基于頑拗型種子生理特征探析沉香多樣化繁殖技術(shù)

陳廣林，肖 鮮，張群菁，黃業(yè)順，陳 辰，羅方煦，黃競月，陳凱鵬*

（1.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530004；3.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004）

沉香屬瑞香科（Thymelaeaceae）沉香屬（Aquilaria Lam.），別名土沉香，是國內(nèi)原產(chǎn)地植物，也是我國特有的鄉(xiāng)土植物和珍稀藥用植物，在福建、廣西、海南、廣東和臺灣等地均有分布[1]。

沉香可以緩解和消除嘔吐、氣喘、心臟及腹部疼痛等癥狀，是國家二級瀕危植物，以帶黑色樹脂的干燥心材為主要藥材[2]。

除了藥用外，沉香木材還有多種用途，例如香料和工藝品雕刻。同時，沉香的花、果實(shí)和葉具備景觀塑造和美學(xué)價值等。因此，沉香現(xiàn)價值巨大，是昂貴的稀有植物。據(jù)歷史資料記載，我國擁有豐富的沉香資源且質(zhì)量極高，多為優(yōu)質(zhì)品種[3]。

近年來，人們?yōu)闈M足自身需求，過度開采本土沉香，同時因沉香生存環(huán)境逐年惡劣和病蟲害頻發(fā)的現(xiàn)狀，其生境質(zhì)量低下，使沉香野生資源遭到嚴(yán)重破壞，現(xiàn)存稀少且零星散生。為了解決沉香生產(chǎn)上的問題，文章論述了沉香的繁殖技術(shù)，并對現(xiàn)存問題和發(fā)展前景進(jìn)行分析，以期為繁殖出優(yōu)秀的沉香種苗和保護(hù)野生資源提供參考。

1 資源分布

沉香樹的分布非常廣泛，在我國不同地形中都有栽培，例如山地、平原以及丘陵等，以白木香、云南沉香（Aquilaria yunnanensis S.C.Huang）居多。在地域方面，沉香樹在廣東、廣西、云南、福建、臺灣和海南等地都有分布，其中海南的沉香最為著名[4]，因環(huán)境氣候條件比較適宜，這些地區(qū)均已開展人工種植活動。

同時，沉香樹在印度尼西亞和馬來西亞等地也有分布[5]。

2 沉香種子生理特征

沉香喜愛陽光，有較高的溫度需求，為弱陽性樹種，但在冬季較短時間內(nèi)的低溫下也可以生存。沉香適應(yīng)的年平均溫度約為20 ℃，最高耐受37 ℃，最低耐受1 ℃。

幼株與成齡樹對溫度要求有差異，幼株不可暴曬，適宜在遮陽環(huán)境下生長，蔭蔽度大于40%；成齡樹要求有陽光照射，以保證其正常生長需求。沉香在酸性土壤中生存能力相對較強(qiáng)，在堿性土壤中生存能力相對較差。沉香樹雖在干旱的山地上也能存活，但較濕潤的環(huán)境更適宜于其生長，對年降水量有一定要求，不得少于1500 mm。

沉香樹主根發(fā)達(dá)，有健壯的根系，能防止水土流失，屬于深根性樹種。沉香植株經(jīng)砍伐后也能再次萌生新的枝葉生長，再生能力很強(qiáng)。沉香耐修剪、易搭配，在園林植物配置中得到廣泛運(yùn)用，是一種優(yōu)質(zhì)的園林綠化樹種。

大部分植株的種子在生理成熟后都需要在母體植株上經(jīng)歷成熟脫水過程，所以種子在成熟脫離母體時含水量較低，并且種子通常被干燥至5%～10%的含水量才能保持高活力，而且能在相對濕度和溫度較低的種子庫中保存。其他類型的種子（例如玉米、水稻、油菜、大豆等）有著正常的生理生態(tài)[6]，而沉香種子屬于脫水敏感性（或稱頑拗性）種子，其區(qū)別于大多數(shù)植物種子的是頑拗的生理特性，表現(xiàn)為沉香種子成熟后并不在母體植株經(jīng)歷成熟脫水后再脫落，而是在含水量較豐富時脫落。沉香種子脫落時具有較強(qiáng)的代謝活性和較高的含水量，導(dǎo)致沉香種子在整個生長過程對脫水和低溫異常敏感。

3 植物形態(tài)

沉香樹冠呈現(xiàn)傘形，木質(zhì)部為白色，樹皮為暗灰色，內(nèi)皮為白色，樹皮平滑易剝落，纖維發(fā)達(dá)[7]。葉寬2～5 cm、長5～10 cm，呈卵形或倒卵形，革質(zhì)有光澤，葉柄被毛?；ㄓ腥崦S色；花萼5 裂；花瓣呈鱗片狀且長滿密毛，共10 片。蒴果稍扁平，呈長卵形或紡錘形，花萼為黃綠色。

