IAA 和NAA 對降香黃檀扦插繁殖的影響

徐珊珊，劉小金，徐大平，洪 舟，郭俊譽，楊曾獎

(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520)

降香黃檀（Dalbergia odoriferaT.Chen）是豆科（Leguminosae）黃檀屬（Dalbergia）的半落葉喬木，天然分布在海南全省，是我國名貴的鄉(xiāng)土紅木樹種，目前已被列為極度瀕危植物和國家Ⅱ級重點保護野生植物[1-3]。降香黃檀木材結(jié)構(gòu)致密、紋理清晰、花紋美麗，心材具特殊芳香氣味，是制作各種精美紅木家具、工藝品的上等原料，經(jīng)濟價值非常高[4]；其樹干和根部可用于提取黃酮、橙花叔醇等多種次生代謝物，具抗菌、消炎、止痛、保健等多種功效[5-6]，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療醫(yī)藥行業(yè)。由于降香黃檀木材極為珍貴，南方各省紛紛發(fā)展其人工林，目前已被引種到廣東、廣西、福建、云南、浙江、四川、貴州等地種植[7-8]。

扦插繁殖具有保持母本優(yōu)良性狀、操作簡單、經(jīng)濟易行等優(yōu)點[9-10]，是瀕危樹種擴繁的重要手段之一[11]。鑒于市場對優(yōu)良降香黃檀苗木需求日益增大的現(xiàn)狀，一些學(xué)者開展了扦插生根的嘗試，如施福軍等[12]研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)和采穗部位是影響生根效果的重要因素，最高生根率為56.67%；鐘櫟等[13]發(fā)現(xiàn)，采用1 500 mg·L?1NAA+1 500 mg·L?1IAA+500 mg·L?1抗壞血酸速蘸15～20 s 的處理組合，降香黃檀成活率最高達85.2%。還有一些學(xué)者對影響降香黃檀扦插生根的生長調(diào)節(jié)劑[12]、扦插規(guī)格[14]等進行了初步研究，發(fā)現(xiàn)這些因素均顯著影響其生根率。然而，這些研究多集中于對生根率影響的研究，缺乏有關(guān)降香黃檀扦插生根過程觀察和繁殖效果（如生根數(shù)、根長、根粗、根質(zhì)量、新梢等）的綜合評價。本試驗選擇IAA 和NAA 2 種生長調(diào)節(jié)劑，設(shè)置不同濃度和不同的處理時間，研究降香黃檀扦插生根過程和繁殖效果，篩選出提高降香黃檀扦插生根率、提升根系和新梢質(zhì)量的最佳處理組合，為降香黃檀扦插繁殖和規(guī)?；耘嗵峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 試驗材料

選擇中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所尖峰嶺試驗站苗圃的2 年生降香黃檀實生種苗的半木質(zhì)化枝條剪成插穗，在溫室內(nèi)進行扦插試驗。以32孔黑色穴盤（規(guī)格：60 mm×60 mm×115 mm）為扦插容器，黃心土+河沙（1∶3）為扦插基質(zhì)，試驗用生長調(diào)節(jié)劑吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）購自上海伯奧生物科技有限公司。

2 研究方法

2.1 試驗設(shè)計與試驗過程

以IAA 濃度（A）、NAA 濃度（B）和浸泡時間（C）為試驗因素進行L16（45）正交試驗，每因素設(shè)置4 個水平（表1）。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，共16 個處理，每個處理32 根插穗，設(shè)置4 次重復(fù)。

表1 降香黃檀扦插正交試驗設(shè)計的因素和水平Table 1 Orthogonal factors and levels of D.odorifera cutting propagation

2020 年5 月，從生長健壯、無病蟲害的苗木上采集枝條，剪成20 cm 長的不帶葉插穗，上端平切，下端斜切。插穗采集后用0.1%的多菌靈水溶液浸泡消毒，然后根據(jù)試驗設(shè)計進行扦插。扦插后，覆蓋塑料薄膜和遮陰網(wǎng)，每7～10 d 使用0.1%的多菌靈水溶液消毒1 次，同時補充水分以保持基質(zhì)濕潤，空氣相對濕度保持在70%～80%。

