枸杞屬不同種質(zhì)扦插插條水培生根影響因素研究

曲 玲,安 巍,李彥龍,焦恩寧,劉蘭英,周 旋

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞科學(xué)研究所,寧夏銀川 750002)

枸杞是我國傳統(tǒng)的名貴中藥材和滋補(bǔ)保健品,在植物系統(tǒng)中歸于茄科枸杞亞族(LyciinaeWettst.)枸杞屬(LyciumL.),傳統(tǒng)醫(yī)書中記載其具有滋腎益氣、清肝潤肺、明目、補(bǔ)虛勞、強(qiáng)筋骨等功效,現(xiàn)代藥理作用則證明其具有提高人體免疫力,抑制腫瘤生長及防老抗衰的作用,因此有較高的藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。枸杞屬植物為多年生有刺灌木,分布于世界各地,該屬有80種左右,大多數(shù)分布于干旱和半干旱地區(qū),南、北美洲特別是南美洲分布的種最多,在美國的亞利桑那州和阿根廷有2個(gè)地理傳播中心,該屬種在溫帶和亞熱帶地區(qū)之間呈離散分布,南美洲約有30種,南部非洲約有20種,北美洲約20種,歐亞大陸約10種,澳大利亞1種,太平洋島嶼有2種,我國有7種3變種,大多數(shù)分布于我國西北地區(qū)和華北地區(qū)[1-2]。

枸杞屬植物為茄科有刺灌木[3-4],其繁育方法主要包括扦插育苗、播種育苗、壓條育苗和組培育苗等。播種育苗能夠在短時(shí)間內(nèi)培育大量種苗,但性狀變異大,母株優(yōu)良性狀不能很好保持,扦插育苗是普遍使用的無性繁殖方法,其具有可以保持母樹的良好性狀、結(jié)果早等優(yōu)點(diǎn)[1]。目前,有關(guān)枸杞插條水培生根繁殖試驗(yàn)研究較少,李建設(shè)等[5]發(fā)明了一種適合枸杞芽菜在水培條件下生長的營養(yǎng)液配方,與日本園試配方營養(yǎng)液相比,可顯著促進(jìn)枸杞芽菜的生長量,提高枸杞的品質(zhì);胡小柯等[6]采用半水培的方法,嘗試進(jìn)行黑果枸杞扦插枝條生根試驗(yàn),形成了一套生根率高、育苗時(shí)間較短、母樹性狀不變異的培育流程,優(yōu)選出蛭石∶鋸末=1∶1(g/mL)的培育基質(zhì)并輔助澆灌0.005 mg/L IBA半水培育苗方法,可為生產(chǎn)提供優(yōu)良的黑果枸杞種苗。水培是指作物根系直接在營養(yǎng)液中生長的無土栽培方法[7]。無土栽培與土壤栽培相比,可節(jié)省水資源,養(yǎng)分利用效率高,還可省去翻地、整畦、中耕除草等繁重勞動,病蟲害相對較少,能從根本上解決土壤連作障礙難題及保護(hù)生態(tài)環(huán)境[7],因此在蔬菜、果樹、中藥材和花卉的培育生產(chǎn)中已得到了較好的效果和廣泛的應(yīng)用[7]。為了探索適合枸杞水培誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)方法,筆者通過4種營養(yǎng)液培養(yǎng)方案對不同枸杞栽培和野生種質(zhì)的生根效果進(jìn)行了試驗(yàn),旨在為枸杞種苗的繁育和培養(yǎng)水培觀賞盆景提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料供試枸杞材料包括枸杞栽培品種寧杞1號,以及野生枸杞資源紅枝枸杞(L.dasystemumPojark.var.rubricauliumA.M.Lu)、蔓生枸杞、云南枸杞(LyciumyunnanenseKuang et A.M.Lu)、黑果枸杞(LyciumruthenicumMurr.)、柱筒枸杞(LyciumcylindricumKuang et A.M.Lu),均采自寧夏農(nóng)林科學(xué)院枸杞科學(xué)研究所枸杞種質(zhì)資源圃。扦插枝條選用無病蟲害、生長健壯的枸杞枝條。水培生根容器為SJT003A型水培種植箱;營養(yǎng)液為北京酷來搏科技有限公司的500×改良型霍格蘭營養(yǎng)液;植物生長素類調(diào)節(jié)劑α-萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)和吲哚乙酸(IAA)均購于北京索萊寶科技有限公司,均配成0.4 mg/mL的母液;數(shù)顯游標(biāo)卡尺購自上海美耐特實(shí)業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法將枸杞枝條下部斜剪,剪成20～25 cm的插條,將插條下部葉片剪去,插入用營養(yǎng)液浸透的海綿塊中心孔中,將插有插條的海綿塊裝入定植籃(定植籃的下端剪去),將定植籃插入種植箱蓋的種植孔中,種植箱中加入營養(yǎng)液,深度9～10 cm,調(diào)整插條呈豎直狀,插入種植箱蓋孔下10 cm 左右,用海綿塊固定,插條浸入營養(yǎng)液深度為6 cm左右。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用3因素裂-裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì),主區(qū)因素為4種培養(yǎng)方案處理,以清水為對照,共5種處理水平;裂區(qū)因素為不同枸杞種質(zhì)材料,分為6個(gè)種質(zhì)水平;再裂區(qū)因素為插條木質(zhì)化程度,分為木質(zhì)化插條、半木質(zhì)化插條和嫩枝插條3個(gè)水平。共90個(gè)處理,每處理3次重復(fù),每重復(fù)3個(gè)插條。

