紅錐扦插生根劑優(yōu)化

梁家祿 王凱 鄧萬強

摘要：為提高扦插育苗成活率，以紅錐超級苗為采穗母株，分析了紅錐扦插生根過程中插穗中內(nèi)源激素吲哚乙酸（IAA）、脫落酸（ABA）、赤霉素（GA）、玉米素苷（ZR）水平及16種生長調(diào)節(jié)劑處理下扦插育苗效果的變化。研究結(jié)果表明：在0～60 d扦插生根過程中，隨著扦插時間延長，IAA水平呈先上升后下降、GAs水平呈先下降后上升的趨勢，ABA水平在扦插15 d增加，而后在扦插30～60 d減少并保持在一個較為穩(wěn)定的水平，ZR無明顯變化。在以外源性類生長素物質(zhì)0～400 mg/L IAA、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）及0～200 mg/L GAs合成抑制劑多效唑（PBZ）、多效唑（DPC）組成的16種不同配比生根劑處理下，生根率差異顯著（0%～94.8%，P<0.05）。通過極差值（R）分析發(fā)現(xiàn)，DPC（32.3）〉NAA（28.5）〉IBA（25.6）〉PBZ（23.5）〉IAA（10.9）。扦插成活率與生根率無明顯相關(guān)性（R²：0.51，P>0.05），但與根條數(shù)呈顯著的正相關(guān)線性關(guān)系（R²：0.91，P<0.05）。穗條木質(zhì)化程度影響扦插育苗效果，相較初木質(zhì)化和木質(zhì)化穗條，半質(zhì)化穗條生根率、根條數(shù)、成活率變幅較小，并以200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC處理下扦插育苗效率最高（95.4%）。研究認為，以半木質(zhì)化穗條為插穗，200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC為生根劑，可獲得較好的紅錐扦插效果。

關(guān)鍵詞：紅錐；扦插；激素；生長調(diào)節(jié)劑；無性繁育

Optimization of rooting agent for Castanopsis hystrix?cutting

Liang Jialu、Wang Kai、Deng Wanqiang

（Zhaoqing Forestry Research Institute ??Zhaoqing ?Guangdong ?526000）

Abstract：In this experiment， the super seedlings ofCastanopsis hystrixwere used as the cutting mother plant， and the levels of endogenous hormones indole acetic acid （ IAA ）， abscisic acid （ ABA ）， gibberellin （ GA ） and zeatin （ ZR ） in the cuttings during the rooting process ofC.?hystrixcuttings were analyzed. Changes in the effect of cutting seedlings under the treatment of 16 growth regulators. The results showed that during the rooting process of 0 ～ 60 d cutting， with the extension of cutting time， the level of IAA increased first and then decreased， and the level of GAs decreased first and then increased. The level of ABA increased at 15 d of cutting， and then decreased and remained at a relatively stable level at 30～60 d of cutting， and there was no significant change in ZR. The rooting rate was significantly different （0%～94.8%，P<0.05） under 16 different ratios of rooting agents composed of exogenous auxin substances 0～400 mg/L IAA， naphthalene acetic acid （NAA）， indole butyric acid （IBA） and 0～200 mg/L GAs synthesis inhibitors paclobutrazol （PBZ） and paclobutrazol （DPC）. The range size （R） was expressed as?DPC （32.3）>NAA?（28.5）>IBA （25.6）>PBZ （23.5）>IAA （10.9）.?There was no significant correlation between cutting survival rate and rooting rate （R²： 0.51，?P>0.05 ）， but there was a significant positive correlation between cutting survival rate and root number （ R²： 0.91，P<0.05 ）. The lignification degree of cuttings affected the effect of cutting seedling. Compared with the initial lignification and lignification cuttings， the rooting rate， root number and survival rate of semi-primed cuttings were smaller， and the cutting seedling efficiency was the highest （95.4%） under the treatment of 200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC. The results showed that using semi-lignified cuttings as cuttings， 200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC as rooting agent， better cutting effect ofC.?hystrixcould be obtained.