2.2 生根及生長指標(biāo)調(diào)查

扦插后每隔7 d 抽樣拔出插穗，拍照記錄根系和新梢發(fā)育狀況。扦插80 d 后統(tǒng)計生根插穗數(shù)、每條插穗的生根數(shù)和新梢數(shù)；測量最大根長、最大新梢長、總新梢長、根系和新梢干質(zhì)量；使用LAS 萬深根系掃描儀（上海中晶科技有限公司）測定根系總長度、直徑、表面積和體積。計算生根率、平均根長和平均新梢長。

生根率=生根插穗數(shù)/總插穗數(shù)×100%

平均根長=總根長/生根數(shù)

平均新梢長=總新梢長/新梢數(shù)

2.3 統(tǒng)計分析

用極差值法衡量不同因素對各生根指標(biāo)的影響，極差值（R）越大，表明該因素影響作用越大[15]。對各指標(biāo)進行主成分分析，根據(jù)累積貢獻率確定主成分個數(shù)[16]。使用隸屬函數(shù)法對各處理的根系和新梢發(fā)育進行綜合評價[17]，某一主成分的隸屬函數(shù)值計算公式為：

式中：U(Xj)為主成分的隸屬函數(shù)值，X j為主成分值，Xjmin和Xjmax分別為主成分的最小值和最大值。

使用IBM SPSS Statistics 25 和Microsoft Excel 2016 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，對有顯著差異的指標(biāo)進行Duncan’s 多重比較（ɑ=0.05）。

3 結(jié)果與分析

3.1 降香黃檀扦插生根類型及繁殖過程

試驗發(fā)現(xiàn)：降香黃檀插穗生根有多種類型，其中，完全的皮部生根插穗占總生根插穗的52.81%（圖1a），完全的愈傷組織生根插穗僅占0.94%（圖1b），兼具皮部和愈傷組織生根的混合生根插穗占46.25%（圖1c）。對降香黃檀插穗繁殖過程進行觀察發(fā)現(xiàn)：扦插10 d 后，插穗基部切口處即開始形成少量愈傷組織（圖2a），同時插穗上部開始萌芽（圖2b）；扦插20 d 后，部分插穗生根，部分插穗處于愈傷組織生長階段，并在基部切口周圍形成大量愈傷組織（圖2c），此時插穗的新梢開始展葉（圖2d）；扦插30 d 后，插穗不定根和新梢繼續(xù)生長并且不斷增多（圖2e、f）；扦插80 d 后，根系已經(jīng)完全形成并不斷生長（圖2g），新梢仍在繼續(xù)生長（圖2h）。

圖1 降香黃檀扦插生根類型Fig.1 The rooting types of D.odorifera

圖2 降香黃檀扦插生根過程的外部形態(tài)特征Fig.2 The morphologic character of D.odorifera rooting

3.2 降香黃檀扦插生根特征

3.2.1 扦插生根率 表2 表明：扦插80 d 后，各處理均有插穗生根，且生根率均超過60%，其中，有10 個處理生根率超過90%，處理16 的平均生根率最高（97.66%），其次是處理11 和處理2（96.88%），處理4 生根率最低（64.85%）。極差分析結(jié)果（表2）表明：在3 個試驗因素中，浸泡時間的R值最大（17.97），其次為IAA 濃度（10.35），最后為NAA 濃度（8.01），表明浸泡時間對降香黃檀扦插生根率的影響最大。

表2 不同處理下降香黃檀扦插生根率和極差分析結(jié)果Table 2 Rooting percentage and range analysis of D.odorifera cutting propagation under different treatments

方差分析結(jié)果（表3）表明：IAA 濃度和浸泡時間以及IAA 濃度與NAA 濃度交互效應(yīng)對生根率的影響極顯著（P<0.001），NAA 濃度以及IAA濃度與浸泡時間交互效應(yīng)對生根率的影響極顯著（P<0.01）。對3 個因素的各水平進行多重比較分析，結(jié)果（表4）表明：IAA 濃度、NAA 濃度和浸泡時間中各水平對生根率的影響作用大小分別為：A4>A3>A2>A1、B1>B2>B3>B4、C2>C1>C3>C4。由此可以確定，生根率的最佳處理組合為A4B1C2。

