蒜頭果幼苗衰退過程中組織養(yǎng)分含量變化特征

陳秋平 李云駒 李悅 薛瑞娟 李愛榮

摘 要： ???在沒有寄主植物存在的情況下，蒜頭果幼苗長勢隨獨立生長時間延長而逐漸衰退是一種普遍現(xiàn)象。為解析蒜頭果幼苗衰退過程中組織養(yǎng)分含量變化和分布特征，該研究比較了獨立生長半年、兩年和三年的蒜頭果植株各部分組織中N、P、K元素濃度變化，并用組織切片染色法定性評估了這些不同衰退程度幼苗的根和莖桿中淀粉分布和含量變化。結果表明：（1）蒜頭果幼苗在衰退過程中，除側根中K濃度逐漸升高外，其余器官中組織N、P、K濃度逐漸降低，葉片N/P比逐漸失衡，衰退程度不同的幼苗所受的養(yǎng)分脅迫類型存在差異，其中獨立生長半年的蒜頭果幼苗主要受N供應不足的限制（平均N/P比11.33），兩年后轉為P限制（平均N/P比17.81），三年后蒜頭果幼苗葉片N/P比嚴重失衡（均值52.46），活力極低，不適合用于造林。 （2）植株淀粉含量水平逐漸降低，獨立生長三年后蒜頭果幼苗植株中淀粉消耗殆盡。幼苗莖根交界處、根頂膨大處、主根及側根的淀粉含量水平在不同衰退程度的幼苗間差異均較顯著，表明淀粉含量水平可以作為評估幼苗活力的重要參考，其中側根可以作為微創(chuàng)法檢測幼苗活力的理想取樣部位。鑒于獨立生長的蒜頭果幼苗活力逐漸衰退與組織養(yǎng)分含量降低有關，在蒜頭果育苗過程中應合理補給礦質元素、配植優(yōu)良寄主植物并盡早移栽，以免因幼苗活力衰退而導致造林成活率降低。該研究結果為尋找評估蒜頭果幼苗活力的方法提供了理論參考和技術借鑒，并為育苗過程中合理施肥提供了科學指導。

關鍵詞： ?根部半寄生植物， 大量礦質元素， 淀粉， 組織切片染色， 幼苗活力， 珍稀特有植物研究

中圖分類號： ??Q945.1

文獻標識碼： ???A

文章編號： ??1000-3142（2024）01-0137-10

Dynamics of tissue nutrient content in relation to

declining seedling growth in Malania oleifera

CHEN Qiuping1，2， LI Yunju3， LI Yue1，2， XUE Ruijuan1， LI Airong1*

（ 1. Yunnan Key Laboratory for Wild Plant Resources， Kunming Institutes of Botany， Chinese Academy of Sciences， Kunming 650201，

China; 2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China; 3. Yunnan Yuntianhua

Modern Agriculture Development Co.， Ltd.， ?Kunming 650699， China ）

Abstract： ??The decline in seedling growth of Malania oleifera as the age increases is often observed in the absence of host plants. A better knowledge of nutrient dynamics in terms of concentration and distribution patterns in different parts of the declining seedlings， the concentrations of N， P， and K were comparatively analyzed in various organs of unattached M. oleifera seedlings grown for half a year， two years， and three years. Additionally， the starch content and distribution patterns in the roots and stems of seedlings with different vigor levels were qualitatively assessed by staining cross-sections. The results were as follows： （1） As the growth vigor of M. oleifera seedlings declined， the concentrations of N， P， and K in most organs decreased， except for a significant increase in K concentration in lateral roots. The leaf N/P ratios of the declining seedlings became increasingly imbalanced， indicating different nutrient deficiency types among the seedlings with varying decline degrees. Unattached M. oleifera seedlings grown for half a year were primarily limited by insufficient N supply （with an average N/P ratio of 11.33） and subsequently by P limitation after two years （average N/P ratio 17.81）. The leaf N/P ratio of unattached M. oleifera seedlings grown for three years was remarkably imbalanced （with an average value of 52.46）. As the growth vigor of unattached three-year seedlings was considerably low， they are deemed unsuitable for afforestation. （2） A decrease in starch content was observed in declining seedlings， as evidenced by the reduced staining intensity of cross-sections. After three years， the starch content of unattached M. oleifera seedlings was found to have decreased to an extremely low level. Significant differences in starch content were observed at various locations， including the connecting point of the stems and roots， the basal swelling top of the root， the main root， and lateral roots， among seedlings with different degrees of decline. These findings suggested that starch content levels could serve as crucial criteria for evaluating the growth vigor of seedlings. Specifically， lateral roots were identified as optimal sampling materials for assessing seedling growth vigor through a minimally invasive method. Given the gradual decline in vitality and decreased nutrient content observed in M. oleifera seedlings grown in the absence of a host plant， it is recommended， during the propagation phase， to ensure adequate mineral nutrient supplementation， select appropriate host plants for cultivation， and facilitate early-stage transplantation. This proactive approach serves to mitigate a potential decline in survival rates during afforestation， attributed to the reduced vitality of the seedlings. The results of this study provide valuable information for evaluating seedling growth vigor and offer scientific guidance for rational fertilization in M. oleifera nurseries.

