不同外源激素處理對米老排硬枝扦插生根的影響*

龔益廣 莫祟杏 楊錦昌 董明亮鄭顯澄 黎志泳

（1.廣東省德慶林場, 廣東 肇慶 526600; 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)研究所, 廣東 廣州 510520；3.廣東封開縣漁澇鎮(zhèn)林業(yè)站, 廣東 肇慶 526537）

米老排Mytilaria laosensis為金縷梅科殼菜果屬常綠喬木，又名殼菜果、三角楓、山桐油等，自然分布于我國廣東、廣西和云南3 個省份，境外主要分布于越南、老撾等東南亞國家，是熱帶和亞熱帶優(yōu)良的速生用材樹種[1]，其材質(zhì)良好，色澤美觀，經(jīng)久耐用，適用于制作家具、膠合板、紙漿等[2]；同時，米老排也是水土保持和土壤改良的優(yōu)良樹種，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，減緩?fù)寥浪峄疤岣咄寥赖酿B(yǎng)分循環(huán)速度[3]，故其廣泛應(yīng)用于南方速生用材林和生態(tài)公益林等人工林營建。目前米老排一般采用未經(jīng)選育的實生苗進(jìn)行人工造林[4]，但其果實兩年一熟且實生子代表型變異較大，這在一定程度上阻礙了米老排人工林大面積栽植和林分生產(chǎn)力的提高。利用無性繁殖技術(shù)生產(chǎn)的苗木不僅出圃快，而且能夠保持母本優(yōu)良性狀，故加強米老排無性繁殖技術(shù)研究是實現(xiàn)米老排無性系良種化和人工林高效培育的重要前提。

米老排無性繁殖技術(shù)近年來取得了較大進(jìn)展。裘珍飛等[5]以優(yōu)樹當(dāng)年生枝條為外植體，突破了“以芽繁芽”的組培快繁技術(shù)；林能慶等[6]分析了7 種不同嫁接方法對穗條成活率的影響，鑒定了最優(yōu)的嫁接方法；白磊等[7]開展了5 種扦插措施對穗條生長影響的研究，構(gòu)建了適用于嫩枝的扦插技術(shù)體系。相對于組培和嫁接，扦插具有繁殖速度快、方法易掌握、費用低等特點，是當(dāng)前米老排無性繁殖的重要方式。但另一方面，扦插插穗的生根易受到枝條年齡的影響[8]，尤其是枝條完全木質(zhì)化形成硬枝后，硬枝插穗的生根率顯著低于嫩枝插穗[9]。目前，米老排嫩枝扦插繁殖技術(shù)已取得良好進(jìn)展，幼苗插穗和萌條插穗的生根率均超過80%，但硬枝扦插技術(shù)尚未真正突破，據(jù)已有研究報道，2 年生硬枝插條生根率僅為4.44%，生根率和插穗年齡呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[7,10]。鑒于硬枝扦插在生產(chǎn)上可操作時間長、無需復(fù)雜設(shè)備控制外界環(huán)境、能充分利用樹木修枝所產(chǎn)生的大量枝條和對母樹生長影響小等特點，具有更廣泛的利用空間，因此加強米老排硬枝扦插技術(shù)研究和完善米老排無性繁殖技術(shù)體系和促進(jìn)該樹種無性系良種化具有重要意義。

在自然生長條件下，一些植物可以自發(fā)地從脫離器官中產(chǎn)生不定根，但大多數(shù)情況下需要通過外源激素處理以促進(jìn)插條不定根的形成[11]。大量研究表明，插穗年齡、外源激素種類、處理濃度和時間等因素均會影響林木的扦插效果[12-14]。其中，外源激素種類和濃度對扦插的愈傷率和生根率影響顯著[15]。本研究在前人研究基礎(chǔ)上，采集3 年生米老排幼樹硬枝作為插穗，探索不同外源激素及濃度對硬枝扦插生根的影響并篩選最佳的外源激素處理方式，從而為完善米老排無性繁殖技術(shù)體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地和試驗材料