4 繁育與栽培技術(shù)

沉香樹的繁育方式以種子繁育為主，其種子為頑拗型種子，極易喪失活力，不易保存。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)質(zhì)植株通過種子繁育的后代很難保留其母本的遺傳特性，不利于優(yōu)良種質(zhì)資源的保存與延續(xù)。目前對于沉香種質(zhì)資源的研究較少，面臨種子、種苗來源混亂和質(zhì)量參差不齊等問題。在獲取優(yōu)良沉香種質(zhì)資源的同時，想要獲得大量優(yōu)質(zhì)種苗，需要從多樣化的角度研究沉香的繁殖。

4.1 種子繁殖

沉香繁殖中，優(yōu)先考慮種子繁殖。選取10～15 年以上樹齡的健康母樹，保證母樹無病蟲害。在6 月或8月，果樹的果實(shí)慢慢變熟而后種子呈現(xiàn)棕褐色時采種。采種后將種子放于通風(fēng)處吹干，切記不可陽光直射，2～3 d 后種子外殼自動裂開，種子脫落。

沉香種子富含油脂，易引起種子變質(zhì)，為不影響其發(fā)芽率，需在短時間內(nèi)盡快播種。在常溫袋內(nèi)貯藏超過3 個月后種子會徹底失去發(fā)芽能力，這也是需及時播種的重要原因。若延遲播種，可以采用低溫貯藏法（將干燥的種子置于4 ℃的冰箱冷藏），或?qū)⒎N子與濕沙混勻貯藏在5～10 ℃的溫度中，這樣沉香種子發(fā)芽活力能維持3～4 個月[8]。同時，為保證其生理活性，可在采收后播種到鋪有細(xì)沙的苗床上[9]。

4.2 扦插繁殖

根據(jù)沉香插穗的特征，一般選取當(dāng)年生枝條上生長壯實(shí)的枝段，枝段節(jié)數(shù)至少3 個，于春末秋初時剪取。何旭君等（2006）[10]研究沉香扦插枝條的選擇發(fā)現(xiàn)，夏季與冬季扦插枝條的木質(zhì)化不同，前者明顯高于后者。

營養(yǎng)土、泥炭土或河砂等可以用作扦插的基質(zhì)。吳躍欽（2013）[11]對此進(jìn)行了研究，在紅壤與珍珠巖等量混合時，沉香生根率較高，可達(dá)到90.3%。此外，當(dāng)扦插基質(zhì)為泥炭土與河沙等量混合時，土沉香扦插嫩枝的成活率很高。扦插枝條不定根的產(chǎn)生是扦插中最重要一步，因此可采取一定方法促進(jìn)不定根生成，例如使用一定濃度的生長素調(diào)節(jié)內(nèi)源激素和酶類，或利用維生素B6 處理，促進(jìn)生根。

4.3 組培繁殖

4.3.1 外植體選擇

在沉香快速繁殖中，以帶芽莖段和愈傷組織作為外植體進(jìn)行誘導(dǎo)繁殖。徐強(qiáng)興等（2006）采用莖段為外植體，誘導(dǎo)定芽進(jìn)行再生。蘭芹英等（2001）[12]采用印度沉香（Aquilaria agallocha）的無菌苗頂芽進(jìn)行組織培養(yǎng)，得到大量試管苗。李林等（2015）[13]利用土沉香莖段進(jìn)行脫分化形成愈傷組織，該愈傷組織再分化形成叢生苗，但若以葉片作為外植體加以誘導(dǎo)形成的愈傷組織，難以分化成叢生苗。以土沉香種子胚軸為外植體，脫分化形成愈傷組織，經(jīng)過分化形成不定芽。綜上，脫分化的愈傷組織、頂芽和種子胚軸均為較好的繁殖材料。

4.3.2 基本培養(yǎng)基的使用

沉香一般采用低鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)，如1/2 MS、1/4 MS培養(yǎng)基，因沉香屬于木本植物，也可以采用WPN（木本植物的培養(yǎng)基）。

李林等（2015）研究認(rèn)為，在1/2 MS 培養(yǎng)基中，土沉香的芽誘導(dǎo)率較高。蘭芹英等（2001）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土沉香芽增殖和玻璃芽受到培養(yǎng)基無機(jī)鹽濃度的影響。在1/3 MS 和1/4 MS 培養(yǎng)基下萌芽率較低，玻璃芽較少；在1/2 MS 培養(yǎng)基下芽的增殖率最佳，且芽較為健壯健康，1/2 MS 培養(yǎng)基是最適宜芽生長的培養(yǎng)基；在MS 培養(yǎng)基下玻璃芽較多，芽增值率較差，這與李林等（2015）研究結(jié)果相一致。綜上，選擇1/2 MS 培養(yǎng)基培養(yǎng)較為合適。

