红锥嫩枝扦插生根过程中营养物质的变化

郝海坤　王旭军　曹艳云等

摘要：从一年生红锥（Castanopsis hystix）母株上剪取嫩枝作插穗，研究其扦插生根过程中营养物质含量的变化。结果表明，红锥嫩枝扦插生根过程中插穗基部的可溶性糖含量呈升高-降低的变化趋势，淀粉含量呈降低-升高-降低的的变化趋势，蛋白质含量呈缓慢升高-急剧降低-急剧升高的变化趋势，氮素含量呈缓慢上升的变化趋势，C/N呈下降-上升-下降的变化趋势。红锥插穗扦插后0～18 d是生根的重要时期，愈伤组织和不定根原始体的诱导都在这一阶段进行，叶面喷施适量的蔗糖可促进根原始体的形成。

关键词：红锥（Castanopsis hystix）；嫩枝扦插；生根；营养物质

中图分类号：S792.17；S615 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）19-4749-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.19.023

Absract：Castanopsis hystrix softwoods were used as material to study the changes of nutrients contents in its rooting process of cutting. The results showed that， during the rooting process of C. hystrix softwood cutting， in the base of cutting slips， the soluble sugar content changed with the changing trend of increasing first and then decreasing， and the starch content descended first and then ascended and descended at last. The protein content slowly increased first and then sharply decreasing and sharply increasing in the end. The N content slowly increased. The C/N ratio decreased first and then increased and decreased at last. Its the important period of cutting slips rooting in 0～18 d after cutting. Callus and adventitious root primitive body would be induced， the growth of adventitious root primitive body could be promoted by spray saccharose in the meantime.

Key words： Castanopsis hystrix； softwoods cutting； rooting； nutrient

红锥（Castanopsis hystix）为壳斗科（Fagaceae）栲属（Castanopsis）常绿乔木，是高效多用途树种。红锥结实受气候影响，大小年现象明显[1，2]，果实成熟后若采收不及时，易受象实虫钻蛀和老鼠危害，红锥种子属顽拗型种子，易因失水干燥而丧失发芽力，极不耐贮藏，这些都影响了红锥的良种培育和推广。只有进行无性繁殖才能较好地解决这些问题，而扦插繁殖因周期短、技术设备简单、成本低在林木育种中得到广泛应用。嫩枝扦插由于是取伐桩基部萌条作插穗，插穗生理年龄较小，扦插较易成活。关于树木扦插繁殖的研究主要集中在两个方面，一是提高插穗成活率的技术措施，红锥嫩枝扦插已有国家发明专利和报道[3]，二是扦插生根机理，但红锥尚未见这方面的报道。

插穗不定根的形成需要大量营养物质的参与，粗壮、营养状况良好的插穗更易于生根。碳水化合物和氮素化合物不但是插穗生根前维持其生长的重要能源，也是生根过程中能量的来源。研究表明，插穗中的可溶性糖和氮素含量丰富有利于生根[4，5]，C/N（可溶性总糖与淀粉之和/总氮）比值高的插穗更容易生根[6-9]。可溶性蛋白质与植物的形态发生有关，其有调节细胞生长和分化的功能，又是细胞原生质的主要组成部分，而且贮藏蛋白是植物生长发育必需的物质。为此，于2013年7月进行了红锥嫩枝扦插试验，研究其生根过程中插穗可溶性糖、淀粉、全氮、C/N和可溶性蛋白质等营养物质的变化，以探明插穗营养物质对红锥不定根形成的响应，为红锥高效扦插繁殖利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在广西林业科学研究院苗圃内进行。往年的试验结果表明，南宁市7～8月积温最大，红锥扦插生根最快，生根率最高，不作处理的插穗生根率比经过激素处理的要高，所以选择7月进行本次试验。2013年7月14日从一年生母株上选取生长健壮、长15～20 cm、顶芽转绿的半木质化枝条作插穗。

1.2 方法

剪取插穗后，将插穗基部重新修剪一次，使剪口呈楔形，剪除基部2～3 cm以下的叶片，修剪好的插穗置于清水中，待全部插穗修剪完毕，把插穗从清水中捞出，滴干水，基部用敌克松1 000倍稀释液浸泡10 min，然后扦插在以黄心土作基质的容器杯里，浇透水后，喷多菌灵800倍稀释液，覆盖塑料薄膜，再在薄膜上面盖80%遮光度的遮阳网。扦插后每隔3 d进行1次外部形态观察，分别记录愈伤组织出现期、不定根出现期和发生的部位。

扦插后定期抽取插穗进行试验，取样时间分别是插后第0、6、9、12、15、18、21、23天（第23天取的是不定根已突破表皮的插穗），共取样8次，每次取50株插穗。取样后立即放入冰盒带回实验室，用蒸馏水洗净，滤纸吸干，剥取插穗基部2 cm以下的皮部剪碎（第23天的插穗先去掉不定根再剥取皮部），称取样品，每份0.15 g左右，每个指标测定3份样品。将称好的样品用液氮速冻30 min，最后置于-80 ℃超低温冰箱保存。11月从超低温冰箱中取出样品进行营养物质含量测定。可溶性糖和淀粉含量的测定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮兰G-250法，总氮含量的测定采用凯氏定氮法。

