 mg，根系效果指數(shù)0～0.771。結(jié)果表明，選用較低質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑浸泡插穗比高質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑速蘸更有助于紫椴生根。其中，各質(zhì)量濃度促進(jìn)劑浸泡處理中，100 mg·L-1IBA處理8 h 生根率最高，達(dá)78.89%，比對照提高了61.29%，其平均根長和生根數(shù)量分別為8.38 cm、5.83 條/穗，比對照提升了138.34%和118.75%，根鮮質(zhì)量和根干質(zhì)量分別為435.50 mg 和38.06 mg，比對照提高提升了313.01%和285.94%；根系效果指數(shù)1.631，是對照的4.28 倍；200 mg·L-1IAA處理1 h 和100 mg·L-1IBA 處理4 h 效果次之，生根率達(dá)71.11%和65.56%，比對照提高了53.51%和47.96%；生根數(shù)量分別為3.36 和4.5 條/穗，比對照提升了26.04%和68.75%；平均根長分別為6.76 和7.39 cm，比對照提升了92.23%和110.27%；根鮮質(zhì)量分別為225.73 和336.56 mg，比對照提升了114.08%和219.18%；根干質(zhì)量分別為25.08 和32.88 mg，比對照提升了154.37%和233.46%；根系效果指數(shù)分別為0.755 和1.110，是對照的1.44 和2.59 倍。

表3 不同促進(jìn)劑對插穗生根指標(biāo)效果的影響Table 3 The effects of plant growth regulator on cutting rooting

續(xù)表3Continuation of table 3

較高質(zhì)量濃度（500 mg·L-1）浸泡各個處理中，IBA、NAA 處理8 h 生根效果最差，其生根率、根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量及根系效果指數(shù)均為0；NAA 處理4 h 生根效果也很差，各項指標(biāo)明顯低于對照；IAA 處理8 h，生根各項指標(biāo)（除根長與對照無差異）均明顯低于對照；IBA處理4 h，生根率低于對照；NAA 處理2 h，生根率和生根數(shù)量低于對照。說明促進(jìn)劑濃度較高、處理時間較長時抑制插穗生根。

較高質(zhì)量濃度促進(jìn)劑速蘸處理后的生根效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如較低質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑浸泡效果好。其中，1000 mg·L-1IBA 速蘸10 s 效果最好，生根率為45.05%，比對照提高了27.46%，平均根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量，分別為7.55 cm、3.67條/穗、298.33 mg、28.36 mg，比對照分別提升了114.60%、37.5%、182.93%、187.55%，根系效果指數(shù)0.912，是對照1.96 倍；1 000 mg·L-1IAA 速蘸10 s 效果次之，生根率為38.46%，比對照提高了20.86%，平均根長、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量分別為5.13 cm、158.92 mg、14.21 mg，比對照提升了45.95%、50.71%、44.08%，生根數(shù)量與對照相同，根系效果指數(shù)0.452，是對照的0.47 倍。

隸屬函數(shù)值最高處理為100 mg·L-1IBA 處理8 h，100 mg·L-1IBA 處理2 h 與4 h 次之，1 000 mg·L-1IBA 速蘸10 s 位居其后。綜上，紫椴嫩枝全光照間歇噴霧條件下，3 種促進(jìn)劑不同濃度、不同時間處理中100 mg·L-1IBA 處理8 h 為紫椴嫩枝扦插最優(yōu)組合。

由表4可知，紫椴嫩枝扦插試驗方差分析結(jié)果表明，在試驗范圍內(nèi)，促進(jìn)劑種類、質(zhì)量濃度及處理時間對所有生根指標(biāo)均產(chǎn)生極顯著影響(P＜0.01)。

表4 不同促進(jìn)劑種類、濃度與處理時間3 因素方差分析結(jié)果（P 值）?Table 4 Variance analysis of regulator type and concentration and treatment time

