麻櫟組培苗和實生苗生長性狀比較研究

于 艷，郎慶龍，李立峰，孫 娟，王連珍，費 滕，高 偉，夏興宏

（遼寧省蠶業(yè)科學研究所，遼寧 鳳城 118100）

麻櫟（Quercus acutissimaCarr.）屬殼斗科落葉喬木，是我國亞熱帶和溫帶地區(qū)廣泛分布的先鋒樹種，為我國珍貴的用材樹種[1]，同時麻櫟還是我國特色經(jīng)濟昆蟲柞蠶的主要飼料樹種之一，具有較高生態(tài)和經(jīng)濟價值[2]。麻櫟與其他的柞蠶飼料樹種如蒙古櫟（Quercus mongolicaFisch.）、遼東櫟（Quercus liaotungensisMayr.）、槲櫟（Quercus alienaBl.）相比，具有耐干旱、耐瘠薄、抗白粉病及早烘病等特點，由于麻櫟葉質(zhì)所含干物質(zhì)總量多，飼養(yǎng)柞蠶的收蟻結(jié)繭率高，是建設(shè)秋用保苗場的優(yōu)良樹種[3]。目前，我國用于飼養(yǎng)柞蠶的部分柞園沙化、退化嚴重，據(jù)調(diào)查，遼寧地區(qū)用于養(yǎng)蠶的柞園約50 萬hm2，其中受到嚴重破壞的二、三類柞園約占70%[4]，亟需大量優(yōu)質(zhì)柞苗進行柞園生態(tài)修復，但柞樹橡種蟲害率超過60%，導致柞苗繁育工作事倍功半，嚴重制約著我國柞園建設(shè)及柞蠶業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展[5]。組織培養(yǎng)技術(shù)是良種快繁的有效途徑，其繁殖速度快，可周年化生產(chǎn)，短期內(nèi)可獲得大量規(guī)格一致的苗木，實現(xiàn)良種的快速繁殖。國內(nèi)外麻櫟組培繁育技術(shù)研究較多，采用合子胚誘導體細胞胚胎，已獲得再生植株[6-8]。趙丹等[9]以1 年生麻櫟種子實生苗莖段為外植體建立了麻櫟試管無性系；于艷等[10]以多年生（5 年生）麻櫟莖段為外植體，建立了麻櫟快繁技術(shù)體系，無菌苗繼代增殖系數(shù)達到5.8，馴化成活率94.44%，大田移栽成活率81.5%[11]。以20年生麻櫟莖段為外植體的褐化問題已得到解決[12]，基于離體枝條激素處理的成齡麻櫟的離體培養(yǎng)，成功建立了試管無性系，但繼代增殖系數(shù)低，生根培養(yǎng)過程中生根率低[13]。以幼齡材料為外植體的麻櫟組織培養(yǎng)技術(shù)已較成熟，但組培苗在移栽后的生長性狀如何，與實生苗是否有差異，還未見有相關(guān)報道。本研究以麻櫟組培苗和實生苗為材料，調(diào)查移栽后成活率、苗高、地徑、根長、地上部分干重及地下部分干重等生長指標，比較組培苗與實生苗生長性狀的差異，為麻櫟組培苗應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以遼寧省蠶業(yè)科學研究所種質(zhì)資源圃中，麻櫟優(yōu)良單株種子培育的5年生實生苗枝條為外植體，建立試管無性系，試管生根苗于2016年12月移栽至腐殖土、珍珠巖、鋸末體積比為2∶5∶1的基質(zhì)中，在溫度(24±1)℃，光照2 800~3 200 lx 條件下逐漸降低濕度馴化30 d，獲得組培苗；同期以同一單株的麻櫟種子播種于營養(yǎng)缽中培育的實生苗為對照。2017年5月選擇生長健壯的組培苗和實生苗移栽至苗圃中。

1.2 試驗地概況

試驗地位于遼寧省鳳城市遼寧省蠶業(yè)科學研究所苗圃，東經(jīng)123°58'45″、北緯40°28'08″，土壤類型為地帶性棕壤，年均氣溫7.9 ℃，年均無霜期156d，年均日照時數(shù)23 722h，年有效積溫3 300 ℃，年均降水量1 044 mm，且多集中于夏季，屬于溫帶季風和濕潤地區(qū)，大陸性季風氣候。

1.3 方法

采用隨機區(qū)組設(shè)計設(shè)置5個區(qū)組（重復），分別為I、II、III、IV、V，每個區(qū)組中分別移栽組培苗和實生苗各80株，株行距為40 cm×50 cm。移栽4個月后調(diào)查各處理成活率，分別于苗齡5，11，22，34個月時從各處理中隨機抽取20 株健康植株，調(diào)查苗高、地徑、根長、地上部分干重及地下部分干重，并觀察記錄其生長狀態(tài)、根系狀況等，比較兩者的生長性狀。地徑測量的起量部位為距離地面5 cm處，根長的測量以最長根的長度為準。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2020 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，使用DPS 軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻櫟組培苗和實生苗移栽成活率