Key words： ?root hemiparasitic plant， macromineral elements， starch， staining of tissue sections， growth vigor of seedlings， study of rare and endemic plants

蒜頭果（Malania oleifera）是鐵青樹科（Olacaceae）蒜頭果屬（Malania）的常綠喬木（李樹剛，1980），是我國西南特有的珍貴油料植物（歐乞鍼，1981）和富含神經酸的珍稀資源植物（薛冰和邵志凌，2015），也是喀斯特地區(qū)生態(tài)恢復和石漠化治理的優(yōu)良樹種（呂仕洪等，2016；卯吉華等，2018）。在蒜頭果的栽培造林過程中，將蒜頭果種子在育苗圃播種，然后進行幼苗移栽是一種常用的造林模式。然而，由于蒜頭果是一種根部半寄生植物（Li et al.， 2019; 李勇鵬等，2019），其幼苗雖然有較多側根，也具備一定的光合能力，但是養(yǎng)分吸收水平和光合效率較低（李悅，2021）。在育苗圃沒有寄主植物的條件下，隨著獨立生長時間的延長或受環(huán)境脅迫，蒜頭果幼苗活力逐漸衰退（李悅，2021）。根據前期的栽培經驗，生長嚴重衰退的蒜頭果幼苗移栽后即使追施肥料或配植優(yōu)良寄主也無法恢復正常生長，移栽成活率極低，從而造成重大經濟和人力損失。如何在幼苗表現(xiàn)出明顯的生長衰退現(xiàn)象之前，通過合理施肥改善幼苗長勢，并在移栽前簡便快捷地篩選壯苗，避免使用衰退幼苗造林導致土地資源、人力、物力等的浪費，是蒜頭果栽培造林過程中急需解決的一個難題。

養(yǎng)分是影響植物生長發(fā)育最重要的因素之一（Zhao et al.， 2005; Yang et al.， 2021; Zhang et al.， 2021）。植株對營養(yǎng)元素的吸收效率和養(yǎng)分同化能力與植物生長發(fā)育緊密相關（De Graaf et al.， 1998; Güsewell & Koerselman， 2002; Luo et al.， 2021）。蒜頭果種子碩大（郭方斌等，2018），儲存有豐富的營養(yǎng)物質（蘇霽玲等，2021），可為種子萌發(fā)和幼苗建成初期提供必需的養(yǎng)分。在沒有與寄主建立寄生關系之前，蒜頭果幼苗的養(yǎng)分組成包括種子儲存的養(yǎng)分以及自身吸收合成的養(yǎng)分兩部分。由于從種子轉移而來的養(yǎng)分含量是一定的，獨立生長的蒜頭果幼苗在生長一段時間后，組織養(yǎng)分含量變化主要受幼苗吸收合成養(yǎng)分總量與生長發(fā)育消耗量的影響，因此，對植株各部分器官進行養(yǎng)分含量測定可以判斷蒜頭果幼苗的養(yǎng)分收支情況，進而推斷植株的活力水平和生長狀態(tài)。通過比較獨立生長時間長短不同的蒜頭果植株各部分組織的養(yǎng)分含量變化，有助于了解蒜頭果幼苗衰退過程中組織養(yǎng)分變化特征及養(yǎng)分限制類型，進而為制定科學的施肥管理措施及尋找準確評估蒜頭果幼苗活力的方法提供理論參考和技術借鑒。