3.2.2 根系發(fā)育 方差分析結(jié)果（表3）表明：IAA 濃度顯著（P<0.05）影響總根長、最大根長、生根數(shù)和平均根長，極顯著（P<0.01）影響根系表面積和體積；NAA 濃度顯著（P<0.05）影響總根長和根系直徑，極顯著（P<0.01）影響生根數(shù)、根系表面積和體積；浸泡時間顯著（P<0.05）影響總根長和平均根長，極顯著（P<0.01）影響生根數(shù)、根干質(zhì)量、根系直徑、根系表面積和體積；IAA 濃度與NAA 濃度交互效應(yīng)顯著（P<0.05）影響平均根長和根系直徑，極顯著（P<0.01）影響總根長、根干質(zhì)量、生根數(shù)、根系表面積和體積；IAA 濃度與浸泡時間交互效應(yīng)顯著（P<0.05）影響根干質(zhì)量，極顯著（P<0.01）影響總根長、生根數(shù)、根系表面積和體積。對差異顯著的各水平進行多重比較，結(jié)果（表4）表明：不同濃度的IAA 處理中，A3的總根長、最大根長、生根數(shù)及根系表面積最大，且顯著大于A1（最大根長除外）；不同濃度的NAA 處理中，B4的總根長、最大根長、生根數(shù)和根系直徑最大，且顯著大于B1（最大根長除外）；不同的浸泡時間中，C4的總根長、最大根長、生根數(shù)、根干質(zhì)量、根系直徑、根系表面積和體積最大，且顯著大于C1（最大根長除外）。

表3 不同因素對降香黃檀扦插繁殖的方差分析Table 3 Variance analysis of different factors on D.odorifera cutting propagation

表4 不同水平下降香黃檀扦插繁殖根系發(fā)育指標(biāo)及多重比較結(jié)果Table 4 Multiple comparative and roots growth analysis of different levels on D.odorifera cutting propagation

極差分析結(jié)果（表5）表明：生根數(shù)、根干質(zhì)量、根系直徑、根系表面積和體積均是浸泡時間的R值最大；最大根長和平均根長則是IAA 濃度的R值最大；只有總根長是NAA 濃度的R值最大。總根長、最大根長和生根數(shù)的最佳處理組合為A3B4C4，根系表面積的最佳處理組合為A3B3C4，根干質(zhì)量和根系體積的最佳處理組合均為A2B3C4，平均根長的最佳處理組合為A2B1C2，根系直徑的最佳處理組合為A1B4C4（表5）。

表5 不同因素對降香黃檀扦插繁殖的極差分析Table 5 Range analysis of different factors on D.odorifera cutting propagation

3.3 降香黃檀扦插新梢發(fā)育特征

方差分析結(jié)果（表6）表明：IAA 濃度對最大新梢長和新梢干質(zhì)量影響顯著（P<0.05）；NAA濃度和浸泡時間對所有新梢指標(biāo)的影響均不顯著（P>0.05）；IAA 濃度與NAA 濃度的交互效應(yīng)和IAA 濃度與浸泡時間的交互效應(yīng)均對最大新梢長、平均新梢長和新梢干質(zhì)量的影響顯著（P<0.05）。對差異顯著的各水平進行多重比較，結(jié)果（表7）表明：不同濃度IAA 處理中，A3的最大新梢長和新梢干質(zhì)量最大，顯著高于A1和A4。

表6 不同因素對降香黃檀扦插繁殖的方差分析Table 6 Variance analysis of different factors on D.odorifera cutting propagation

表7 不同水平下降香黃檀扦插繁殖新梢發(fā)育指標(biāo)及多重比較結(jié)果Table 7 Multiple comparative and shoots growth analysis of different levels on D.odorifera cutting propagation

