叉子圓柏繁殖技術(shù)研究進(jìn)展

代金玲，張勝利，張國(guó)盛，白玉娥

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019）

叉子圓柏（Juniperus sabina）又名臭柏、爬地柏、新疆圓柏、沙地柏等，是柏科（Cupressceae）圓柏屬（sabina）常綠匍匐針葉灌木，少數(shù)為直立灌木或小喬木，分布于歐洲南部至中亞和中國(guó)西北部[1]。叉子圓柏根系發(fā)達(dá)、枝葉茂密、姿態(tài)優(yōu)美、四季常綠是園林綠化的優(yōu)良地被植物。同時(shí)其具有抗寒、抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿及抗風(fēng)沙等特性，是水土保持和防風(fēng)固沙的優(yōu)良樹種，在北京、河北、山西、遼寧等多個(gè)省市均有引種栽培[2]。叉子圓柏由于自然分布區(qū)生態(tài)條件惡劣和自身生物學(xué)特性，存在種子質(zhì)量差、萌發(fā)率低、實(shí)生苗存活率低等問題，導(dǎo)致有性繁殖困難[3]。以扦插為主的無(wú)性繁殖是目前叉子圓柏苗木繁殖的主要途徑，但是長(zhǎng)期的無(wú)性繁殖會(huì)導(dǎo)致遺傳基礎(chǔ)變窄等一系列問題。國(guó)外對(duì)叉子圓柏的研究主要集中在成分分析、生長(zhǎng)模式、生理生化等方面，在繁殖方面的研究鮮有報(bào)道。而國(guó)內(nèi)科研人員對(duì)叉子圓柏繁殖方法進(jìn)行了積極探索，人工栽培取得了較大的進(jìn)展并形成了一定規(guī)模[4-5]。文章綜述了叉子圓柏人工繁殖技術(shù)的研究概況，以期為進(jìn)一步開發(fā)利用叉子圓柏資源提供參考。

1 播種育苗

叉子圓柏實(shí)生苗表現(xiàn)出生命力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、耗水少等優(yōu)良特性，但有性繁殖卻存在授粉率低、種子質(zhì)量差及休眠期長(zhǎng)等問題。Karsten Wesche等[6]采集了蒙古國(guó)南部半干旱區(qū)叉子圓柏種子進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有2.5%的種子具有完整的胚，種子發(fā)芽率僅為0.14 %。叉子圓柏的果實(shí)外被蠟質(zhì)，種皮堅(jiān)硬，阻礙了種子吸水，因此播種前還需去除油脂及果肉。為了解決叉子圓柏種子發(fā)芽率低的問題，Ayumi Tanaka Oda等[7]用濃硫酸對(duì)種子進(jìn)行了處理，比較了不同處理時(shí)間、處理溫度及光照條件對(duì)種子萌發(fā)率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濃硫酸處理120 min 時(shí)發(fā)芽率最高為60 %，最適宜的溫度為25～30 ℃，而光照對(duì)種子萌發(fā)沒有明顯的影響。王曉云等[8]采用溫水、藥劑、激素、輻射、超聲波等方法對(duì)叉子圓柏種子進(jìn)行處理，均能在一定程度上提高發(fā)芽率。但從降低育苗成本、簡(jiǎn)單易行、便于推廣等方面考慮，溫水浸種處理最為理想，種子發(fā)芽率最高為88%。叉子圓柏種子休眠屬于物理休眠，通過(guò)多種處理方法能夠顯著提高發(fā)芽率，但實(shí)生苗生長(zhǎng)緩慢，育苗周期通常為4～5 a，無(wú)法滿足當(dāng)前的市場(chǎng)需求。

2 扦插育苗

由于叉子圓柏枝條在生長(zhǎng)期內(nèi)可形成大量的不定根原基，用帶有不定根原基的枝條作為插穗進(jìn)行扦插，大大縮短了育苗周期，因此扦插是叉子圓柏人工繁殖中最主要的方法。影響扦插繁殖的因素可分為內(nèi)在因素和外在因素。