N、P、K作為重要的大量礦質營養(yǎng)元素，在植物的多種生理和代謝過程中發(fā)揮重要作用（De Graaf et al.， 1998; Lucassen et al.， 2003; Zhao et al.， 2005; Chen et al.， 2020; Yang et al.， 2021）。植物會根據環(huán)境變化和生長需求，動態(tài)調節(jié)營養(yǎng)元素在各器官間的分配，引起植物組織中N、P、K濃度發(fā)生相應變化（Sun et al.， 2023）。了解這些元素在植物中的分配特征和變化規(guī)律，對于判斷植物的養(yǎng)分生理狀態(tài)及評估植株生長的養(yǎng)分限制水平和類型有重要意義（Tang et al.， 2018; Sun et al.， 2023）。先前的研究多集中于對葉片或將地上部分作為整體進行分析，關于莖和根中養(yǎng)分濃度的變化研究較少（Heineman et al.， 2016）。研究表明，莖和根中養(yǎng)分濃度對環(huán)境響應更為敏感（Tang et al.， 2018）。因為植物對環(huán)境的響應是各器官共同響應的結果，所以綜合分析不同器官中N、P、K濃度變化對于全面了解植物的養(yǎng)分生理狀態(tài)十分必要（Kleyer & Minden， 2015）。根據我們前期的研究結果，N、P、K供給水平變化會影響蒜頭果幼苗組織中元素濃度，進而影響蒜頭果幼苗的光合效率及長勢（李悅，2021）。然而，蒜頭果幼苗衰退過程中這3種礦質元素在不同器官中的分配特征及濃度變化仍是待解之謎。解析蒜頭果幼苗衰退過程中N、P、K的變化特征，特別是葉片N/P比這一指示植株生長養(yǎng)分限制類型的指標變化（Koerselman & Meuleman， 1996），將有助于科學指導蒜頭果育苗過程中及時合理施肥以減緩幼苗衰退，并為解析蒜頭果應對養(yǎng)分脅迫的響應機制奠定基礎。

淀粉是植物重要的儲能碳水化合物，其在植物體內的分布和含量直接影響植物應對生物及非生物脅迫的能力（Sauter， 1988; Meletiou-Christou et al.， 1992; Johansson， 1993; Zhou et al.， 2020）。莖和根中豐富的淀粉儲備通常能使植物更好地抵御環(huán)境脅迫（Sala et al.， 2010; Villar-Salvador et al.， 2015）。相對于淀粉在正常綠色植物響應環(huán)境脅迫中的作用和變化規(guī)律的大量探討，其在根部半寄生植物響應環(huán)境脅迫中的作用和含量變化研究非常有限（張曉明，2015； Zhou et al.， 2020）。對于根部半寄生植物而言，在與寄主建立寄生關系之前，隨著種子儲藏的營養(yǎng)物質的消耗，養(yǎng)分脅迫強度也逐漸增加。從這一角度來講，獨立生長對于根部半寄生植物而言是一種嚴重的脅迫條件。僅有的少量研究顯示，淀粉含量變化受苗齡及寄生狀態(tài)強烈影響（張曉明，2015； Zhou et al.， 2020）。根和莖部儲存的淀粉在根部半寄生植物檀香的獨立生長階段發(fā)揮著重要作用，可為幼苗提供生長發(fā)育及寄生性器官（吸器）發(fā)生與分化所需的能量；在沒有寄主植物或將寄主移除的條件下，檀香幼苗莖和根中淀粉含量隨獨立生長時間的延長而降低（Zhou et al.， 2020）。盡管蒜頭果幼苗組織內含有豐富的淀粉（賴家業(yè)，2006），但尚未有人關注蒜頭果幼苗衰退過程中不同部位組織中淀粉含量的變化特征。相較于其他需要借助專業(yè)分析儀器才能測定的養(yǎng)分指標，淀粉含量水平的檢測比較便捷，可以在較短時間內通過組織切片染色的方法快速評估，相關方法更易于在生產中推廣應用。掌握蒜頭果幼苗在衰退過程中淀粉含量變化及空間分布規(guī)律，將有助于根據不同部位淀粉含量水平的變化特征，探索一種快捷評估蒜頭果幼苗活力的方法，為高效篩選優(yōu)質造林用苗奠定理論和技術基礎。