對扦插80 d 后的新梢發(fā)育指標(biāo)進行極差分析，結(jié)果（表5）表明：新梢數(shù)和平均新梢長是浸泡時間的R值最大；最大新梢長和新梢干質(zhì)量是IAA 濃度的R值最大。新梢數(shù)的最佳處理組合為A2B1C2，最大新梢長的最佳處理組合為A3B2C4，平均新梢長的最佳處理組合為A3B4C4，新梢干質(zhì)量的最佳處理組合為A3B3C4（表5）。

3.4 降香黃檀扦插繁殖的主成分分析及隸屬函數(shù)值綜合評價

對降香黃檀扦后的根系和新梢發(fā)育各指標(biāo)進行主成分分析，結(jié)果（表8）表明：根據(jù)累積貢獻率 ≥85%確定本試驗的主成分為5 個，貢獻率分別為50.991%、16.116%、11.065%、5.748%和4.870%，累積貢獻率為88.790%，因此，可選取5 個主成分來反映降香黃檀的扦插繁殖效果。第1 主成分為最重要的主成分，特征向量中荷載較高的為根系表面積、根系體積和總根長；第2 主成分荷載較高的是平均根長、新梢數(shù)和最大根長。各主成分的表達式為：

表8 降香黃檀扦插繁殖各指標(biāo)的主成分分析Table 8 Principal component analysis of cutting propagation indexes of D.odorifera

式中：X1為生根數(shù)，X2為總根長，X3為最大根長，X4為平均根長，X5為根干質(zhì)量，X6為根系直徑，X7為根系表面積，X8為根系體積，X9為新梢數(shù)，X10為最大新稍長，X11為平均新稍長，X12為新梢干質(zhì)量。

采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法，選取與降香黃檀扦插生根相關(guān)的5 個主成分，對16 個扦插處理的根系和新梢發(fā)育指標(biāo)進行隸屬函數(shù)值（U）評價，U值越大，表明扦插后的根系和新梢發(fā)育越好（表9）：U=0.574U1+0.181U2+0.125U3+0.065U4+0.055U5，式中，U1～U5分別表示5 個主成分的隸屬函數(shù)值。最后對降香黃檀扦插繁殖效果（生根率、根系和新梢發(fā)育）進行綜合評價，生根率的權(quán)重占50%，其他指標(biāo)的權(quán)重共占50%，結(jié)果（表9）表明：16 個處理中，扦插繁殖效果排名前25%的處理依次為：處理12（500 mg·L?1IAA+750 mg·L?1NAA+1 min）、處理16（750 mg·L?1IAA+750 mg·L?1NAA+10 s）、處理5（250 mg·L?1IAA+1 min）和處理11（500 mg·L?1IAA+500 mg·L?1NAA+10 s），生根率分別為96.10%、97.66%、96.10%和96.88%。

表9 降香黃檀扦插繁殖綜合評價Table 9 Comprehensive evaluation of D.odorifera cuttings propagation

4 討論

受樹種特性影響，不同樹種的最適生長調(diào)節(jié)劑種類、濃度及處理時間差異較大，如1 000 mg·L?1NAA 能顯著提高紅厚殼（Calophyllum inophyllumL.）[18]和紅花玉蘭（Magnolia wufengensisL.Y.Ma et L.R.Wang）[16]等樹種的生根率，而300 mg·kg?1NAA 則顯著抑制歐洲云杉（Picea abies(L.)Karst.）[19]扦 插生根。本研究發(fā) 現(xiàn)，750 mg·L?1NAA 不利于降香黃檀扦插生根；而陳彧等[20]發(fā)現(xiàn)，50、150、500 mg·L?1NAA 均能促進降香黃檀扦插生根，表明低濃度的NAA 對降香黃檀扦插生根起促進作用，而高濃度表現(xiàn)為抑制作用，這與胡勐鴻等[19]對歐洲云杉和徐振國等[21]對麻竹（Dendrocalamus latiflorusMunro）的研究結(jié)果類似。

IAA 促進插穗生根可能是因為它增加了根原基形成部位的營養(yǎng)物質(zhì)含量，提高了酶活性，從而促進細胞伸長和生長[22-23]。本研究中，IAA 顯著提高了降香黃檀的生根率，在試驗濃度范圍內(nèi)，生根率隨著IAA 濃度的升高逐漸增加，這與張玉臣等[24]和王媛媛等[25]的研究結(jié)果類似。根系（除根系直徑外）和新梢發(fā)育指標(biāo)隨IAA 濃度的升高呈上升-下降的變化趨勢，這與Khudhur 等[26]對印度黃檀（D.sissooRoxb.）的研究結(jié)果相似，表明同一屬的植物對同種生長調(diào)節(jié)劑可能具有相同或相似的敏感性。