4.3.3 植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的使用

2，4-D、6-BA 和NAA 等調(diào)節(jié)劑是常用的植物生長調(diào)節(jié)劑。其中沉香愈傷組織誘導(dǎo)多采用NAA 與2，4-D 混合使用，而沉香不定芽誘導(dǎo)和增殖采用6-BA調(diào)節(jié)劑。

Talukdar A 和Ahmed G U（2001）研究表明，在進(jìn)行土沉香愈傷組織誘導(dǎo)時，僅使用6-BA 對愈傷組織的誘導(dǎo)無效；而NAA 和2，4-D 經(jīng)混合后使用對愈傷組織的誘導(dǎo)效果極佳，還能生成不定芽。馬來沉香葉片誘導(dǎo)的愈傷組織生長最佳培養(yǎng)基成分為MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 3 mg/L+蔗糖4%。在培養(yǎng)基中添加NAA 會促進(jìn)土沉香外植體中玻璃苗的形成，對芽的增殖產(chǎn)生不利影響。而培養(yǎng)基中大量使用6-BA 也會促進(jìn)芽玻璃化。MS+6-BA 0.1 mg/L 是馬來沉香不定芽誘導(dǎo)最有效的培養(yǎng)基，增殖倍數(shù)達(dá)到6.1 倍，不定芽在培養(yǎng)基成分為WPM+6-BA 0.1 mg/L 中的長度最大[14]。綜上，沉香生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的搭配具有多樣性，可選擇NAA 和2，4-D 混合使用的形式。

4.3.4 組織培養(yǎng)中存在的主要問題

第一，培養(yǎng)基的外植體褐化。褐化是細(xì)胞受到傷害后所分泌的褐色醌類物質(zhì)，該物質(zhì)能導(dǎo)致組織培養(yǎng)失敗[15]。降低基本培養(yǎng)基的離子濃度可以防止培養(yǎng)基外植體的褐化現(xiàn)象出現(xiàn)。此外，調(diào)節(jié)生長調(diào)節(jié)劑濃度也可防止褐化。相關(guān)研究結(jié)果表明，7/10 MS 比MS 基本培養(yǎng)基更能有效降低褐化的發(fā)生率；同時，較高的6-BA濃度會使土沉香莖段褐化嚴(yán)重，導(dǎo)致外植體破壞嚴(yán)重。目前，對抑制沉香培養(yǎng)基和外植體的褐化研究還不夠深入，需進(jìn)一步開展研究。

第二，消毒與污染。沉香含有內(nèi)生菌，普通的方法難以徹底消毒，所以多選用較為幼嫩的組織作為沉香的外植體，并使用HgCl2消毒法進(jìn)行全面消毒。相關(guān)試驗(yàn)表明，沉香莖段在0.1%HgCl2溶液中消毒5 min 效果最好，腋芽啟動率和污染率分別為55.8%、21.3%[16]。汪騰越等（2012）[17]認(rèn)為，土沉香莖段外植體最佳消毒方式是在75%的酒精中浸泡30 s、再在0.1%HgCl2中消毒5 min，該方法污染率最低為43.33%，成活率最高為31.67%。李林等（2015）研究結(jié)果表明，土沉香外植體幼莖的消毒方法以75%的酒精中浸泡30 s、0.1%的HgCl2溶液浸泡5 min 為最佳。

第三，組培苗生根。在沉香屬植物組培過程中根原基的形成非常關(guān)鍵[18]。為提高生根率，土沉香組培苗采用兩步生根法。將土沉香無根苗在含1.0 mg/L NAA 的1/2 MS 培養(yǎng)基中培養(yǎng)2 d 后轉(zhuǎn)入無生長素的1/2 微量元素的培養(yǎng)基中，生根率最高達(dá)94.4%?？赡苡捎诟男纬尚枰L素存在，而幼根的伸長并不需要高濃度的生長素，否則會抑制根的伸長，因此兩步生根法比一步生根法有效。一步生根法是將奇楠沉香材料置于WPM培養(yǎng)基中，不添加任何激素或添加NAA/IBA（0.3～0.5 mg/L）也可誘導(dǎo)材料生根，其生根率最高為65%[19]。