主區(qū)因素5種水培方案處理水平:處理A1,改良型霍格蘭營養(yǎng)液+IAA 10 mg/L+NAA 1.0 mg/L;處理A2,改良型霍格蘭營養(yǎng)液+ IBA 5.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L;處理A3,改良型霍格蘭營養(yǎng)液+ IBA 0.1 mg/L+NAA 0.1 mg/L;處理A4,改良型霍格蘭營養(yǎng)液+ IBA 0.1 mg/L;CK,清水。水培前2 d,5種處理每天按照上述各處理配方分別更換1次。培養(yǎng)第3天,更換各處理水培液分別為:A1,清水+ IAA 10 mg/L+NAA 1.00 mg/L;A2,清水+ IBA 5.00 mg/L+NAA 0.50 mg/L;A3,清水+ IBA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L;A4,清水+ IBA 0.05 mg/L;CK,清水。培養(yǎng)3 d后,除CK更換清水外,前4種處理的培養(yǎng)液均更換為:改良型霍格蘭營養(yǎng)液+ IBA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L;培育3 d后,4種處理均更換培養(yǎng)液為:清水+ IBA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L,CK更換清水;以后每隔3 d,4種處理交替更換改良型霍格蘭營養(yǎng)液+ IBA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L和清水+ IBA 0.05 mg/L+NAA 0.05 mg/L,CK更換清水。

1.4 試驗(yàn)條件水培水溫23～25 ℃,每天上午和下午各曝氣增氧1 h,試驗(yàn)前期釆用雙層遮陰網(wǎng)進(jìn)行遮光,培養(yǎng)后期散射光照射。插條培養(yǎng)18 d后,測量并統(tǒng)計(jì)各處理插條水培平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗。

1.5 數(shù)據(jù)測定和分析測量記錄各處理水平的平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗,使用Excel 2016軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),釆用DPS v13.01數(shù)據(jù)處理軟件的3因素裂-裂區(qū)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)方案對水培枸杞生根誘導(dǎo)的影響植物水培生根的快慢和難易程度受水培培養(yǎng)液、激素濃度和培養(yǎng)條件的影響很大,由表1可知,枸杞水培誘導(dǎo)生根的平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗指標(biāo),4種水培培養(yǎng)方案試驗(yàn)結(jié)果均顯著優(yōu)于CK,差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01),平均生根數(shù)和平均根粗以A4處理最好,其次為A2、A3處理,A1處理最低。平均根長以A2處理最高,其次是A4處理,最低為A1處理,方差分析表明:A2處理與A4處理無顯著差異,A2處理與A1、A3處理間差異極顯著(P<0.01),A4、A3處理與A1處理間無顯著差異。

培養(yǎng)第4天,云南枸杞和蔓生枸杞的半木質(zhì)化和木質(zhì)化插條在A1、A2、A3處理中開始出現(xiàn)白色愈傷組織,而且云南枸杞的木質(zhì)化、半木質(zhì)化和嫩枝插條最早生根,在4種培養(yǎng)方案處理中,生根時(shí)間大約在第7天;其次是蔓生枸杞,其木質(zhì)化插條在處理A1、A3中、半木質(zhì)化枝條在處理A2中,嫩枝枝條在處理A1中約7 d生根;紅枝枸杞的木質(zhì)化枝條在處理A1、A2、A3中生根時(shí)間也較早,約9 d。綜合試驗(yàn)結(jié)果來看,處理A1雖然誘導(dǎo)生根時(shí)間較早,但由于水培前期生長素濃度高,隨著水培時(shí)間的延長,積累的生長素逐步增加,抑制了枸杞插條水生再生根的發(fā)生和生長;A2、A4處理水生不定根各項(xiàng)生根指標(biāo)均較高,但觀察到A2處理形成的不定根容易掉落,以處理A4最好。