不同生長調(diào)節(jié)劑對不同樹種發(fā)揮作用的最佳處理時間往往不同。周朝梅[27]發(fā)現(xiàn)，在0～60 min內(nèi)，華山松（Pinus armandiiFranch.）插穗的生根率隨ABT1浸泡時間的延長逐漸升高；郭其強等[28]發(fā)現(xiàn)，低濃度的ABT1長時間浸泡促進藏柏（Cupressus torulosaD.Don）和巨柏（C.giganteaCheng et L.K.Fu）的插穗成活率，而高濃度ABT1短時間浸泡則有抑制作用。本研究中，浸泡時間對生根率和生根數(shù)影響極顯著，對總根長和平均根長影響顯著，這與陳麗英等[29]的研究結(jié)果一致，表明浸泡時間與插穗生根和生長有密切關(guān)系。此外，降香黃檀生根率隨浸泡時間的延長而逐漸降低，這可能是IAA 和NAA 屬于低毒性生長調(diào)節(jié)劑，浸泡時間過長易對插穗造成傷害，從而抑制生根[30-31]。

本研究中，IAA 濃度與浸泡時間交互效應(yīng)極顯著影響生根率，而生長調(diào)節(jié)劑濃度與浸泡時間交互效應(yīng)對北美藍云杉（Picea pungens）[32]和鹿角杜鵑（Rhododendron latoucheaeFranch.）[33]生根率的影響差異不顯著，這很可能是由于不同樹種對不同生長調(diào)節(jié)劑敏感度與利用效率不同所致。不同濃度IAA 和NAA 混合處理為總根長、最大根長、生根數(shù)、根干質(zhì)量、根系表面積與體積、最大新梢長、平均新梢長和干質(zhì)量等指標(biāo)的最佳處理，表明不同種類的生長調(diào)節(jié)劑以適宜的濃度進行混合使用比單一生長調(diào)節(jié)劑更有助于促進插穗生根或提高根長、根粗等根系指標(biāo)，這點在錦繡杜鵑（R.pulchrumcv.Sweet）[34]和杉木（Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook.）[35]等樹種出現(xiàn)類似規(guī)律。

本研究發(fā)現(xiàn)，在IAA 和NAA 混合誘導(dǎo)下，降香黃檀兼具皮部生根、愈傷組織生根和混合生根3 種類型，表明愈傷組織和皮部均可誘導(dǎo)生根，這與側(cè)柏（Platycladus orientalis(Linn.)）[36]和千年桐（Vernicia montanaLour.）[37]等樹種的生根類型一致，但絕大部分為皮部生根型和混合生根型，僅通過愈傷組織生根的比例極低，表明降香黃檀插穗不定根原基主要起源于皮層，具體位置有待進一步的切片解剖才能證實。

5 結(jié)論

（1）2 年生降香黃檀扦插10 d 后開始萌芽，20 d 左右形成不定根，屬于混合生根型樹種。

（2）IAA 濃度、NAA 濃度、浸泡時間及IAA 濃度與NAA 濃度的交互效應(yīng)、IAA 濃度與浸泡時間的交互效應(yīng)均顯著影響降香黃檀的扦插生根。IAA 有助于提高扦插生根率，NAA 有助于提升根系發(fā)育質(zhì)量。

（3）綜合考慮插穗整體生長發(fā)育狀況，建議在生產(chǎn)實踐中采用500 mg·L?1IAA+750 mg·L?1NAA浸泡插穗基部1 min、750 mg·L?1IAA+750 mg·L?1NAA 浸泡插穗基部10 s、250 mg·L?1IAA 浸泡插穗基部1 min 和500 mg·L?1IAA+500 mg·L?1NAA浸泡插穗基部10 s 的處理組合開展扦插繁殖。