2.3 紫椴嫩枝插穗生根過程與生根類型

以珍珠巖為基質(zhì)，綜合不同促進(jìn)劑種類、濃度及處理時間試驗觀察發(fā)現(xiàn)，紫椴插穗在整個生根期腋芽基本不萌發(fā)。扦插20 d 后，根部開始有少量愈傷組織生成(圖1a)，25 d 后陸續(xù)從皮部或愈傷處萌出不定根(圖1b-c)，40 d 后不定根大量增多(圖1d )。生根類型進(jìn)行分析，結(jié)果表明（表5），IAA、IBA、NAA 3 種促進(jìn)劑作用下，皮部生根率平均分別為64.08%、81.85%、65.87%，愈傷生根率平均分別為24.71%、5.58%、20.13%，混合生根率平均分別為11.25%、6.32%、7.71%，對照也是同樣的結(jié)果，皮部生根率最高，為62.22%，愈傷生根率18.89%，混合生根率24.44%。說明紫椴嫩枝插穗生根類型包括3 種：皮部生根、愈傷生根和混合生根，其中以皮部生根（圖1e）為主，并兼有愈傷生根（圖1f）和混合生根（愈傷組織部位和皮部均有不定根的生成）（圖1g）。試驗中發(fā)現(xiàn)，IAA、IBA、NAA 3 種促進(jìn)劑對插穗的愈傷誘導(dǎo)率并不高，平均分別為24.91%、13.54%、15.27%，愈傷根比例各促進(jìn)劑平均為39.17%、16.06%、35.51%，對照愈傷誘導(dǎo)率也很低，愈傷誘導(dǎo)率為12.08%，愈傷根比例為27.78%。

表5 嫩枝插穗生根類型Table 5 Rooting types of green-wood cuttings

圖1 紫椴嫩枝扦插生根過程的外部形態(tài)特征Fig.1 The morphologic character on the the rooting of Tilia amurensis

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)是插穗生根的場所，不僅具有固定和支撐的作用，更重要的是能提供給插穗一個有著充分的水分吸收、空氣交換和養(yǎng)分的適宜的生根環(huán)境[10-11]。目前，生產(chǎn)中和科研上主要以蛭石、珍珠巖、河沙、泥炭作為比較常用的扦插基質(zhì)，并取得了較好的效果[12-15]。本試驗采用全光照間歇噴霧方式研究河沙、珍珠巖、河沙與珍珠巖（體積比為1∶1）3 種基質(zhì)對紫椴嫩枝生根各項指標(biāo)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，扦插于珍珠巖中的插穗生根效果最好，生根率、平均根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量均為最高，比河沙分別提升了188.24%、

280.29%、54.55%、410.82%、444.69%，根系效果指數(shù)是河沙的7.27 倍。表明選擇珍珠巖作為扦插基質(zhì)，可以顯著提高紫椴插穗生根率，促進(jìn)插穗根系生長。這與Kreen 等[16]，Erwin 等[17]研究鐵線蓮得出的結(jié)果一致，選用珍珠巖扦插生根效果最好。