試驗于2019 年2 月24 日在廣東省廣州市中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所（113°17′E，23°8′N）的溫室大棚中進(jìn)行。選取3 年生米老排，采集3 個米老排單株樹冠中上部2 年生硬枝，剪成10～12 cm 的小段，采用下端斜切、上端平截和保留2 片1/3 葉的留葉方式進(jìn)行插穗的制備。扦插容器為50 cm×31.5 cm×20 cm 規(guī)格的白色泡沫穴盤，每盤穴數(shù)為15 個，穴的表面直徑和深度分別為9 cm 和11.5 cm；扦插基質(zhì)為黃心土和泥炭土的混合基質(zhì)，體積比為3 ∶2；外源激素種類包括中國林業(yè)科學(xué)研究院研制的 ABT 生根粉1 號（ABT1#）、萘乙酸（NAA）和吲哚丁酸（IBA）。

1.2 試驗方法

采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3 種外源激素設(shè)置4 個水平（表1），加上1 個清水處理（CK）為對照，共13 個處理，分別布置于3 個區(qū)組中，各區(qū)組每個處理的插穗數(shù)為15 株，共計585 株。

表1 米老排硬枝扦插試驗外源激素水平設(shè)置Tab. 1 Levels of exogenous hormones setting in hardwood cutting experiment of M.laosensis

1.3 扦插管理

扦插前1 天，使用2.0 g·L-1的高錳酸鉀溶液對扦插基質(zhì)進(jìn)行噴淋消毒，再覆蓋塑料膜。扦插當(dāng)天，將粗度基本一致的插穗浸泡于3.0 g·L-1的高錳酸鉀溶液中30 min，取出后用清水洗凈；后將插穗下端斜切口放置于不同濃度的外源激素溶液中浸泡20 s，取出插穗后將其基部4～5 cm 長度插入裝滿基質(zhì)的穴盤中并適當(dāng)壓實；扦插后使用塑料膜覆蓋，并采用50%遮陽率的遮陰網(wǎng)于上方遮蓋。嚴(yán)格控制溫室大棚內(nèi)的溫度和濕度，保持棚內(nèi)溫度20 ～30 ℃，根據(jù)天氣情況進(jìn)行每日1～2次噴淋，保持濕度在70%左右。每周用3.0 g·L-1的多菌靈溶液消毒，插穗長出新芽后，每周噴施0.1%復(fù)合肥水溶液2 次，并定期清理插床上的落葉和腐爛插穗。

1.4 生根指標(biāo)測定

試驗于扦插后90 天結(jié)束。將插穗從穴盤中取出，去土和水洗后，在每個區(qū)組中，分別對13個處理的生根率（RR）、偏根率（OSRR）、根長（RL）、根徑（RD）、生根數(shù)（RN）和根系效果指數(shù)（REI）[16]進(jìn)行測定和計算：（1）生根率 =生根的插穗數(shù)量/插穗總數(shù)（15 株）×100%；（2）生根數(shù) = 插穗生根總條數(shù)/生根的插穗數(shù)量；（3）根長(mm) = 插穗不定根總長度/生根的插穗數(shù)量；（4）根徑(mm) = 插穗不定根總直徑/生根的插穗數(shù)量；（5）根系效果指數(shù) = (根系數(shù)量×根系長度)/總插穗數(shù)（15 株）；（6）偏根率為插穗基部表面上沒有根分布的部分占整個根的圓周比值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

生根率和偏根率經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換后，利用SPSS 26.0 軟件對各指標(biāo)進(jìn)行l(wèi)evene 方差齊性檢驗、方差分析及Duncan 多重比較，使用R 語言軟件包psych 和factoextra 及FactoMineR 進(jìn)行主成分分析與圖形繪制。