本研究以獨立生長時間長度不同（表現(xiàn)為活力衰退水平不同）的蒜頭果幼苗為研究材料，采用消解法定量測定葉片、莖桿、主根和側根中的N、P、K元素濃度，并用組織切片染色法定性評估不同衰退程度幼苗根和莖桿中淀粉分布及含量變化，擬探討以下問題：（1）蒜頭果幼苗在衰退過程中不同組織的N、P、K濃度變化有何特征；（2）不同衰退程度的蒜頭果幼苗所受的養(yǎng)分限制類型有無差異；（3）蒜頭果幼苗在衰退過程中淀粉含量及其在不同部位的分配有何規(guī)律性變化。本研究結果將為蒜頭果育苗過程中的合理施肥及篩選壯苗提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用苗為溫室種植的蒜頭果實生苗。種子采自云南省文山州廣南縣，去除外果皮和中果皮后播種于穴盤內（長 × 寬 × 高=46 cm × 46 cm × 11 cm），在昆明植物研究所玻璃溫室（25°08′22″ E、102°44′23″ N，海拔1 990 m）培養(yǎng)。為方便取根觀察并控制養(yǎng)分供給，栽培基質采用珍珠巖。種子萌發(fā)出土后每周按照盆土體積的1%施加1次Long Ashton標準營養(yǎng)液，按需澆水。試驗用幼苗分別在沒有寄主植物的條件下獨立生長了半年、兩年和三年，在植株形態(tài)上有明顯差異（圖1）。半年生苗長勢旺盛，側根較多，發(fā)新根能力最強，在前期試驗中移栽到肥沃土壤中半年后平均成活率為86.70%，單位土體內的新根密度平均為1.04 mg·cm-3；兩年生苗長勢良好，側根發(fā)達，具備一定的發(fā)新根能力，移栽到肥沃土壤中半年后平均成活率為83.30%，單位土體內的新根密度平均為0.58 mg·cm-3；三年生苗有部分植株開始出現(xiàn)葉片變黃等明顯的生長衰退現(xiàn)象，側根數(shù)量少，較難發(fā)新根，即便移栽到肥沃土壤中，半年后平均成活率僅為13.70%，極少發(fā)出新根。

1.2 樣品采集和處理

1.2.1 蒜頭果幼苗衰退過程中各部位N、P、K濃度測定 ?從3種不同生長狀態(tài)的蒜頭果幼苗（半年生苗、兩年生苗和三年生苗）中各隨機選擇5個植株，分別將每個植株的葉片、莖桿、主根及側根分開采集并裝入紙袋。將采集的材料在75 ℃烘箱中烘干24 h后，使用全自動樣品快速研磨儀（型號： JXFSTPRP-24）研磨制樣，分別使用凱氏定氮儀（型號： BUCHI K-360）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（型號： PerkinElmer Avio 200）、連續(xù)光源原子吸收光譜儀（型號： Jena contrAA300）測定各樣品的N、P、K濃度。各植株的葉片N/P比根據葉片中N和P的濃度計算得出。