麻櫟組培苗和實生苗的移栽成活率無顯著差異（表1）。二者均是容器苗，移栽時根部均未損傷，每個區(qū)組的成活率都在91.25%以上。

表1 麻櫟組培苗和實生苗移栽成活率的比較Table 1 Comparison of the survival rate of tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissim

2.2 麻櫟組培苗和實生苗形態(tài)特征

麻櫟組培苗與實生苗在幼齡期形態(tài)特征有一定的差別，主要表現(xiàn)在枝干和根部的形態(tài)方面，組培苗比實生苗側(cè)枝和根的數(shù)量多（表2），枝干開張角度大，根系側(cè)向生長，側(cè)根發(fā)達，在土壤中分布面積大（圖1）。通常情況下麻櫟實生苗只有1 條主根，但播種時胚根受到機械損傷的，后期可能會生長出2~3 條主根，但生長方向依然直立向下；組培苗瓶內(nèi)生根階段是3~5條根，移栽后主根數(shù)量仍是3~5條。

圖1 苗齡17個月的組培苗（右）與實生苗（左）生長形態(tài)Figure 1 Growth morphology of tissue culture seedlings(right) and seedlings(left) at 17 months of seedling age

表2 麻櫟組培苗和實生苗形態(tài)特征比較Table 2 Comparison of morphological characteristics between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissim

2.3 麻櫟組培苗和實生苗苗高、地徑、根長比較分析

苗齡5個月時，麻櫟組培苗與實生苗的苗高差異顯著，組培苗苗高12.48 cm，實生苗的苗高18.74 cm，組培苗比實生苗低33.40%。苗齡11 個月至22 個月期間，組培苗高生長速度加快。但是，苗齡22個月時，組培苗與實生苗的苗高沒有顯著差異；苗齡34 個月時，麻櫟組培苗和實生苗的苗高分別為92.04 cm 和91.84 cm，組培苗比實生苗高0.22%，從趨勢線可以看出苗齡22 個月后，組培苗的高生長迅速，苗高的生長趨勢高于實生苗（圖2a）。

圖2 麻櫟組培苗和實生苗苗高、地徑及根長比較Figure 2 Comparison of seedling height, ground diameter and root length between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

苗齡5個月時，實生苗的地徑生長量顯著高于組培苗，組培苗地徑2.3 mm，實生苗地徑2.6 mm，組培苗比實生苗低11.54%；苗齡22 個月后組培苗的地徑顯著高于實生苗。從趨勢線可以看出，從苗齡11個月后，組培苗地徑生長量迅速增加，苗齡34 個月時組培苗的地徑生長量比實生苗高5.55%（圖2b）。

對麻櫟組培苗與實生苗的根長進行調(diào)查結(jié)果表明，從苗齡5個月到34個月實生苗的最長根長顯著高于組培苗，但組培苗根數(shù)量多，側(cè)根發(fā)達，根系在土壤中側(cè)向生長，分布面積較大（圖2c）。

2.4 麻櫟組培苗和實生苗地上部分和地下部分干重比較

麻櫟組培苗地上部分生長速度不及實生苗，地上部分干重在苗齡11月前顯著低于實生苗，但苗齡11個月后生長迅速，苗齡22～34 個月時，地上部分的干重顯著高于實生苗。苗齡5 個月時組培苗的地上部分干重低于實生苗37.26%，苗齡34個月時，地上部分的干重高于實生苗15.57%（表3）。

表3 麻櫟組培苗和實生苗地上部分干重比較Table 3 Comparison of above-ground dry weight between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

麻櫟組培苗地下部分的生長量在苗齡5 個月前顯著低于實生苗，但苗齡11～34 個月時，地下部分干重顯著高于實生苗。苗齡5 個月時組培苗地下部分干重低于實生苗51.75%，苗齡34 個月時，組培苗的地下部分干量比實生苗高11.04%（表4）。

表4 麻櫟組培苗和實生苗地下部分干重比較Table 4 Comparison of underground dry weight between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