大量研究證實促進(jìn)劑能夠促進(jìn)插穗生根，尤其對于難生根樹種是當(dāng)前調(diào)控插穗生根的最常用技術(shù)手段[18-21]。而且，生根難的林木扦插一般來說，需要較長的時間才能生根，在較長的生根周期內(nèi)，精心的管理顯得尤為重要，溫室大棚雖然能夠保證插穗所需要的溫度濕度，但由于通風(fēng)不當(dāng)也易導(dǎo)致插穗濕熱腐爛、易染霉菌、病蟲害[11]，全光間歇噴霧嫩枝扦插比常規(guī)的大棚、拱棚覆蓋扦插操作簡便、病蟲害少，采用間歇噴霧控制葉片的表面及周圍環(huán)境的溫度和濕度，有效地保持葉片的膨壓值，同時有利于葉片碳水化合物的累積。本研究綜合分析，珍珠巖作為基質(zhì)條件下，不同促進(jìn)劑種類、質(zhì)量濃度及處理時間3 方面對紫椴嫩枝全光照間歇噴霧扦插的生根效果的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑浸泡中100 mg·L-1IBA 處理8 h 生根率最高，達(dá)78.89%，比對照提高了61.29%，平均根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量，比對照分別提升了138.34%、118.75%、313.01% 和285.94%；根系效果指數(shù)是對照的4.28 倍，隸屬函數(shù)最大達(dá)0.963。較高質(zhì)量濃度促進(jìn)劑速蘸處理后的生根效果以1 000 mg·L-1IBA速蘸10 s 效果最好，生根率為45.05%，比對照提高了27.46%，平均根長、生根數(shù)量、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量，比對照分別提升了114.60%、37.5%、182.93%、187.55%，根系效果指數(shù)0.912，是對照1.96 倍，隸屬函數(shù)值為0.692。說明，高質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑速蘸插穗不如較低質(zhì)量濃度的促進(jìn)劑浸泡更有利于紫椴生根。各促進(jìn)劑較高質(zhì)量濃度（500 mg·L-1）處理時間較長(IBA、NAA 處理8 h,NAA 處理4 h)時，插穗各項指標(biāo)均低于對照或者為0，插穗基部組織變黑，這可能是高濃度促進(jìn)劑處理時間較長導(dǎo)致插穗基部組織壞死，從而失去生根的能力。綜上，紫椴嫩枝全光照間歇噴霧條件下，各促進(jìn)劑處理中100 mg·L-1IBA 處理8 h 為最優(yōu)組合。這可能是因為，IBA、IAA、NAA 處理都可以增強(qiáng)插穗基部薄壁細(xì)胞的分裂功能，IBA不易被酶系統(tǒng)氧化，容易滯留在根部，參與糖代謝，活化形成層，促進(jìn)細(xì)胞分裂或分生，為后續(xù)生根提供充足的能量[22]。

依據(jù)不定根的發(fā)生部位，劃分不定根的生根類型。本試驗對2年生紫椴插穗對照及3 種促進(jìn)劑處理后外部形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，紫椴嫩枝插穗對照及3 種促進(jìn)劑（IAA、IBA、NAA）皮部生根率平均值分別是愈傷生根率平均值的3.29、2.59、14.67、3.26 倍，分別是混合生根率平均值的2.55、5.69、12.95、8.54 倍。說明紫椴嫩枝插穗以皮生根為主，兼有愈傷生根和混合生根，扦插25～40 d是生根的高峰期，根系發(fā)達(dá)。生根類型主要由樹種遺傳特性決定，但也會受到其他因子的影響[23]。扦插生根是一個特別復(fù)雜的過程，可能涉及大量酶、內(nèi)源物質(zhì)及相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控，然而，到目前為止關(guān)于其生根類型的作用機(jī)理，相關(guān)的基因表達(dá)及相關(guān)酶活性的代謝研究尚未見報道，研究這些因子的代謝與調(diào)控更有助于透徹的闡釋紫椴生根的機(jī)理，為紫椴快繁技術(shù)體系的建立奠定更加堅實的基礎(chǔ)。另外，想要形成一套切實可行的紫椴規(guī)?；敝臣夹g(shù)體系，不僅僅要探索單一基質(zhì)、生根促進(jìn)劑不同濃度與不同處理時間對紫椴嫩枝的影響，還需進(jìn)一步深入研究如混合基質(zhì)、混合配比生根促進(jìn)劑、采穗母樹年齡、采穗時期、插穗長度、保留葉片大小及數(shù)量等諸多因子對紫椴插穗生根的影響，這一系列的問題有待于以后進(jìn)行更為全面系統(tǒng)的研究，以期能夠解決紫椴種苗規(guī)?；嘤碾y題。