Keywords：Castanopsis hystrix; Cuttings; Hormone; Rooting agent; Asexual breeding

紅錐（Castanopsis hystrix）木材紋理美觀、材質(zhì)優(yōu)良，是我國南方地區(qū)主要的鄉(xiāng)土造林用材樹種，其適生性強，目前在兩廣、福建、貴州、海南等省區(qū)廣泛推廣種植^[1]。從研究現(xiàn)狀來看，以往學者在種質(zhì)選育、人工林培育及生態(tài)功能等方面作了大量探究，審（認）定了一大批優(yōu)良品系，在造林尤其是混交林營建方面有了突破性進展，對我國林業(yè)經(jīng)濟與生態(tài)建設(shè)發(fā)揮著重要作用^[2-3]。但整體上看，在紅錐人工林發(fā)展中，由于紅錐造林主要以實生苗為主，林木遺傳分化差異明顯，林分質(zhì)量不高，林地生產(chǎn)力偏低，嚴重阻礙了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展^[4-6]。因此，進行紅錐林分高效培育很有必要。

良種良法是實現(xiàn)人工林科學集約經(jīng)營的前提與保障。通過無性快繁進行優(yōu)良種質(zhì)的繁育利用，為種苗良種化奠定了堅實的基礎(chǔ)^[7]。與農(nóng)作物相比，林木無性繁殖困難。究其原因，主要在于不定根形成方面的障礙。激素在生根過程中起到核心調(diào)控作用。大量研究表明，通過使用外源性生根劑，能影響內(nèi)源性激素水平，從而有效提升植物的生根能力。但從文獻報道來看，樹種、材料不同，生根劑類型、濃度均不同。生根劑的選擇一般主要有兩種方式，一是通過查閱文獻，參考類似研究結(jié)果進行篩選；二是依靠經(jīng)驗主義。兩種方法均存在隨機性與偶然性，尤其影響無性繁殖的影響因子眾多，導(dǎo)致生根穩(wěn)定性不高，重復(fù)效果差，且工作量較大、耗時長，進行生根劑優(yōu)化的難度較大。為此，本試驗以紅錐作為研究對象，基于生根過程中內(nèi)源性激素水平變化進行生根劑優(yōu)化，以期為紅錐優(yōu)良種質(zhì)高效無性繁育提供參考。

1.材料與方法

• 試驗材料

在紅錐人工林中通過五株優(yōu)勢木法選擇優(yōu)樹進行采種，然后按照常規(guī)育苗方法進行苗木培育。選擇超級苗作為采穗母株，以當年新抽的8～10 cm長、健壯無病蟲害穗條為試驗材料進行扦插。

1.2 試驗方法

1.2.1 內(nèi)源激素檢測

參考前人研究^[8]，以500 mg/L ABT1為生根劑，采用浸泡法，先將插穗用生根劑浸泡4 h后直接插于裝有黃泥基質(zhì)的無紡布容器育苗杯（規(guī)格：9 cm×15 cm）中。扦插在自然條件下的苗圃地進行，扦插后參照常規(guī)方法^[13]進行保濕、遮陰、防雨方面的苗木管理。然后分別于扦插后0、15、30、60 d取插穗基部1 cm位置作為檢測樣品，按照Wang等^[14]方法進行內(nèi)源性激素吲哚乙酸（IAA）、脫落酸（ABA）、赤霉素（GAs）、玉米素苷（ZR）水平的分析。按3個生物學重復(fù)進行取樣，每重復(fù)取樣約為2 g。苗圃地位于肇慶市德慶縣莫村鎮(zhèn)，地理位置112° 47' 15″E，23° 16' 02″N，氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，年均溫20℃，極端高溫39℃，極端低溫-3℃。

1.2.2 生根劑處理

以吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、多效唑（PBZ）、縮節(jié)胺（DPC）為生根劑，每種促根劑各設(shè)4個水平，見表1。采用正交設(shè)計方法，設(shè)置不同配比生根劑處理。每個處理4重復(fù)，每重復(fù)50株苗。扦插方法同1.2.1，在扦插60 d時統(tǒng)計各處理扦插生根插穗株數(shù)占扦插總株數(shù)的百分比。

1.2.3 生根劑優(yōu)化

以初半木質(zhì)化、半木質(zhì)化、木質(zhì)化當年新抽嫩枝為插穗，以1.2.2中生根率較高的幾種配比生根劑進行處理，分別統(tǒng)計各類型穗條扦插后的生根率、生根時間、根條數(shù)、成活率及育苗效率。其中，生根率統(tǒng)計方法同1.2.2，生根時間為扦插后≧50%插穗抽頂且出現(xiàn)根系穿杯的扦插天數(shù)，根條數(shù)為扦插3個月時平均單株根長度≧1 cm的根條數(shù)，成活率為扦插3個月時成活株數(shù)占生根總株數(shù)的百分比，育苗效率為生根率與成活率的乘積值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL軟件進行圖表制作及相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計利用SPSS19.0進行單因素方差分析及LSD多重比較。