2.2 不同枸杞屬種質(zhì)水培誘導(dǎo)生根比較植物的生長習(xí)性和組織結(jié)構(gòu)是影響其在水培條件下誘導(dǎo)生根和生長的部分因素。由表2可知,6種枸杞種質(zhì)各項(xiàng)水培生根指標(biāo)間有差異,其中,B1種質(zhì)即云南枸杞的水培生根效果最好,B6種質(zhì)即黑果枸杞不適宜在水培環(huán)境下誘導(dǎo)生根。B1種質(zhì)不定根的平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗與其他5種差異達(dá)極顯著水平。其次為B2(蔓生枸杞),其各項(xiàng)發(fā)根指標(biāo)優(yōu)于B3種質(zhì)(柱筒枸杞)、B4種質(zhì)(紅枝枸杞)、B5種質(zhì)(寧杞1號)和B6種質(zhì)(黑果枸杞),且差異達(dá)到極顯著水平。B3、B4種質(zhì)的水培發(fā)根效果一般,B3與B4種質(zhì)相比,水培生根能力更強(qiáng)一些,平均生根數(shù)和平均根長2種質(zhì)間差異極顯著,平均根粗間差異不顯著。B5種質(zhì)水培生根能力較弱,其與B4種質(zhì)相比,平均生根數(shù)和平均根粗間差異極顯著,平均根長間差異不顯著。B6種質(zhì)在4 種培養(yǎng)方案處理和CK中均未能誘導(dǎo)發(fā)根。綜合以上分析可知,6種種質(zhì)水培生根效果表現(xiàn)為B1>B2>B3>B4>B5>B6。分析其原因,不同種類植物對其生存環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性有差異,其水培生根的能力也不同,如木本植物比草本植物生根困難,旱生陸生植物比濕生陸生植物的生根速度慢,喜陰植物比喜陽的植物誘導(dǎo)生根能力強(qiáng)[8-9],云南枸杞(B1)的原產(chǎn)地在云南,生于河旁沙地的潮濕處或叢林中,耐陰濕[2,10],蔓生枸杞(B2)原分布于我國吉林省等降雨量較多地區(qū),推測由于它們對所處環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性,這2種種質(zhì)比較易于在水中生根。柱筒枸杞(B3)原產(chǎn)于我國新疆,耐瘠薄干旱,紅枝枸杞(B4)的原產(chǎn)地在青海諾木洪,為抗寒抗旱樹種[2],寧杞1號(B5)是寧夏枸杞的優(yōu)良栽培品種,寧夏枸杞原分布于我國西北的蒙新高原和青藏高原部分區(qū)域,耐干旱、沙荒、鹽堿[11],推測由于3種枸杞種質(zhì)對于其所處干旱環(huán)境的形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)和表型的適應(yīng)性,造成它們在水培環(huán)境下較B1和B2種質(zhì)難生根。黑果枸杞是我國西部特有的沙生藥用植物,分布于西藏和西北鹽堿土荒地、沙地,更抗干旱,耐鹽堿,為了降低植物體內(nèi)水分的散失,葉片變小,肉質(zhì)肥厚,具有旱生植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征[2,10],推測由于黑果枸杞對干旱鹽堿化荒漠生境的生態(tài)適應(yīng)性,造成其在水環(huán)境下很難生根。

2.3 扦插枝條木質(zhì)化程度對水培枸杞生根誘導(dǎo)的影響由表3可知,水培條件下枸杞插條的平均生根數(shù)、平均根長以木質(zhì)化插條處理(C1)最好,半木質(zhì)化插條處理(C2)次之,嫩枝插條處理(C3)最低,其中,C1處理與C2、C3處理之間差異均達(dá)到極顯著水平,C2處理與C3處理間差異顯著。3種木質(zhì)化程度插條的平均根粗差異均達(dá)到極顯著水平,其中C1處理的平均根粗極顯著高于C2處理,C2處理極顯著高于C3處理。綜合分析平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗3項(xiàng)水培誘導(dǎo)生根指標(biāo),表現(xiàn)為C1>C2>C3。在試驗(yàn)中觀察到,C3處理在水培缺氧環(huán)境中更易出現(xiàn)表皮微黑、變軟,即使生根,再生根也更易發(fā)生變軟脫落的現(xiàn)象,相對而言,C1處理更適應(yīng)水培環(huán)境,生根能力更強(qiáng)。

