外源GA_4/7對紅松提早結實影響

摘要：紅松具有很長的營養(yǎng)生長階段，為了促進紅松營養(yǎng)生長向生殖生長轉化，提早提前結實，本研究在遼寧省草河口15年紅松林場內里，從2015年7月12日到9月初，利用不同濃度的GA4/7莖干輸液方式注入紅松樹體莖干內。結果表明：7月12日GA4/7靜點注射樹體25mg 株-1GA4/7對15年紅松實生樹提前促進結實作用，較對照提前提高20%，其他時間效果不明顯。GA4/7使用促進了紅松提前結實，雖然效果微小，但至少指明了方向。

關鍵詞：紅松；GA4/7；植物激素; 營養(yǎng)生長；生殖生長;結實

Exogenous GA4/7 effect on the early strengthening of Pinus koraiensis

Liu dianhui，han ruilong， Xue tianyu ，Shi Shaolin

（1.School of Life Sciences and A＆F，Qiqihar University Qiqihar 161006; ）

Abstract： Korean pine has a long vegetative growth stage. In order to promote the transformation of vegetative growth of Korean pine to reproductive growth and make early growth， the red pinGn97mcCqC6foe7kj1+AavA==e trunk was injected with GA4/7 stem infusion method for 15 years in Caohekou， Liaoning Province from July 12 to early September 2015. The results showed that 25mg strain， static-1 GA4/7injected into GA4/7on July 12 promoted the fruiting effect of 15 years， which increased by 20% earlier than the control， and the effect of the results was not obvious in other times. GA4/7promoted the red pine early strong， although small effect， but at least indicated the direction.

Key words：Pinus koraiensis;GA4/7;plant hormones；vegetative growth；reproductive growth；fruiting.

基金項目：黑龍江省基金（HL2021C082）

第一作者：劉殿輝，高級實驗師，研究方向：森林培育

通訊作者：史紹林，博士，副教授，研究方向：森林培育

E-mail：

紅松（Pinus koraiensis）是溫帶地帶性頂極群落闊葉紅松林的建群種。是我國及東亞地區(qū)極其重要的優(yōu)質珍貴用材樹種和堅果樹種。紅松具有很長的營養(yǎng)生長階段。在育種研究中，對于那些處于長期營養(yǎng)生長（非開花期）的樹種，通過改變生長環(huán)境、改變生長方式（如嫁接）、或刺激開花的方式來縮短營養(yǎng)生長期，增加單位時間內的遺傳增益，減少樹木幼齡期的長度[1，2]。同樣，紅松雌球果的發(fā)育經歷超過了三個生長季節(jié)。在這么長的生長發(fā)育期內，除了受自身遺傳因子的決定外，外部如溫度、光照、水分等諸多因子也以不同方式綜合影響著雌球果的的生長發(fā)育。植物內源激素對環(huán)境條件改變響應的靈敏性及在植物生命活動中起著重要的調節(jié)功能[3，4]，為了獲得提前結實或者增加結實，目前關于紅松已經有多種增加結實的措施[5-7]，其中也有利用植物激素提前結實、增加雌球果的試驗措施。某些研究已經證明外源生長調節(jié)劑能夠增加雌花及球果的的數(shù)量[8，9]，但是眾多的結果不理想、不一致，目前沒有公開的文獻表明推廣使用何種激素有效，對于到底哪種生長調節(jié)劑、多大劑量能促進提前結實，具體在什么時間使用外源生長調節(jié)劑，其機理尚無突破性進展。我們之前的研究發(fā)現(xiàn)成熟紅松不同部位頂芽內源激素在紅松花芽分化期間（7月中旬至8月中旬）波動最為活躍，我們推測不同部位枝條頂芽內源激素劇烈的變化與紅松花芽分化有關，若在這時間段進行人工調控，使用外源植物生長調節(jié)劑來促進紅松營養(yǎng)生長與生殖生長的轉化、增加結實可能是最有效的。

長期以來，赤霉素一直被人們認為是促進植物開花的關鍵信號——“開花素”赤霉素能夠整合多種內源和外源信號傳遞途徑，共同調控從營養(yǎng)生長向生殖生長的轉變[10]。國外研究發(fā)現(xiàn)，在赤霉素中缺少極性的GA4、GA7等比多極性的GA3、GA更有效[11，13]。我們在總結前人在其他針葉樹基礎上，利用GA4/7，采用樹體輸液法，嘗試促進紅松提前開花結實，本研究的目的是探討通過外源生長調節(jié)GA4/7的外施，促進紅松從營養(yǎng)生長向生殖生長轉化，增加結實。因此研究目的有：1）外源GA4/7能否促進紅松開花結實，2）外源GA4/7能否增加紅松結實量。