1.2.2 蒜頭果幼苗衰退過程中莖桿和根部淀粉含量水平的組織切片染色觀察 ?從3種不同生長狀態(tài)的蒜頭果幼苗（半年生苗、兩年生苗和三年生苗）中各隨機選擇5個植株，分別在每個植株的莖中部、莖根交界處、根頂端膨大處、主根中段及距離主根1 cm處的側根取0.5～1 cm長的材料進行切片。將取得的材料在清水中沖洗干凈，用便攜式滑動切片機對材料進行橫切，制成厚度為10 μm的切片。將切片放在碘-碘化鉀染液（將24 g碘化鉀溶于15 mL蒸餾水，加入1 g碘，溶解后用蒸餾水定容至300 mL）中染色30 min后，于蒸餾水中洗滌脫色1 min，將切片置于甘油中，用體式顯微鏡（型號： OlympusSZX7，產地：日本）在56×的放大倍數(shù)下觀察。淀粉會被染成藍黑色，因此可根據材料中被染成藍黑色的深淺程度和著色面積，評估淀粉含量水平。

1.3 數(shù)據統(tǒng)計分析

使用SPSS Statistics 26 對蒜頭果幼苗中3種礦質元素濃度數(shù)據進行分析，采用雙因素方差分析法（two-way ANOVA）分析獨立生長時間長短不同的蒜頭果幼苗各組織間N、P、K元素濃度的差異，并利用繪圖軟件GraphPad Prism 8制圖。

2 結果與分析

2.1 植株體內淀粉含量變化特征

從組織切片染色結果來看，蒜頭果幼苗衰退過程中植株淀粉含量呈逐漸降低的趨勢（圖2）。由圖2可知，半年生蒜頭果幼苗淀粉含量最高，其次為兩年生幼苗，三年生蒜頭果幼苗中所含淀粉極為有限。

蒜頭果幼苗的淀粉主要貯藏在膨大的莖基部和肉質的根系中，皮層、韌皮射線、木射線和髓的薄壁細胞中均含有大量淀粉（圖2）。幼苗莖中的淀粉含量普遍較低，各供試幼苗之間莖部淀粉含量水平差異不明顯；其他幾個取樣部位的淀粉含量在不同活力幼苗間差異均較為明顯，且隨著幼苗活力的降低而降低。獨立生長半年的蒜頭果幼苗莖根交界處、根頂膨大處、主根及側根皮層著藍黑色程度最深，提示其淀粉含量水平在所有供試幼苗中最高；獨立生長兩年后，蒜頭果幼苗莖根交界處、根頂膨大處、主根及側根皮層中著色均較半年生幼苗的淺，表明此時幼苗的淀粉含量已明顯降低；獨立生長三年后，蒜頭果幼苗莖根交界處、根頂膨大處及側根皮層中均無明顯著色或著色很淺，主根皮層中著色也很淺，表明此時幼苗中的淀粉含量極低。

2.2 不同組織中N、P、K濃度及葉片N/P比變化特征

整體來看，蒜頭果幼苗組織中N、P和K濃度受獨立生長時間長短及取樣部位兩方面的影響（表1），3種礦質元素濃度在地上部分（葉片和莖桿）組織中的含量均隨幼苗衰退程度的增加而明顯下降，但在根中則表現(xiàn)出明顯不同的趨勢（圖3）。

幼苗獨立生長時間的長短和植株部位對組織N濃度的影響沒有表現(xiàn)出明顯的交互效應（表1）。幼苗獨立生長時間的長短對組織N濃度影響極為顯著（F=17.598，P<0.001），隨著獨立生長時間的延長，蒜頭果植株各部分的組織N濃度均呈下降趨勢。相對于獨立生長半年的幼苗，獨立生長三年的蒜頭果幼苗各部分的組織N濃度均顯著降低。植株不同部位間的組織N濃度也有顯著差異（F=7.052，P=0.001），葉片和莖桿的組織N濃度總體低于主根和側根（圖3：A）。

幼苗獨立生長時間的長短與植株部位之間對蒜頭果幼苗組織P濃度表現(xiàn)出強烈的交互效應（表1，F(xiàn)=9.477，P<0.001）。幼苗獨立生長時間的長短對組織P濃度影響（F=361.313，P<0.001）較植株部位的影響（F=34.798，P<0.001）更為顯著。隨著獨立生長時間的延長，蒜頭果植株各部分的組織P濃度均急劇下降（圖3：B），這在根中表現(xiàn)尤為明顯。相對于獨立生長半年的幼苗，獨立生長兩年的蒜頭果幼苗各部分的組織P濃度均降低了50%以上，獨立生長三年的蒜頭果幼苗各部分組織P濃度進一步大幅度降低。整體而言，葉片和莖桿的組織P濃度明顯低于主根和側根。