4.4 嫁接繁殖

目前沉香嫁接技術(shù)在國內(nèi)研究較少?，F(xiàn)有開展的土沉香試驗(yàn)結(jié)果表明，采用半木質(zhì)化接穗在夏季進(jìn)行切接，30 d 左右可成活，嫁接成功率達(dá)52%，其方法是切口長削面長度2～2.5 cm，不過髓心，短削面長度1 cm。牛煥瓊等（2010）[20]認(rèn)為，沉香嫁接的最適時間一般在7—8 月，接穗通常選擇沉香成年生長優(yōu)良樹的萌發(fā)枝條，直徑為0.6～0.8 cm，嫁接的砧木通常選擇2 年生土沉香實(shí)生苗。對于難生根的沉香，多采用嫁接這種無性繁殖方式，后續(xù)還應(yīng)開展進(jìn)一步研究。

5 利用價值

5.1 觀賞、生態(tài)價值

沉香樹外觀優(yōu)美，樹形優(yōu)雅，枝葉茂密且香氣怡人，是一種理想的園林美化樹種。沉香樹幼樹一木多干，較多分枝，長勢獨(dú)特。果實(shí)有一定的觀賞價值，成熟時如一盞盞翠色欲滴的桃狀燈籠，碩果滿枝；果實(shí)成熟裂開后黑褐色種子與果瓣由一白色絲狀物相連，隨風(fēng)飄搖，樂趣無窮[21]。

沉香號稱“香中之王”，其香氣（揮發(fā)油）能調(diào)節(jié)人體內(nèi)分泌，提神醒腦，刺激并活化大腦皮層腦細(xì)胞，加強(qiáng)內(nèi)臟的良性運(yùn)轉(zhuǎn)。例如能夠加強(qiáng)肝、腎和心的功能，使人頭腦清醒、精神飽滿等。種植沉香樹，既可美化環(huán)境，又具有較大的藥用價值。

5.2 經(jīng)濟(jì)價值

沉香樹可以入藥，也可以作為上等香料、制作工藝品，經(jīng)濟(jì)價值非常高。此外，沉香樹皮柔韌性強(qiáng)，在打字蠟紙、鈔票紙等高級紙張中廣泛作為原料使用。沉香種子含油較高，可以用來制作燃料油、潤滑油和肥皂等。沉香樹葉可以用于泡茶，有美容養(yǎng)顏和助眠的功效，有益身體健康。沉香碎料制作成香薰片，可改善居住環(huán)境的空氣，對心臟病、呼吸道疾病和心絞痛有一定的治療作用。

6 研究展望

6.1 探究沉香離體快繁中制約外植體褐化及生根的因素

補(bǔ)充培養(yǎng)基的營養(yǎng)能加快沉香快速繁殖，應(yīng)探究瓊脂或糖的濃度、種類和天然添加物等對生根的影響，進(jìn)一步探究水解乳蛋白對芽增殖率的影響。植物組織褐化會使組織培養(yǎng)失敗，為了更有效地防止或減輕植株褐化現(xiàn)象，可采用新的組織培養(yǎng)方式。例如用二氧化碳作為碳源，調(diào)節(jié)組織培養(yǎng)生長微環(huán)境，為減輕植株褐化提供可能。

6.2 探究提高沉香扦插繁殖生根成率的方法

離體快繁技術(shù)能夠極大地縮短沉香生長年限，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，還能維持優(yōu)良的遺傳性狀，是沉香育種的關(guān)鍵技術(shù)。離體快繁技術(shù)在培養(yǎng)基培養(yǎng)和外植體褐化控制方法方面的研究欠缺，限制了沉香組培的快速繁殖。生長調(diào)節(jié)劑配比或培養(yǎng)基成分對褐化的影響以及維生素C、檸檬酸和活性炭等控褐化劑的影響還需進(jìn)一步研究。

目前，多采取半木質(zhì)化嫩枝作為沉香扦插繁殖的材料。提高生根率是沉香快速繁殖的重中之重。各種生根粉或者生根調(diào)節(jié)劑對沉香生根影響的研究比較少，因此對各種生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)生根的具體方法需進(jìn)一步研究。

7 結(jié)束語

沉香是我國特有的珍貴樹種，商業(yè)價值巨大，用途較多，前景廣闊。沉香運(yùn)用種子繁殖難度較高，多種繁殖方式并存，可以在多種繁殖方式中，選擇更優(yōu)良的繁殖技術(shù)。應(yīng)該進(jìn)一步加大對沉香樹種繁殖技術(shù)和理論的研究力度。如何振興沉香產(chǎn)業(yè)以及保護(hù)珍稀樹種實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效繁育優(yōu)質(zhì)種苗并進(jìn)行推廣種植以滿足市場需要，解決供不應(yīng)求的局面，值得進(jìn)一步探討與研究。