1材料與方法

1.1試驗設置與方法

試驗區(qū)位于遼寧省草河口林場小龍爪溝南坡中部，坡度大約20度。紅松樹齡15年，純林，造林密度4m×4m，成條狀從坡底到坡頂栽植，個別開始結實（＜3%）。

隨機在樣地中選擇大小基本一致的15年生實生苗進行莖干樹體輸液試驗，試驗紅松樹胸徑為70±13 mm。生長調節(jié)劑用50 mg·L-1、500 mg·L-1、5000mg·L-1含量的GA4/7。GA4/7 購自浙江錢江生物化學股份有限公司，GA4/7 混合物純度

92.3%，GA4和 GA7的質量比約為 1.4：1，GA4/7用少量的75%乙醇溶解后用蒸餾水稀釋至所需倍數(shù)，從2015年7月12日開始，試驗分4次，每隔2周，選擇晴朗的天氣進行，每個試驗10個重復。每袋溶液為500ml（即每袋含GA4/7含量分別為25mg 、250mg、2500mg），使用專用樹體輸液器將配制好的溶液輸入樹體，營養(yǎng)吊袋與軟管相連，每根軟管下面兩個插口，在樹干中部45度角向下用電鉆鉆6mm直徑的小孔，小孔深度約5cm-6cm（圖1）生長調節(jié)劑液流速按照500ml·12h-1的標準進行。輸入液體后觀察輸液孔3min-5min，觀察是否有積液滲出，無積液現(xiàn)象方可離開，當液體輸完后關閉輸液器開關，拔出針頭，用糊狀面粉封住孔口。

1.2 數(shù)據分析

計數(shù)資料以頻率進行描述，采用X2檢驗分析。非連續(xù)變量相關性分析采用 Spearman 分析法，P＜0.05 表示差異有統(tǒng)計學意義。

2.結果與分析

外施生長調節(jié)劑后，第二年秋通過最直觀的觀察小球果的方法觀測，觀測內容為分兩部分：一是外源GA4/7能否縮短林分結實，二是外源GA4/7能否否增加林分結實數(shù)量。

2.1外源GA4+7對紅松提前結實的影響

不同時間、不同含量GA4/7對紅松提前結實率影響復雜（表1）。7 月 12 日最有效。

經過χ2分層卡方檢驗（表2），7月12日用GA4/7溶液樹體注射時，不同含量GA4/7之間差異顯著（p=0.014＜0.05）。當注射含量25mg時對提前結實最有效，結實率為70%，而注射含量250mg時結實率40%，對照中結實率為40%，注射含量2500mg時結實率0%。8月3日用GA4/7溶液樹體注射時，不同含量GA4/7之間差異不顯著（p=0.06＞0.05）。當注射含量25mg時結實率為50%，注射含量250mg時結實率30%，對照中結實率為40%，而注射含量2500mg時同樣結實率0%。8月15日時，不同含量GA4/7之間差異不顯著（p=0.939＞0.05）。當注射含量25mg時結實率為50%，而注射含量250mg時結實率40%，照中結實率為40%，注射含量500mg時結實率同樣0%。9月1日時，不同含量GA4/7之間差異不顯著（P=0.226＞0.05）。當注射含量25mg時結實率為40%，注射含量250mg時結實率40%，對照中結實率為40%，而注射含量500mg時結實率10%。

因此，7月12日用GA4/7溶液樹體注射時，注射GA4/7含量為25mg能促進結實，較對照提高30%的比率，相反，GA4/7含量為500mg株時結實率為0-10%之間，較對照大大降級，可能過量GA4/7可能逆轉紅松營養(yǎng)生長向生殖生長的轉化。

表2卡方檢驗結果

2.2外源GA4+7對紅松結實量的影響

不同時間、不同含量GA4/7對紅松增加結實量情況葉比較復雜（表3）。不同時間注射GA4/7對結實量差異不顯著（P＞0.05），不同含量GA4/7對結實量差異顯著（P＜0.05），時間、含量兩變量交互作用對結實量差異不顯著（P＞0.05），對照平均單株產雌球果1.3個，產雌球果最多的是8月15日，使用25mgGA4/7時平均單株產雌球果4.4個，其次是8月3日，使用25mgGA4/7時平均單株產雌球果3.1個，再次才是7月12日，使用25mgGA4/7時平均單株產雌球果2.3個，產雌球果最少的為250mg GA4/7時，產雌球果量為0，單株產量中，8月15日注射的有1單株產雌球果14個，8月3日注射的1單株產雌球果12個。因此由于單株變異量太大，結實量無統(tǒng)計學意義，下次應在改進激素配方技術上加大試驗次數(shù)增加樣本數(shù)量。