植株N/P比受蒜頭果獨立生長時間長短的強烈影響，但不同部位的N/P比差異不明顯（表1）。從葉片N、P濃度變化來看，獨立生長時間長短對葉片N濃度的影響程度較為溫和（圖3：A），而對葉片P濃度的影響非常強烈（圖3：B），導致不同苗齡的蒜頭果幼苗葉片N/P比差異巨大。獨立生長半年的蒜頭果幼苗葉片N和P的平均濃度分別為20.69 mg·g-1和1.86 mg·g-1，葉片N/P比平均值為11.33；獨立生長兩年后幼苗葉片N和P的平均濃度分別為17.55 mg·g-1和0.99 mg·g-1，葉片N/P比平均值升至17.81；三年后幼苗葉片N和P的平均濃度分別為9.22 mg·g-1和0.28 mg·g-1，葉片N/P比平均值劇增至52.46。

蒜頭果幼苗衰退過程中組織K濃度的變化表現(xiàn)出與N和P均不同的趨勢。幼苗獨立生長時間的長短與植株部位對組織K濃度表現(xiàn)出強烈的交互效應（表1，F(xiàn)=14.057，P<0.001）。不同植株部位對組織K濃度影響（F=17.755，P<0.001）較幼苗獨立生長時間長短的影響（F=7.142，P=0.002）略為強烈。隨著獨立生長時間的延長，蒜頭果幼苗葉片和莖桿的組織K濃度明顯下降（圖3： C），但在主根中沒有變化，在側根中甚至有升高趨勢。對于獨立生長半年的蒜頭果幼苗，葉片和莖桿的組織K濃度明顯高于主根和側根，但隨著獨立生長時間的增加，主根和側根中的K濃度逐漸超過葉片和莖桿，獨立生長三年的幼苗中側根K濃度是葉片和莖桿中的3～5倍，約為主根K濃度的2倍。

3 討論與結論

3.1 幼苗衰退與N、P、K濃度變化

組織元素濃度測定結果表明，隨著蒜頭果幼苗獨立生長時間的增加，地上部分組織中N、P、K濃度逐漸降低。半年生蒜頭果幼苗各部分組織的N、P、K濃度最高，葉片中N和P的平均濃度分別為20.69 mg·g-1和1.86 mg·g-1，高于中國753種陸生植物葉片N、P濃度的幾何平均值（18.6 mg·g-1和1.21 mg·g-1）（Han et al.， 2005）。相比之下， 三年生蒜頭果幼苗葉片N和P濃度僅為9.22 mg·g-1和0.28 mg·g-1。由于植物生物量增加對養(yǎng)分濃度具有稀釋作用，養(yǎng)分濃度隨幼苗生長時間延長而逐漸降低的現(xiàn)象在正常綠色植物中十分普遍（Greenwood et al.， 2008; Tang et al.， 2018）。從這個角度來講，在正常綠色植物中，組織養(yǎng)分濃度在一定范圍內的降低并不一定代表養(yǎng)分供應受到限制。然而，對于蒜頭果而言，在沒有與寄主建立寄生關系的條件下，植株生長緩慢，生物量對養(yǎng)分濃度的稀釋效應有限。我們推測其組織養(yǎng)分濃度的大幅度降低主要緣于其自身根系吸收能力和光合作用水平都十分有限，隨著種子儲存的養(yǎng)分逐漸耗竭，幼苗養(yǎng)分吸收和同化水平遠低于生命活動的消耗。在這些幼苗當中，N、P、K濃度降低指示幼苗生長已經受到養(yǎng)分限制。這一推測在不同類型幼苗的葉片N/P比中得到了驗證。