2.1 影響扦插育苗的內(nèi)在因素

2.1.1 插穗年齡

插穗年齡包括采穗母株的年齡和插穗的年齡。黃濤等[9]以叉子圓柏當(dāng)年生側(cè)枝為插穗，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3～15 a 生母株其插穗生根能力沒有明顯差異。研究人員認(rèn)為叉子圓柏以3～5 a生插穗最佳，2 a生次之，嫩枝最差[10-12]。因?yàn)檩^老的枝條發(fā)育完全，營(yíng)養(yǎng)充足，適應(yīng)力、抗逆性較強(qiáng)，所以扦插成活率較高；而2 a 生枝條不定根原基剛發(fā)生，生根能力也較差；嫩枝則不能提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供根系形成期間消耗的養(yǎng)分，導(dǎo)致成活率降低[13]。但是也有與此相反的結(jié)論，認(rèn)為嫩枝的組織幼嫩，再生能力強(qiáng)，成活率高[14]。

2.1.2 插穗規(guī)格

插穗的粗度和長(zhǎng)度會(huì)對(duì)扦插效果有一定影響。通常較粗或較長(zhǎng)的插穗儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多，能夠更大程度上滿足生根時(shí)的營(yíng)養(yǎng)需求。孫愛玲等[15]進(jìn)行了叉子圓柏插穗粗度試驗(yàn)，選用直徑＜4 mm、4～5 mm、5～6 mm、6～7 mm、＞7 mm 的插穗進(jìn)行扦插。結(jié)果發(fā)現(xiàn)直徑在6～7 mm 時(shí)，插穗生根情況最好，生根率達(dá)到86.81%，總根長(zhǎng)最長(zhǎng)，為560.3 cm。杜成成等[16]研究中也發(fā)現(xiàn)直徑在6～7 mm 之間的插穗生根情況最好。趙廣智等[17]采用長(zhǎng)度＜12 cm、12～17 cm、17～25 cm 的插穗進(jìn)行扦插，其中長(zhǎng)度在12～25 cm 插穗生根率最高。陳文宏等[18]研究認(rèn)為1 a 生插穗以25 cm 為宜，2～3 a 生插穗可適量短些，以20 cm左右為宜。

2.1.3 插穗部位

不同部位的插穗生根率有所不同，這主要是由于不同部位根原基數(shù)量和儲(chǔ)存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不同。張志鵬等[19]研究結(jié)果表明，不同部位插穗的生根率由高到低分別為上部＞中部＞下部。楊宏偉等[20]卻發(fā)現(xiàn)枝條中部插穗生根率最高，其次是下部，而枝條的上部插穗生根效果最差。雖研究結(jié)果不相同，但均可證明叉子圓柏扦插繁殖時(shí)可利用部位較多，有效增大了母株扦插繁殖的利用率。

2.2 影響扦插育苗的外在因素

2.2.1 插穗處理

插穗處理可分為物理處理和化學(xué)處理。王敏等[21]研究了刻傷和黃化兩種物理處理方法對(duì)叉子圓柏硬枝插穗生根的影響，結(jié)果顯示刻傷處理后愈傷誘導(dǎo)率顯著降低，基部腐爛率及平均腐爛長(zhǎng)度顯著增大，刻傷處理綜合效果較差。而黃化處理14 d后綜合生根效果最好，生根率為100%，其原因可能是黃化處理抑制了生根阻礙物的形成與積累，從而促進(jìn)插穗生根。叉子圓柏扦插化學(xué)處理常用激素有吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）和生根粉（ABT1、ABT2、ABT6、ABT7、GGR6）等。杜成成等[16]用500 mg·L-1NAA 處理插穗，其生根率為83.33 %，比對(duì)照高出35.83%。劉元鉛等[22]將插穗先浸入濃度為50 mg·L-1的ABT2溶液中2～4 h后再進(jìn)行扦插，插穗成活率在95%以上。很多報(bào)道中篩選出的最佳激素處理濃度和處理時(shí)間不同，可能是由于扦插條件和調(diào)查時(shí)間不同所導(dǎo)致的。