采用主成分分析和隸屬函數(shù)法對扦插生根質(zhì)量進(jìn)行綜合評價：

（1）主成分分析法：根據(jù)13 個處理的各項生根指標(biāo)，提取特征值大于1 的主成分，獲得各處理的主成分得分，以主成分的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重計算各處理的綜合得分，分值越高表示該處理生根質(zhì)量越好。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程中，將偏根率轉(zhuǎn)換為勻稱率（SR），公式為勻稱率=1-偏根率[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類外源激素對插穗生根的影響

不同外源激素處理間生根指標(biāo)的Duncan 多重比較結(jié)果（表2）表明，在生根率與根長方面，ABT1#表現(xiàn)分別為最優(yōu)與最差，分別為58.88%與21.2 mm，CK 組則相反，分別為最差與最優(yōu)，分別為20%與31.82 mm，IBA 與NAA 兩個處理表現(xiàn)差異不顯著（P＞0.05）。CK 組在偏根率方面有最大值，為83.33%，但與IBA 處理的差異不顯著（P＞0.05），ABT1#與NAA 處理之間的差異也不顯著（P＞0.05）。在根徑方面，所有處理之間的差異均不顯著（P＞0.05）。在生根數(shù)與根系效果指數(shù)方面，CK 組均有最小值（2.06 條與0.44），且與ABT1#和NAA 均有顯著差異（P＞0.05），NAA 處理均有最大值（13.57 與2.42），且均與其他處理有顯著差異（P＞0.05），ABT1#與IBA 處理均無顯著差異（P＞0.05）。

表2 不同外源激素對各生根指標(biāo)的影響Tab.2 The effects between rooting indexes treated by different exogenous hormones

2.2 不同水平外源激素處理對米老排生根的影響

如表3 所示，ABT1# 各處理生根率隨濃度的提高呈先升高后降低趨勢，1 500 mg·L-1（A2）處有最大值（82.22%），遠(yuǎn)高于CK 處最小值（20.00%）且和其他處理均有顯著差異；在ABT、NAA 和 IBA 不同水平處理中，插穗偏根率隨濃度的增加分別呈下降、先降低后增加和無明顯變化的趨勢，1 000 mg·L-1NAA（N3）處理偏根率最低（20.67%）且顯著低于CK 處的最大 值（83.33%）； 在ABT1#、NAA 和 IBA 各 處理中，插穗根長隨濃度的增加分別呈無明顯變化、先降低后增加和先增加后降低的趨勢，1 500 mg·L-1NAA（N4）處理最長（30.56 mm），但低于CK 值（31.82 mm）；上述不同水平外源激素處理的根徑在500 mg·L-1NAA（N1）處有最大值（0.96 mm），和CK 處值（0.85 mm）無顯著差別；3 種不同水平外源激素處理的生根數(shù)隨濃度的增加分別呈升高、先升高再降低和先降低后升高再降低的趨勢，1 000 mg·L-1NAA（N3）處有最大值（16.4）且顯著高于CK 處的最小值（2.06）。在所有處理中，ABT、NAA、IBA 處理插穗生根效果指數(shù)隨濃度的增加分別呈升高、先升高后不變和先降低后升高再降低的趨勢，1 000 和1 500 mg·L-1NAA（N3 和N4）處有最大值（2.8）且顯著高于CK 處的最小值（0.44）。

表3 不同水平外源激素處理米老排硬枝扦插生根指標(biāo)差異Tab.3 Changes in rooting indexes of hardwood cuttings treated with different level of exogenous hormones on M.laosensis

2.3 根系形態(tài)指標(biāo)的相關(guān)性分析

對不同激素處理的根系指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析（表4），生根率和根長呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），但與根系效果指數(shù)呈正相關(guān)（P＜0.01），生根數(shù)與偏根率呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），根徑和其他根系指標(biāo)之間相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。根系效果指數(shù)和根長未達(dá)到顯著正相關(guān)，而和生根率與生根數(shù)呈顯著正相關(guān)（P＜ 0.01）。

表4 米老排硬枝扦插不同生根指標(biāo)間的相關(guān)性分析Tab.4 The correlation analysis between different rooting indexes of hardwood cuttings on M.laosensis