葉片N/P比在一定程度上反映了植株的養(yǎng)分受限狀態(tài)，當葉片N/P比小于14時通常表明植株生長受到N限制，而N/P比大于16則提示植株生長受到P限制（Koerselman & Meuleman， 1996）。盡管蒜頭果幼苗獨立生長半年后植株生長旺盛，具有較強的發(fā)新根能力，但從葉片N/P比（平均值為11.33）來看，這些幼苗的生長可能已經受到N供應不足的限制。這與李悅（2021）前期試驗中對獨立生長的半年生蒜頭果幼苗增施N肥能明顯促進植株生長，而增施P、K肥效果不明顯的結論相一致。對于獨立生長兩年的蒜頭果幼苗來說，其葉片N/P比平均值為17.81，表明這些幼苗生長受到P缺乏的限制。在李悅（2021）的盆栽試驗中，較大苗齡的蒜頭果幼苗對增施P肥表現(xiàn)出明顯的生長響應，說明這個階段的幼苗尚可通過增施P肥或配植合適的寄主植物來改善幼苗生長狀態(tài)。然而，對于獨立生長三年的蒜頭果幼苗來說，其葉片N/P比平均值為52.46，養(yǎng)分脅迫極為嚴重，N/P比已經嚴重失衡。這類嚴重衰退的幼苗移栽后幾乎不發(fā)新根，即使施加肥料或配置優(yōu)良寄主也無法恢復正常生長，移栽成活率極低。因此，在大規(guī)模育苗過程中為了減少進一步的資源浪費，這類嚴重衰退的幼苗已經不適合移栽。綜上所述，在蒜頭果獨立生長的過程中，隨著生長時間的延長，會出現(xiàn)不同程度的礦質元素養(yǎng)分脅迫。因此，在蒜頭果育苗過程中需要盡早增加礦質元素的補給，或配植合理寄主植物，以延緩或避免蒜頭果幼苗出現(xiàn)嚴重的衰退現(xiàn)象。

蒜頭果幼苗N、P、K濃度在各個組織間的分配模式與正常綠色植物存在較大差異。通常情況下，植物會把養(yǎng)分優(yōu)先分配給葉片，以提高光合效率、促進生物量積累，所以在大多數(shù)植物中，葉片養(yǎng)分濃度通常遠高于莖桿和根中的濃度（Tang et al.， 2018）。然而，在本試驗獨立生長的蒜頭果幼苗中，葉片N和P濃度與莖桿的接近，但明顯低于主根及側根的N、P濃度；而K濃度則在不同衰退程度的幼苗中表現(xiàn)出截然相反的趨勢。這可能與根部半寄生植物特有的生存策略及生理特性密切相關。一方面，與正常綠色植物優(yōu)先積累生物量、保持資源競爭優(yōu)勢的生存策略不同，根部半寄生植物在苗期通常有一個地上部分生長極為緩慢的階段（Li et al.， 2012; Cardona-Medina & Muriel Ruiz， 2015; Li et al.， 2019），以保障足夠的時間與寄主建立寄生關系，避免在成功建立寄生關系之前消耗過多養(yǎng)分。這在一定程度上解釋了蒜頭果幼苗在各組織間較為保守的N、P分配模式。另一方面，根部半寄生植物通常具有較高的蒸騰速率以保持從寄主獲取養(yǎng)分的驅動力（Press et al.， 1999），而較高的葉片K濃度是植物提升蒸騰速率的一種有效途徑（Li et al.， 2021）。由此看來，蒜頭果葉片中較高的K濃度是根部半寄生植物特有的生理適應策略。然而，K濃度在嚴重衰退的蒜頭果幼苗側根中顯著增加的生物學意義尚待研究。