表3 扦插枝條木質(zhì)化程度對水培枸杞生根誘導(dǎo)的影響

Table 3 Effect of lignification degree of cuttings on rooting induction of hydroponicLycium

2.4 不同枸杞種質(zhì)水培生根誘導(dǎo)條件組合比較分析不同枸杞種質(zhì)水培生根誘導(dǎo)條件組合的比較分析見表4。通過方差分析和不同處理組合間的多重比較,表明不同處理組合間平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗的差異達(dá)到極顯著水平。其中,處理組合A4B1C1的平均生根數(shù)最多(15.2條),其次為A3B1C1(14.4條),它們極顯著多于其他處理組合,再次是A4B2C1(11.8條)、A2B1C1(11.1條)和A1B1C1(11.0條)處理組合,它們與其他處理組合間差異也達(dá)到極顯著水平。然后是A2B2C1(9.2條)和A3B4C1(9.0條)處理組合,它們與A2B1C2(8.7條)、A3B1C3(8.5條)和A1B2C1(8.4條)處理間無顯著差異,但極顯著高于A3B2C1(7.7條)及平均生根數(shù)低于7.7條水平的處理組合。平均根長的最優(yōu)水平組合為A4B1C1(24.0 mm),且與其他水平處理組合間達(dá)極顯著差異;其次為A3B1C1(13.9 mm)處理組合,極顯著低于A4B1C1處理組合;再次是A3B1C3(12.2 mm),且與A2B1C3(11.8 mm)、A2B4C1(11.7 mm)處理組合差異不顯著,但顯著高于A1B2C1(10.9 mm)和A2B1C2(10.9 mm),極顯著高于A1B1C3(10.6 mm)及平均根長小于10.6 mm的處理組合。平均根粗的最佳水平處理組合為A4B3C1(3.4 mm),其次是A1B1C2(3.2 mm)和A3B2C2(3.1 mm),它們與最佳組合A4B3C1和僅次于它們的A3B1C2(3.0 mm)、A2B1C2(2.9 mm)組合之間無顯著差異,但極顯著優(yōu)于A4B1C2(2.7 mm)、A3B1C3(2.5 mm)及平均根粗低于2.5 mm的組合。從平均生根數(shù)、平均根長和平均根粗3項(xiàng)生根指標(biāo)綜合來看,處理組合A4B1C1、A3B1C1的水培生根誘導(dǎo)情況和水生根生長狀態(tài)優(yōu)于其他處理組合;A3B1C3、A4B2C1和A2B1C13個(gè)處理組合生根情況較好;再次是A2B1C2處理組合。

綜合比較分析表4中不同處理組合的3項(xiàng)指標(biāo)可得出,5種枸杞種質(zhì)水培生根較優(yōu)條件分別為:B1種質(zhì)(云南枸杞)-A4培養(yǎng)方案-C1(木質(zhì)化插條);B2種質(zhì)(蔓生枸杞)-A4培養(yǎng)方案-C1(木質(zhì)化插條);B3種質(zhì)(柱筒枸杞)-A4培養(yǎng)方案-C1(木質(zhì)化插條);B4種質(zhì)(紅枝枸杞)-A3培養(yǎng)方案-C1(木質(zhì)化插條);B5種質(zhì)(寧杞1號)-A2培養(yǎng)方案-C2(半木質(zhì)化插條)。

表4 不同枸杞種質(zhì)水培生根誘導(dǎo)條件組合比較分析Table 4 Comparative analysis of different hydroponic treatments of rooting induction for different Lycium species