2.結(jié)果與分析

2.1 插穗內(nèi)源激素水平變化

通過檢測發(fā)現(xiàn)，紅錐在0～60 d的扦插生根過程中，除玉米素苷（ZR）外，吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（Gas）、脫落酸（ABA）水平差異顯著（圖1）。其中，隨著扦插時間增加，IAA表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，GAs則與之相反，呈先下降后上升趨勢，ABA在扦插15 d時明顯上升，而后在扦插30～60 d時保持在一個相對較低且穩(wěn)定的水平。整體上看，相較ABA和ZR，IAA和GAs水平在紅錐扦插生根中的變幅較大，表明二者與紅錐生根能力密切相關(guān)。不定根誘導(dǎo)是扦插生根的關(guān)鍵，這說明在紅錐扦插15 d時的誘導(dǎo)不定根發(fā)生期，較高水平的IAA和較低水平的GAs利于紅錐扦插生根

2.2 生根劑對插穗生根的影響

通過外源生長調(diào)節(jié)劑添加能影響植物內(nèi)源激素水平變化^[11]。為實現(xiàn)對紅錐扦插生根過程中內(nèi)源性IAA、GAs調(diào)控，本試驗以外源性人工合成的生長素類物質(zhì)IAA、IBA、NAA及GAs生物合成抑制劑PBZ、DPC為生根劑，通過正交設(shè)計設(shè)置了16種不同配比生根劑處理（表2）。從不同生根劑處理下生根率變化來看，16種生根劑處理間差異達顯著水平（P<0.05）。其中，RA3處理（200 mg·L^-1NAA +200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC）下生根率最高，達94.8%，而未添加生根劑的對照處理（RA1）生根率為0。這表明，紅錐屬于生根困難的樹種，生根劑使用是誘導(dǎo)不定根形成的必要條件。從5種生根劑的極差分析結(jié)果來看，表現(xiàn)為DPC影響最大（R=32.3），其次是NAA（R=28.5）IBA（R=25.6）和PBZ（R=23.5），而IAA影響最小（R=10.9）。

圖2所示的生根劑效應(yīng)曲線表明，5種生根劑存在著明顯的劑效范圍。其中，3種生長素類生根劑中，NAA劑效作用較強，以100 mg·L^-1較低濃度處理下生根率較高，其次是IAA，在200 mg·L^-1處理下生根效果好，而IBA則以200～400 mg·L^-1較高濃度處理下的生根效果佳。類似地，對PBZ、DPC兩種GAs合成抑制劑而言，PBZ的劑效強度大于DPC，前者以50～100 mg·L^-1生根率高，后者則有濃度越高生根效果越好的趨勢，在200 mg·L^-1處理下生根率最大。

2.3 生根劑優(yōu)化

穗條木質(zhì)化程度影響著插穗生根能力^[10]。為優(yōu)化紅錐生根劑，以生根率相對較高，約為80%及以上的5種生根劑處理，即：RA3、RA4（400 mg·L^-1NAA+400 mg·L^-1IBA+200 mg·L^-1PBZ+200 mg·L^-1DPC）、RA10（200 mg·L^-1IAA+100 mg·L^-1NAA+400 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ）、RA11（200 mg·L^-1IAA+200 mg·L^-1NAA+50 mg·L^-1PBZ+200 mg·L^-1DPC）、RA14（400 mg·L^-1IAA+100 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+200 mg·L^-1DPC）進行不同木質(zhì)化程度穗條扦插生根效果綜合分析。由表3結(jié)果可知，穗條類型與生根劑對紅錐扦插生根率、生根時間、根條數(shù)及成活率均影響顯著（P<0.05）。從生根劑處理來看，RA3平均生根率最高（94.4%），而其余4種生根劑處理間生根率無顯著差異，變幅為79.9%～83.9%，這與表2研究結(jié)果是相吻合的，表明試驗結(jié)果是可靠的。但從生根時間、根條數(shù)及成活率指標來看，以RA4處理的生根時間最短，RA10處理下的根條數(shù)最多、成活率最高。從穗條類型來看，初木質(zhì)化穗條以RA3生根率最高，RA4生根時間最短，RA10根條數(shù)最多、成活率最高；半木質(zhì)化穗條以RA3生根率最高、根條數(shù)最多、成活率最高，以RA4生根時間最短；而木質(zhì)化穗條則以RA4處理下的各項生根指標表現(xiàn)最佳。說明，插穗木質(zhì)化程度不同，最適生根劑類型也不同。但整體上看，RA3和RA4處理下的生根效果較為穩(wěn)定，即200～400 mg·L^-1NAA+200～400 mg·L^-1IBA+100～200 mg·L^-1PBZ+100～200 mg·L^-1DPC最為適合紅錐扦插生根。