3 討論與結(jié)論

組培苗和實生苗之間的差異在黑松、濕地松、輻射松等樹種中已有報道[14-17]。唐穎等[16]研究發(fā)現(xiàn)黑松組培苗苗齡至半年以后，其生長速率明顯提高，2年生組培苗其高生長和粗生長均高于實生苗，組培苗根系粗壯，側(cè)根發(fā)達，根長為實生苗根長的1.5~2倍，側(cè)根數(shù)為實生苗的2~4倍。本研究中，麻櫟組培苗的最長根長度雖低于實生苗，但根數(shù)量多，側(cè)根發(fā)達，且側(cè)向生長，根系在土壤中的分布面積大，地下部分生物量在苗齡11個月后一直顯著高于實生苗，由此分析，在進行組培苗根長的測量時，以每條根長度之和作為根長的考察指標更為精確，因為組培苗的根不是由胚根發(fā)育的，而是不定根，根的數(shù)量在生根階段可人為調(diào)控。程方等在抗松針褐斑病濕地松的研究中發(fā)現(xiàn)，組培苗與實生苗間苗高差異較大，組培苗在早期生長速度不及實生苗，組培苗齡越大，苗高生長勢越好，地徑差異小。本研究中麻櫟組培苗高生長量在22個月苗齡前始終低于實生苗，34個月苗齡時組培苗比實生苗高0.22%，雖無顯著差異，但根據(jù)苗高生長趨勢圖，組培苗在測定后期苗高生長速度高于實生苗。苗齡11 個月后，組培苗的地徑和地上部分生物量均顯著高于實生苗，分析組培苗的高生長優(yōu)勢不明顯的原因可能是分枝數(shù)量多的原因。麻櫟組培苗的生長狀態(tài)與以上幾種樹種組培苗的生長狀態(tài)基本一致，均表現(xiàn)為前期生長緩慢，后期生長迅速，但引起這種現(xiàn)象的原因尚不清楚，有研究認為，組培苗早期生長緩慢與起始外植體材料有關(guān)[18-19]，組培苗通過反復繼代，成苗后實際苗齡大、木質(zhì)化程度高，并由于激素的使用使組培苗粗壯矮化等因素，后期在生長勢上優(yōu)于實生苗[20-21]。王胤等[22]對3年生馬尾松組培苗和實生苗進行造林成效分析，結(jié)果表明，在相同立地條件下，組培苗林分樹高、胸徑、成活率和保存率等指標均大幅優(yōu)于實生苗林分。組培苗樹高和胸徑生長水平均超過廣西馬尾松速生豐產(chǎn)標準，同時，造林成活率和保存率均達到95.0%以上，能達到一次成林的效果，具有較強的適應性和穩(wěn)定性。黃枝英等[23]在研究1 年生番木瓜組培苗與實生苗田間種植性狀差異時發(fā)現(xiàn)，組培苗生長勢強、株型好、抗性強、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)，而且受凍傷率顯著低于實生苗。這些研究結(jié)果均為麻櫟組培苗在后期生長中具有較好的穩(wěn)定性和可能具有潛在的造林及性狀優(yōu)勢提供可能性。本研究中，麻櫟實生苗的成活率略高于實生苗，且苗齡5 個月前的生長速度好于組培苗，而實生苗在苗齡5 個月前的生長一部分來自于自養(yǎng)，另一部分營養(yǎng)來自于橡實的供給，所以實生苗在前期表現(xiàn)出來的優(yōu)勢是否與橡實供給營養(yǎng)有關(guān)還有待進一步研究。

具有相同遺傳結(jié)構(gòu)的樹種在個體、家系和種源間均存在較大的遺傳變異[24-25]，苑海靜等[26]研究發(fā)現(xiàn)，麻櫟優(yōu)樹自由授粉家系的樹高、胸徑和地上單株生物量在家系間均存在極顯著的差異，且早期生長性狀不能完全反映后期的生長表現(xiàn)，短輪伐期炭用林的培育，在3年生后開展麻櫟優(yōu)良家系的篩選較為適宜。本研究組培苗的外植體來源于同一基因型的5年生健壯植株，性狀已相對穩(wěn)定，而組織培養(yǎng)可有效保持植株的原有性狀。就目前調(diào)查結(jié)果看，苗齡34 個月的麻櫟組培苗地上部分枝條數(shù)量多、開張度大，生物量顯著高于實生苗，與實生苗相比其在柞蠶飼料方面可能具有潛在的優(yōu)勢。使用優(yōu)良材料繁育麻櫟無性系，實現(xiàn)有限優(yōu)良種質(zhì)資源的高效利用，將會大幅提高柞樹的生產(chǎn)力，從而提高柞蠶單位面積產(chǎn)量。

綜上所述，麻櫟組培苗和實生苗的生長性狀有一定差別，在苗齡5個月前，組培苗生長速度不及實生苗，其苗高、地徑、根長及生物量均顯著低于實生苗。隨著生長時間的增加，組培苗生長速度逐漸加快，到苗齡34 個月時組培苗的地徑和生物量均顯著高于實生苗，苗高與實生苗相比無顯著差異。但麻櫟組培苗的最長根長在苗齡5個月到苗齡34個月期間始終低于實生苗。本研究主要調(diào)查了麻櫟組培苗早期生長情況，今后還需要繼續(xù)跟蹤研究組培苗成齡后的生長狀況，為柞園營建及柞蠶產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供柞樹苗木及栽培模式。