3 結(jié)論與討論

枸杞是常異花授粉經(jīng)濟(jì)灌木,為了保持良種母樹的優(yōu)良性狀,生產(chǎn)上苗木擴(kuò)繁一般采用在苗床上進(jìn)行硬枝或嫩枝扦插的繁殖方式[1],而采用營養(yǎng)液對枸杞扦插插條進(jìn)行直接的水培試驗(yàn)[5]較少。該試驗(yàn)采用4種營養(yǎng)液培養(yǎng)方案對6種野生和栽培枸杞種質(zhì)的水培生根效果進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果表明,原產(chǎn)地為降雨量較多、潮濕生境的B1(云南枸杞)和B2(蔓生枸杞)在水培環(huán)境下較適宜生長,3種木質(zhì)化程度不同的插條和4種營養(yǎng)液培養(yǎng)方案均可以誘導(dǎo)生根,效果良好;原產(chǎn)在較干旱地區(qū)的耐旱種質(zhì)B3(柱筒枸杞)、B4(紅枝枸杞)及B5種質(zhì)(“寧杞1號”)在水環(huán)境中生根情況一般:B3種質(zhì)只有木質(zhì)化插條(C1)在A2和A42種培養(yǎng)方案中可以生根,B4種質(zhì)只有C1插條在A1、A2和A33種培養(yǎng)方案中可以生根,B5種質(zhì)只有C2插條在A2培養(yǎng)方案條件下可誘導(dǎo)生根。B5種質(zhì)(黑果枸杞)[2]對水生環(huán)境的適應(yīng)性較差,在各水培條件下均未能誘導(dǎo)生根成功。在試驗(yàn)中觀察到位于營養(yǎng)液面以上和潮濕海綿塊以下插條位置上的不定根誘導(dǎo)效果也較好,這部位插條未浸入培養(yǎng)液,處于由培養(yǎng)箱中水分蒸發(fā)而形成的潮濕空氣中,也有新根從包裹潮濕海綿塊的插條部分再生出,因此對于在水培環(huán)境下生根誘導(dǎo)效果一般和難以生根的抗旱和耐瘠薄枸杞種質(zhì),可以首先采用高濕度霧培或在較高濕度的透氣基質(zhì)中誘導(dǎo)出對水環(huán)境具有較強(qiáng)適應(yīng)性的不定根系,再轉(zhuǎn)入合適的水培條件下進(jìn)行培養(yǎng),這樣通過高濕度培養(yǎng)環(huán)境的過渡,使其逐步適應(yīng)水生環(huán)境,提高根系誘導(dǎo)率和成活率[12]。

植物生長調(diào)節(jié)劑的種類、濃度和復(fù)配比對于植物水培生根誘導(dǎo)的效果是有差異的[13-15],IAA、IBA和NAA均為具有生長素活性的植物生長調(diào)節(jié)劑,生長素類植物激素可以影響植物細(xì)胞的擴(kuò)大、分裂、伸長和分化以及各種生理反應(yīng),從而顯著影響植物細(xì)胞和組織的性狀和功能,具有刺激促進(jìn)側(cè)根和不定根萌生的生理功能[16],常作為植物插條的生根劑。其中,吲哚丁酸誘導(dǎo)植物生根的效果較好,因其被植物吸收后不易在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),基本保留在施藥部位,可以有效誘導(dǎo)木本植物扦插插條根系的形成[17]。該試驗(yàn)中觀察到,5種水培培養(yǎng)方案中,在A1培養(yǎng)方案的生長素濃度條件下( IAA 10 mg/L+NAA 1.0 mg/L),插條愈傷組織的出現(xiàn)時(shí)間和生根時(shí)間雖然均較早,但水培后期不定根的形成和生長均受到抑制,3項(xiàng)生根參數(shù)低于其他3種培養(yǎng)方案,說明枸杞水培不適宜在高濃度生長素下長時(shí)間浸泡培養(yǎng),這樣會造成插穗浸泡部位吸收積累的激素量過高,抑制了插穗的生根,可以參考培養(yǎng)方案A2、A3和A4在培養(yǎng)液中添加低濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑,控制合適的水培時(shí)間,使累積的激素劑量適宜于不定根的誘導(dǎo)和生長。此外,還可以采用高濃度生長素短時(shí)間處理插條后,再將其轉(zhuǎn)移到無激素添加的培養(yǎng)液中進(jìn)行水培,具體的生長素種類和濃度以及復(fù)配比例、處理時(shí)間等還需進(jìn)一步摸索。基于陸生植物是由水生植物進(jìn)化而來的理論以及植物細(xì)胞的全息性,理論上所有的植物都具備進(jìn)行水培的遺傳基礎(chǔ)和潛力[8]。該試驗(yàn)中除B6種質(zhì)(黑果枸杞)外,其他5種枸杞種質(zhì)在適合的水培處理組合條件下均能被誘導(dǎo)生根,而且6種枸杞種質(zhì)插條在對照清水水培環(huán)境下雖然未發(fā)根,但在試驗(yàn)期間葉片脫落較少,還有新芽和新葉生出,說明枸杞可以進(jìn)行水培。利用枸杞水培既可以進(jìn)行種苗繁育,又可以進(jìn)行芽菜生產(chǎn)、培育枸杞盆景,為枸杞產(chǎn)業(yè)的增值提供新途徑。