生根率是直接反映植物生根能力最為直接的指標，而成活率代表著扦插育苗成效，是生產(chǎn)中評價扦插育苗效果的關(guān)鍵經(jīng)濟指標^[15]。從上述分析結(jié)果可以看出，在生根劑及穗條類型影響下，生根率與根系質(zhì)量（根條數(shù)）、成活率變化趨勢不同。為探究與成活率關(guān)聯(lián)性密切的生根指標，對指標間線性相關(guān)性進行了分析。由圖3結(jié)果可知，生根率與成活率間線性相關(guān)性不顯著（R²=0.51，P>0.05），而根條數(shù)與成活率間線性相關(guān)性達顯著水平（R²=0.91，P<0.05）。表明，根系質(zhì)量是決定扦插育苗效果的重要指標。整體上看，初木質(zhì)化、半木質(zhì)化、木質(zhì)化穗條分別以RA10、RA3/RA10、RA4處理下的根條數(shù)最多，根質(zhì)量最好。

為系統(tǒng)、全面地進行生根劑優(yōu)化篩選，在兼顧生根率、成活率基礎(chǔ)上，對5種初選生根劑處理下不同類型穗條的扦插育苗效率進行了差異分析。圖4結(jié)果表明，RA4處理下生根率較高，但受初木質(zhì)化穗條較低的育苗效率影響，平均穗條育苗效率不高，僅為48.7%，而RA10生根率雖不及RA3 、RA4，但成活率較高（表3），平均育苗效率與RA3處理均處于最高水平，達69.0%～72.7%。綜上，RA3是最為適合紅錐扦插育苗生根劑。

3.結(jié)論與討論

誘導(dǎo)不定根分化與形成是扦插育苗成功的關(guān)鍵^[12]。研究表明，激素與不定根發(fā)生發(fā)育密切相關(guān)^[16]。本試驗研究結(jié)果表明，在紅錐扦插生根過程中，細胞分裂素玉米素苷（ZR）無明顯變化，但生長素（IAA）、赤霉素（GAs）及脫落酸（ABA）變幅較大。其中，IAA與GAs呈相反的變化趨勢。IAA作為植物不定根誘導(dǎo)中的核心調(diào)控激素，高水平IAA利于植物生根已是廣泛認知的^[17]。因此，筆者發(fā)現(xiàn)在紅錐扦插誘導(dǎo)根原基形成期（扦插15 d）和不定根發(fā)育期（扦插30 d），插穗中IAA水平大幅增加，而后在扦插60 d時的根形態(tài)建成期，IAA水平略有下降，但整體上仍高于扦插初始期（扦插0 d），這反映了高水平IAA利于紅錐扦插生根，這與以往研究是一致的。GAs具有與IAA相似生長功能，能促進細胞伸長生長，在解除休眠、促高生長發(fā)育應(yīng)用較廣，然而近年來，越來越多的研究表明，GAs對植物生根具有明顯的抑制性^{[11， 18]}。本試驗中在不定根原基誘導(dǎo)期，插穗中GAs水平顯著降低，而后從不定根發(fā)育至根形成期，GAs水平開始上升，表明了GAs在紅錐扦插時呈先抑后促的雙重作用。目前，已有關(guān)于GAs在植物不定根形成中發(fā)揮雙重作用的報道，一般認為與IAA間的激素協(xié)同與串擾作用有關(guān)，即：IAA水平高時，GAs保持在較低水平，利于不定根誘導(dǎo)^[16]。這解釋了，在紅錐扦插初期，IAA水平升高，而GAs水平下降的原因。但在扦插后期，水平升高的GAs可能與GAs促進細胞伸長，加快根發(fā)育的作用有關(guān)，這有待后期進一步驗證。