2.2.2 扦插時(shí)間

叉子圓柏扦插常在春季4～5 月和秋季9～10 月進(jìn)行。王麗等[23]比較了春季兩個(gè)不同扦插時(shí)間（4月上旬、4月下旬）的生根情況，得出4月上旬的扦插生根效果最佳。魏海斌[24]以叉子圓柏嫩枝為材料，研究了不同扦插時(shí)間（5～9月）對(duì)成活率和生根情況的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6 月份扦插的叉子圓柏成活率、側(cè)根數(shù)和側(cè)根長(zhǎng)度均明顯優(yōu)于其他月份。而周鋒利等[13]研究認(rèn)為叉子圓柏嫩枝扦插適宜在夏季進(jìn)行，此時(shí)枝條含水量高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多，細(xì)胞的分裂、分化能力強(qiáng)，容易生根。

2.2.3 扦插角度

根據(jù)叉子圓柏的生長(zhǎng)特性，扦插時(shí)多采用斜插。研究人員發(fā)現(xiàn)，扦插角度與插穗成活率密切相關(guān)。畢生良等[25]用叉子圓柏插穗進(jìn)行了25°、35°、45°、90°不同角度的扦插試驗(yàn)，結(jié)果表明以35°扦插效果最好，生根率達(dá)96.7%。薛順英等[26]也發(fā)現(xiàn)扦插角度為35°時(shí)，叉子圓柏插穗生根率和成活率最高。扦插角度較小時(shí)易導(dǎo)致插穗被淹沒，造成通氣不良，無(wú)氧呼吸加強(qiáng)，這不僅影響能量供應(yīng)，還會(huì)使根部受到有毒物質(zhì)（如乳酸）的毒害。而扦插角度較大時(shí)，插穗與土壤接觸面積小，使根從土壤中吸收養(yǎng)分的機(jī)會(huì)和數(shù)量減少，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足、生根少、不易成活。

2.2.4 扦插基質(zhì)

扦插基質(zhì)的材料和配比是影響扦插后生根好壞及成活率的重要因素之一，但研究發(fā)現(xiàn)叉子圓柏扦插對(duì)基質(zhì)的要求并不嚴(yán)格。Calvin Chong[27]以城市固態(tài)廢物和珍珠巖等混合作為基質(zhì)對(duì)叉子圓柏等9 種針葉樹進(jìn)行了扦插試驗(yàn)，其中叉子圓柏生根率最高可達(dá)81%。杜成成等[16]研究表明叉子圓柏插條在不同基質(zhì)中均能生根，但在1/3細(xì)河沙加2/3田園土混合基質(zhì)中的生根效果最好。

2.2.5 濕度、溫度和光照條件

苗木在生長(zhǎng)期，需要合適的溫度、濕度和光照，否則會(huì)嚴(yán)重影響其生根與生長(zhǎng)。研究者在發(fā)表的論文中均提及扦插時(shí)應(yīng)保持濕度，減少葉面蒸騰，維持生根前插穗體內(nèi)的水分平衡[28]。一般相對(duì)濕度控制在75%～85%，過(guò)度的噴霧或澆水，容易導(dǎo)致插穗腐爛。苗床溫度過(guò)高過(guò)低都不利于插穗生根，以保持苗床基質(zhì)溫度控制在25～30 ℃間最為適宜，冬季應(yīng)采取保溫措施[29]。在扦插初期往往要進(jìn)行遮陰，強(qiáng)烈的直射光對(duì)插穗生根不利。但在不定根大量形成后，要逐漸加大光照量，適宜的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間有利于促進(jìn)插穗葉片的同化作用，并促進(jìn)生長(zhǎng)素的形成，進(jìn)而有利于插穗生根。