3.2 幼苗衰退與組織淀粉含量變化

植物儲存在莖和根組織的淀粉在植株碳同化能力變差甚至是喪失后能維持植株的生長，在植物抵御環(huán)境脅迫過程中發(fā)揮重要作用（Johansson， 1993; Bollmark et al.， 1999; Dietze et al.， 2014; Li et al.， 2018）。根部半寄生植物檀香的幼苗淀粉含量與其生長發(fā)育緊密相關，當植株中淀粉含量低于一定水平時會導致幼苗死亡（張曉明，2015； Zhou et al.， 2020）。本研究也發(fā)現(xiàn)，蒜頭果植株的淀粉含量水平與植株衰退程度緊密相關，活力較好的幼苗中有充足的淀粉儲備，而活力嚴重衰退的幼苗中淀粉含量十分有限。蒜頭果種子顆粒大，富含多種營養(yǎng)成分（薛冰和邵志凌，2015； 李悅，2021）。在半年生幼苗膨大的莖基部和肉質根中觀察到大量淀粉顆粒，我們推測蒜頭果種子萌發(fā)后，種子中豐富的淀粉轉移到幼苗膨大的莖基部和根系中，以支持幼苗早期快速生長。植物通常會優(yōu)先使用新的碳，當植物受到脅迫或需求過大時才使用儲備的碳（Dietze et al.， 2014）。隨著苗齡增大，獨立生長的蒜頭果幼苗因自身根系吸收能力有限，N、P脅迫逐漸加劇，導致植株逐漸衰退，莖和根的淀粉含量也逐漸下降，說明這個過程中蒜頭果新合成的碳已經無法滿足生長需求，只能重新動員儲備淀粉以維持植株生長。Zhao等（2005）研究表明，缺N和缺P降低植物的凈光合速率，阻礙碳同化過程。當蒜頭果受到N脅迫時，其葉片的凈光合速率顯著下降（李悅，2021）。李雙喜等（2015）在針對根部半寄生植物檀香的施肥試驗中也發(fā)現(xiàn)，缺N處理中檀香幼苗葉片葉綠素含量顯著下降。本研究結果表明，在N、P脅迫下，植株中淀粉儲備水平與蒜頭果幼苗的生長狀態(tài)密切相關，充足的淀粉儲備使幼苗茁壯生長，而淀粉含量的下降則伴隨著幼苗的衰退死亡。

鑒于淀粉含量水平與蒜頭果幼苗受礦質養(yǎng)分脅迫的程度及植株活力水平密切相關，且淀粉含量水平的評估簡便易行，在蒜頭果大規(guī)模育苗造林過程中，通過對幼苗進行簡易的組織切片染色觀察即可快速判斷植株的淀粉含量狀況，進而判斷植株的衰退程度，可作為一種快速檢測蒜頭果幼苗活力的方法進行深入探討。根據本研究的觀察結果，蒜頭果幼苗莖桿中的淀粉含量普遍較低，各供試幼苗之間莖桿淀粉含量差異不明顯，因此不適合作為活力檢測的取樣部位；莖根交界處、根頂膨大處、主根及側根的淀粉含量在不同活力幼苗間差異均較為明顯，并且隨著幼苗活力的降低而降低，可以作為區(qū)分幼苗活力的取樣檢測部位。然而，考慮到不同取樣部位對幼苗的傷害程度不同，在莖根交界處、根頂膨大處、主根處對幼苗進行橫切造成的傷害比較致命（剪除地上部分），而僅取側根后幼苗相對完整，仍可繼續(xù)用于造林。并且從著色差異程度和檢測靈敏度來看，不同活力水平幼苗側根皮層的著色程度差異更為明顯，檢測靈敏度高于其他部位。因此，選取側根作為檢測部位是一種微創(chuàng)的取樣策略。后續(xù)需要對組織切片厚度、染色和脫色時間等進行深入研究和優(yōu)化，以期探討一種快速微創(chuàng)檢測蒜頭果幼苗活力的方法。

致謝 ?感謝云南云天化現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展有限公司的余浪先生在3種大量元素濃度測定中提供的幫助，感謝云南農業(yè)大學的趙艷瓊女士幫忙研磨樣品。

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（ 責任編輯 周翠鳴 ）

收稿日期： ??2023-06-04

基金項目： ??國家自然科學基金（31971536）； 中國科學院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員項目（2011276）； 云南省萬人計劃青年拔尖人才項目（YNWR-QNBJ-2018-092）。

第一作者： ?陳秋平（1996-），碩士研究生，研究方向為根際生態(tài)與植物多樣性保護，（E-mail）chenqiuping@ mail.kib.ac.cn。

* 通信作者： ??李愛榮，博士，研究員，主要從事根部半寄生植物的根際過程及其調控研究，（E-mail）airongli@ mail.kib.ac.cn。