為探究IAA、GAs對紅錐扦插生根的影響，以外源性生長素類物質(zhì)IAA、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）及GAs生物合成抑制劑多效唑（PBZ）、縮節(jié)胺（DPC）5種生長調(diào)節(jié)劑為生根劑進行了扦插。研究發(fā)現(xiàn)，生根劑不同，劑效作用、劑效強度也不同^{[9， 11]}。其中，5種生根劑中以NAA、DPC對生根率的影響最大，反映了NAA、DPC可作為今后紅錐扦插育苗中的兩種重要生長調(diào)節(jié)劑。在劑效范圍研究中，筆者發(fā)現(xiàn)，各生根劑最適處理濃度完全不同，生長素類物質(zhì)表現(xiàn)為NAA>IAA>IBA，GAs抑制劑則為PBZ>DPC。相較IAA、IBA，NAA較強的生物活性已得到證實，因而通常較低濃度NAA更利于植物生根^[9]，在本研究0～400 mg/L供試濃度中，相較200～400 mg/L濃度，100 mg/L處理下的生根率是最高的。本試驗通過正交設(shè)計設(shè)置了16處生根劑處理，其中RA3處理（200 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC）下的生根率高達94.4%。筆者注意到，以初木質(zhì)化穗條進行扦插時，生根率仍保持在較高水平（96.3%），但扦插3個月后的成活率卻僅為55.8%，這是否與RA3處理中較高濃度的NAA（200 mg·L^-1）有關(guān)？以往研究表明，高濃度NAA易導(dǎo)致根莖基部愈傷組織過于發(fā)達，從而致使后期發(fā)育中易發(fā)生根莖腐爛而死亡^[9]。在紅錐扦插中，以RA3為生根劑進行初木質(zhì)化穗條扦插時，穗條基部膨大尤為明顯，在扦插30 d后穗條死亡數(shù)增多，這可能與高濃度NAA導(dǎo)致根莖愈傷化嚴重，成活困難有關(guān)。將紅錐扦插中關(guān)鍵活性生根劑NAA降為100 mg·L^-1可能更適于紅錐幼嫩枝扦插，下一步擬進一步完善生根劑方案。PBZ、DPC的劑效作用主要是通過影響GAs合成代謝酶活性來實現(xiàn)的^[19-20]。GAs合成代謝復(fù)雜，目前已知的GA有136種，亞細胞水平不同，其對應(yīng)的功能性合成代謝酶也不同^[21]。研究表明，PBZ抑制的GAs合成代謝酶種類明顯多于DPC。本試驗中PBZ的劑效強度大于DPC，可能與PBZ處理下響應(yīng)的GAs合成代謝酶有關(guān)，這需要從生理生化、代謝組及蛋白水平來進一步研究。

在科學研究中，生根率是評價植物扦插效果的一個重要指標。然而，從生產(chǎn)實踐來看，成活率高低才是反映扦插育苗成效的關(guān)鍵指標。本研究通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，生根率與成活率間的相關(guān)性較低，而根條數(shù)與成活率呈顯著的正相關(guān)線性關(guān)系，表明在提升生根率的基礎(chǔ)上，保障育苗根系質(zhì)量，才是提高扦插育苗效果的根本與前提。本試驗中生根劑類型影響著扦插生根能力，在RA3、RA4、RA10、RA11、RA14四種初選的生根劑處理下，初木質(zhì)化穗條生根率為77.6%～96.3%、根條數(shù)1.6～5.7、成活率13.2%～89.5%，半木質(zhì)化穗條生根率為80.5%～97.5%、根條數(shù)2.7～6.8、成活率54.2%～97.8%，木質(zhì)化穗條生根率64.9%～93.5%、根條數(shù)1.1～6.2、成活率8.2%～94.4%。整體上看，半木質(zhì)化穗條的各項生根指標的變幅相對較小，從育苗成本考慮，建議今后紅錐扦插以半木質(zhì)化穗條為主。

綜上所述，生根劑類型影響紅錐扦插育苗效果，以200 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC是較為適合紅錐扦插生根劑。

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