2.4 米老排硬枝扦插生根質(zhì)量的綜合評價

2.4.1 基于主成分分析的綜合評價法 主成分分析共提取出3 個主成分，各主成分方差貢獻(xiàn)率由高到低分別為37.7%、28.8%和18.6%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85.1%（圖1A）。圖1 中B～D 顯示，第一主成分別以根長、勻稱率、根系效果指數(shù)的貢獻(xiàn)較大，超過紅線代表的平均貢獻(xiàn)率（16.67%）；第二主成分中生根數(shù)和生根率貢獻(xiàn)較大，貢獻(xiàn)率分別為42.43%和35.17%；第三主成分中根徑貢獻(xiàn)最大，遠(yuǎn)超各指標(biāo)的平均貢獻(xiàn)率（16.67%）。結(jié)合第一、二主成分和第二、三主成分的散點圖(圖2)，可以發(fā)現(xiàn)N4、A2 和N1 處理分別在第一、第二和第三主成分上得分最高，CK 處理在第一和第二主成分上得分較低，在第三主成分得分一般。在此基礎(chǔ)上再計算各處理的綜合得分，在13 個處理中，對照組（CK）的綜合得分最低，為-1.242；1 500 mg·L-1ABT1#（A2）處理的綜合得分最高，為0.833；1 250 和750 mg·L-1NAA（N4 和N2）處理所得綜合分也較高。IBA 各處理的綜合得分較低（-0.56），一定程度上反映出ABT1#（0.45）與NAA（0.42）在促進(jìn)米老排硬枝插穗生根上優(yōu)于IBA。

圖1 各主成分貢獻(xiàn)率與變量貢獻(xiàn)率Fig. 1 Principal component contribution rate and variables contribution rate

圖2 主成分散點圖Fig.2 Scatter diagram of principal components

2.4.2 基于隸屬函數(shù)值的綜合評價法 使用隸屬函數(shù)法對各處理插穗生根狀況進(jìn)行綜合評價，發(fā)現(xiàn)1 500 mg·L-1ABT1#（A2）處理隸屬函數(shù)值最高（0.443），CK 處理隸屬函數(shù)值最低（0.194），1 750 mg·L-1和2 000 mg·L-1ABT1#（A3 和A4）處理隸屬函數(shù)值也較高，1 250 mg·L-1ABT1#（A1）處理隸屬函數(shù)值遠(yuǎn)低于其余ABT1#處理，IBA 激素處理隸屬函數(shù)均值（0.27）低于NAA（0.37）和ABT1#（0.36）激素處理隸屬均值，一定程度上反映出IBA 在促進(jìn)米老排硬枝插穗生根上表現(xiàn)較差。

2.4.3 兩種綜合評價方法比較 兩種評價方法不同處理間的排名具有一定的差異，N4、N2、A3、A4 處理排名有所變化，但均反映IBA 促進(jìn)米老排硬枝扦插生根效果較差，且在各水平激素處理上，兩種評價方法的最佳排名保持一致，均表明1 500 mg·L-1ABT1#(A2)處理的總排名最高，生根效果最佳，生根率較13 個處理的平均值高95%，偏根率低10%。

表5 米老排不同處理硬枝扦插生根質(zhì)量的綜合評價Tab.5 Comprehensive evaluation of rooting quality of hardwood cutting with different treatments on M.laosensis