3 埋條和壓條繁殖

埋條繁殖具有成活率高、成苗整齊、方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。孟維英等[30]在早春土壤解凍后，選取叉子圓柏完全木質(zhì)化且生長(zhǎng)健壯的枝條進(jìn)行埋條繁殖，將枝條剪成25～30 cm長(zhǎng)度，平放在土中，覆蓋3～5 cm 的土，踏實(shí)后澆透水，40 d 后生根，第二年即可形成新植株。蘇順林等[31]在黑龍江地區(qū)進(jìn)了叉子圓柏的引種栽培，采用埋條繁殖方法，成活率達(dá)98%以上。另外，由于叉子圓柏緊貼土壤的枝條能夠萌發(fā)不定根，所以在生產(chǎn)實(shí)踐中還可以進(jìn)行壓條繁殖。楊永智等[32]和楊金城等[3]在春季對(duì)叉子圓柏進(jìn)行壓條繁殖，將緊貼地面生長(zhǎng)的匍匐枝壓入提前開好的溝內(nèi)，覆蓋3～5 cm厚的土，保證土壤濕度，第二年將主枝和分枝分割開，分枝繼續(xù)培養(yǎng)1 年后即可進(jìn)行移植造林。姜楠等[33]在壓條時(shí)用金屬絲窩成U形向下將枝條卡住，同時(shí)頂梢用插棍綁縛固定露在地面，同樣在第二年將充分生根的枝條自基部與母株剪斷，分株移栽。因壓條繁殖是在不脫離母株條件下促其生根，具有營(yíng)養(yǎng)供給充足、成苗枝條時(shí)間短、成活率高等優(yōu)點(diǎn)。

4 組織培養(yǎng)

自從19世紀(jì)初植物組織培養(yǎng)技術(shù)誕生以來(lái)，已有130 余科1 500 余種植物通過(guò)組織培養(yǎng)獲得了完整植株，其中柏科有20余種[34]。但組織培養(yǎng)技術(shù)未能在柏科植物繁殖上廣泛應(yīng)用，主要原因有針葉外植體消毒困難，外植體分化率低，試管苗生根困難且培養(yǎng)周期長(zhǎng)[35]。目前，對(duì)叉子圓柏組織培養(yǎng)研究?jī)H有2例報(bào)道，2000年李春艷等[36]以叉子圓柏葉、莖尖、莖段和根尖為外植體，在MS、SH 培養(yǎng)基上成功誘導(dǎo)出愈傷組織，其中莖尖脫分化能力最強(qiáng)，SH+6-BA0.5 mg·L-1+NAA1.0 mg·L-1+IBA0.5 mg·L-1為誘導(dǎo)愈傷組織最佳的培養(yǎng)基，但試驗(yàn)中未能誘導(dǎo)其分化進(jìn)而獲得再生植株。而之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間對(duì)于叉子圓柏組織培養(yǎng)方面的研究一直是空白，直到2008年石美麗[37]以西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院苗圃栽植的4 a 生叉子圓柏的新生莖段為外植體，經(jīng)過(guò)消毒、芽誘導(dǎo)、芽伸長(zhǎng)和生根等培養(yǎng)獲得了叉子圓柏的組培苗，并且組培苗移栽成活率可達(dá)93%。截至目前，叉子圓柏的組織培養(yǎng)相關(guān)研究報(bào)道甚少，并且相關(guān)技術(shù)也未成熟，尚未能應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

5 展望

叉子圓柏因其特有的生物生態(tài)學(xué)特性，在固沙造林和園林綠化中顯現(xiàn)出越來(lái)越重要的作用。針對(duì)叉子圓柏有性繁殖困難的問題，應(yīng)選取優(yōu)樹建立種子園，從而獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的種子。并對(duì)播種前種子預(yù)處理方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究，有效解除種子休眠，提高種子發(fā)芽率。在諸多研究報(bào)道中，雖然叉子圓柏人工繁殖尤其是扦插繁殖已經(jīng)比較系統(tǒng)，但扦插繁殖也面臨一些問題。隨著扦插次數(shù)的增加，扦插苗的優(yōu)良性狀會(huì)逐漸退化，退化原因及機(jī)理還有待研究。叉子圓柏研究中雖有壓條和埋條繁殖的報(bào)道，但母樹選擇、枝條培育及苗木管理等方面技術(shù)還需完善。另外，組織培養(yǎng)技術(shù)在裸子植物無(wú)性繁殖領(lǐng)域具有極大潛力，今后仍需進(jìn)一步篩選有效的外植體消毒方法，建立高效、穩(wěn)定初代和增殖培養(yǎng)體系，創(chuàng)造有利于組培苗生根的環(huán)境。同時(shí)應(yīng)開展組織分化、生根機(jī)理方面的基礎(chǔ)研究，通過(guò)多種方法縮短叉子圓柏育苗周期，提高幼苗的成活率及質(zhì)量，加速優(yōu)良品種的推廣栽培，為叉子圓柏?zé)o性系發(fā)展開拓道路。