表3：GA4/7對紅松增加結實量情況

3結論與討論：

縮短結實周期、提高種子產量的傳統(tǒng)方法包括對母樹的生理條件進行處理，從而促進開花。物理措施主要包括對地上部分進行截頂、修枝、剪短、刻芽、拉枝或對地下部分修剪、滴灌、施肥、限制等，也有些通過綜合管理以增強每個處理的效果[12]。

另外一種重要方法為使用外源激素。植物生長調節(jié)劑（PGRs）是誘導球果最顯著的方法，因其高效、實用而受到科學研究者和林業(yè)管理者的青睞。Pharis[13]發(fā)現(xiàn)缺乏極性的GA4、GA7、GA9等更有利于雌球花的誘導。目前國內外在有些針葉樹種上使用GA4、GA7有效的促進了雌球花的增加或者提前結實[14，15]，但是，在有些針葉樹種中發(fā)現(xiàn)GA4或GA7是無效的[16]，而其他研究人員[13]在同一物種中觀察到GA 4/7的積極作用。這可能是由于使用不當或在不適當?shù)陌l(fā)展階段使用，或者生長調節(jié)劑含量不當造成。激素對雌花或雄花花芽分化的刺激可能不僅取決于處理的類型，而且取決于處理時花芽的發(fā)育階段。相同的處理方法在不同的時間可能會產生不同的結果[16]。確定正確的應用時間首先要確定哪一種階段對PGR處理最敏感，然而激素在性別決定中的作用機制卻知之甚少[17]。有少數(shù)研究為植物生長調節(jié)劑的外源應用提供了證據[17-18]。無論是雌球果芽還是雄球果芽，都是在初春或初夏的長芽內萌發(fā)的，但在這個階段很難區(qū)分。使其在性別決定之前完成，花芽潛在分生組織之中[22-24]。對于許多針葉樹來說，GA4/7似乎只有在可見芽分化之前才會促進雌球花，但過早的只會產生雄球花，我們在前人研究基礎上從7月中旬開始試驗，我們的試驗中發(fā)現(xiàn)在4次樹體輸液法注射試驗中，只有7月12日對提前結實有效。這與之前的研究相符[22-24]。

PGRs的應用方法有葉面噴施、打頂、膏體、芽注射等，這種方法的優(yōu)點一是需要小劑量的GA4/7，因為GA4/7價格比較貴，最少劑量能降低單株注射成本，才可能在以后林業(yè)生產中應用推廣，二是相比針葉噴施可最大限度的減少PGRs對環(huán)境的污染。我們使用樹體輸液法注射紅松時發(fā)現(xiàn)只有25mg GA4/7對促進紅松提前結實有效，盡管這種增長范圍不大，但至少是相對最有效的。我們發(fā)現(xiàn)當使用500mg GA4/7時處于轉化期的紅松基本全部未結實，可能高濃度的GA4/7抑制了紅松雌花芽的生長甚至有可能抑制了紅松營養(yǎng)生長向生殖生長的轉化。因此我們認為應用GA4/7的總量必須根據提前根據樹體大小來確定外源GA4/7含量或濃度，這是促進雌芽誘導成功的關鍵因素之一。

之前的研究中，少數(shù)研究集中在高產量和低產量克隆體之間的內在生理差異[19-20]。我們的研究中發(fā)現(xiàn)紅松單株結實在0—14個之間，結實數(shù)量差異巨大，因此在用χ2統(tǒng)計結實量時受到影響而導致異常的統(tǒng)計學結果。在今后的研究中應從內源激素角度分析高產量和低產量無性系之間的差異，為穩(wěn)定高產的紅松堅果林培育提供幫助。我們利用GA4/7的促進了紅松提前結實，雖然效果微小，但至少指明了方向。我們之前的研究中發(fā)現(xiàn)紅松中iPA/ZR在紅松營養(yǎng)生長與生殖生長轉化中具有特殊意義，iPA/ZR可作為判斷紅松營養(yǎng)生長向生殖轉化的標志[25]。今后的研究中我們將繼續(xù)優(yōu)化外源PGRs，整合GA4/7和ZR型細胞分裂素等多種生長調節(jié)劑促進紅松提前結實。

結論

從7月中旬到9月末，研究外源生長調節(jié)GA4/7對紅松促進雌球果提前結實和提高種子產量的作用，結果表明：只有7月12日，樹體靜點注射25mg 株-1GA4/7對15年紅松實生樹提前促進結實作用，較對照提前提高20%的比率，其他時間無效。相反，500mg株-1GA4/7時結實率為0-10%之間，大大低于對照。雖然GA4/7效果微小，但為生長調節(jié)劑促進紅松提前結實指明了方向。

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