3 結(jié)論與討論

試驗發(fā)現(xiàn)，除根徑外，外源激素對米老排硬枝扦插生根的各指標(biāo)影響均顯著：在生根率方面，所有處理的生根率均顯著高于對照組，以ABT1#處理最佳，最優(yōu)濃度為1 500 mg·L-1，和白磊等[7]米老排嫩枝扦插結(jié)果存在差異，表明木質(zhì)化不同程度，同樹種插穗生根效果最佳濃度也會不同。但本研究的NAA 和IBA 處理的生根率同白磊[7]發(fā)表結(jié)果類似，皆遠(yuǎn)低于楊霄霞[10]報道的米老排扦插生根率（80%），對比發(fā)現(xiàn)前兩者相應(yīng)激素處理濃度遠(yuǎn)高于后者，類似的狀況在栓皮櫟[19]Quercus variabilis、假柿木姜子[20]Litsea monopetala等樹種的扦插中也有發(fā)現(xiàn)，推測可能與本試驗NAA 和IBA 兩種外源激素濃度設(shè)置過高有關(guān)。同時本研究發(fā)現(xiàn)各水平激素處理的根長均低于清水對照組（表3），而高濃度外源激素抑制金葉銀杏[21]Ginkgo biloba插穗根長及低濃度IBA 促進(jìn)挪威云杉[22]Norway spruce根系生長也從側(cè)面反映本試驗所采取的外源激素濃度可能過高了。偏根率、根徑、生根數(shù)和生根指數(shù)均以NAA 處理最佳，和墨脫花椒[23]Zanthoxylum motuoense和黑果枸杞[24]Lycium ruthenicum扦插試驗中NAA 促進(jìn)生根增多和根徑增大結(jié)果類似，說明該外源激素具有一定的促進(jìn)根徑生長的效果。

本試驗中根長與生根率存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，根徑與其他生根指標(biāo)均無顯著相關(guān)性，分別與木槿[25]Hibiscus syriacus、紅厚殼[26]Calophyllum inophyllum報道結(jié)果有所差別，可能是樹種間扦插生根機理不同。生根率分別與根系效果指數(shù)、根長呈顯著正相關(guān)與負(fù)相關(guān)，生根數(shù)與根系效果指數(shù)、偏根率存在顯著的正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系，在進(jìn)行生根效果評價時，采用生根率和生根數(shù)代替根長和偏根率、根系效果指數(shù)更加簡便。插穗根系不同生長指標(biāo)對同一外源激素處理有不同的響應(yīng)強度和規(guī)律，單一或少數(shù)指標(biāo)無法全面地反映各處理的扦插效果[27]，應(yīng)采用多個指標(biāo)綜合評價。本試驗采用主成分分析法和隸屬函數(shù)法綜合評價，不同處理間的排名具有一定的差異，這可能與兩種評價方法各生根指標(biāo)所占權(quán)重差異有關(guān)。在主成分評價法中，勻稱率、根長和生根指數(shù)對第一主成分貢獻(xiàn)較大，生根率和生根數(shù)對第二主成分貢獻(xiàn)較大，根徑對第三主成分貢獻(xiàn)較大，而在隸屬函數(shù)評價法中，各生根指標(biāo)的權(quán)重是一致的。盡管如此，兩種方法均發(fā)現(xiàn)1 500 mg·L-1ABT1#（A2）處理是米老排硬枝扦插的最佳處理方式，清水處理則是最差的?？梢?，兩種方法在評價米老排硬枝扦插生根質(zhì)量方面具有穩(wěn)定性，均適用于篩選出扦插生根最佳的處理方式。

對于扦插生根而言，適當(dāng)種類和配比的外源激素混合施用的效果往往優(yōu)于單一生根劑。IBA與NAA 兩者混合優(yōu)于兩者單獨對非洲馬鈴果[28]Voacanga african等樹種的插條生根效果，長蕊杜鵑[29]Rhododendron stamineum插穗生根率在IBA和NAA 配比為2 : 1 與4 : 1 時有明顯差異。本試驗中最適扦插處理為1 500 mg·L-1ABT1#，由配比為3 : 2 的IAA 和NAA 混合而成，這可能是ABT1#處理總體上優(yōu)于NAA 與IBA 的原因，但其與樹頭菜[30]Crateva unilocularis硬枝扦插最佳比例接近1 : 1 不同，可能與樹種的特異性有關(guān)，米老排硬枝扦插最佳的外源激素混合種類及比例仍有待進(jìn)行探究。