1.3 数据处理与分析

数据分析中的汇总和多重比较（S-N-K法）均使用统计分析软件SPSS 19.0完成。

2 结果与分析

2.1 红锥插穗外部形态观察

红锥在扦插后第9天插穗基部表皮出现唇形突起的皮孔，第12天插穗切口开始出现乳白色愈伤组织，第15天不定根开始从插穗基部突破皮层，第21天插穗基部皮孔非常发达，第23天生根率达16.1%，第42天生根率达87.2%，第60天生根基本结束，生根率达92.5%。

切口基部愈伤组织极度发达，膨大堆积的插穗极少有不定根生成，或只生成1条细弱的不定根，受到触碰极易脱落；不定根生成较早、较多的插穗只有少许的愈伤组织；不定根可在插穗基部2.0 cm范围内发生，绝大多数发生在基部1.0 cm范围内，一般有2～7条根。在不定根突破皮层以前，插穗没有抽生新芽。

2.2 可溶性糖和淀粉含量的变化

红锥嫩枝扦插后可溶性糖含量先升高后降低。0～12 d可溶性糖含量维持在一个比较稳定的水平，12 d后快速上升，18 d达到峰值，18 d后快速下降（图1）。多重比较可知，扦插后第15天可溶性糖含量极显著高于15 d以前，18 d极显著高于15 d以前和21 d以后， 23 d不定根突破表皮时，含量与21 d没有显著差异。

淀粉含量在扦插后先降低后升高，最后又降低，变化幅度小于可溶性糖。0～12 d淀粉含量缓慢下降，与可溶性糖含量的变化刚好相反，12 d跌至谷值，12 d后缓慢上升，18 d达到一个较高值后又开始下降（图2）。多重比较可知，扦插后12 d淀粉含量极显著低于0 d和23 d的。

插穗扦插后0～12 d细胞脱分化，愈伤组织开始形成，细胞呼吸作用增强，这些都需要消耗大量的营养物质，这时可溶性糖含量能保持在相对稳定的水平，是由于此时淀粉水解酶活性明显增强，淀粉被淀粉酶水解为可溶性糖[10]，从而补充原有可溶性糖的消耗。扦插后12～18 d，插穗上叶片贮藏的营养物质向下转移[11]，叶片逐渐恢复光合作用[10]，愈伤组织大量形成，能够吸收水分和营养，所以淀粉含量出现回升态势，可溶性糖则继续上升，直至达到高峰，为不定根原始体的诱导和不定根的形成提供充足的能量。大量不定根产生后，消耗大量的可溶性糖，可溶性糖含量快速下降至接近扦插前的水平，并在不定根突破表皮后基本保持不变，这与前人[12-14]的研究结果一致。

2.3 可溶性蛋白质含量的变化

红锥嫩枝扦插后可溶性蛋白质含量先升高后下降，最后又升高。0～12 d内维持在一个比较稳定的水平，12 d后快速上升，15 d达到峰值，15 d后急速下降， 18 d跌至谷值，18 d后又急速上升，21 d后基本保持不变（图3）。多重比较可知，扦插后15 d可溶性蛋白质含量极显著高于9、18、21和23 d，18 d的可溶性蛋白质含量最低，极显著低于其他时间。

虽然可溶性蛋白质只占蛋白质的一部分，但是不定根形成过程能吸收利用的主要是可溶性蛋白质，它是细胞原生质的主要组成成分，同时具有调节细胞生长和分化的功能。红锥嫩枝扦插前期蛋白质含量变化较小，且有一个积累过程，可能是插穗利用自身含有的物质合成少量的可溶性蛋白质[11]，之后愈伤组织和根原始体的发生和发育都需要大量的蛋白质参与，蛋白质含量快速下降，生根后期随着对蛋白质的消耗减少，蛋白质含量逐渐回升至接近扦插前的水平，并且在不定根突破表皮后仍保持不变，可见插穗自身能够调节可溶性蛋白质含量维持在一个相对稳定的水平。

2.4 全氮含量和C/N的变化

红锥嫩枝扦插后全氮含量呈逐渐升高的变化趋势，变化幅度小于可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白质[15，16]。0～15 d内维持在一个比较稳定的水平，15 d后开始上升，23 d达到高峰（图4）。多重比较可知，扦插后23 d的全氮含量最高，极显著高于0～15 d和23 d，其次是18 d。

红锥插穗在生根过程中全氮含量总体呈上升趋势，与山杏和较易生根型日本落叶松无性系相同[15，17]，生根前期变化不大，生根后期上升明显，并在不定根突破表皮后达到高峰。多数研究认为，插穗在生根过程中全氮含量总体呈降低趋势，低氮条件更有利于插穗生根，而利用生长激素处理插穗能够降低全氮含量，提高扦插生根率[8，15，16，18，19]。但是敖红等[5]对长白落叶松的研究结果是氮素含量丰富有利于生根，张芹等[20]的研究也认为在一定范围内全氮含量愈高对生根愈有利。根原始体的发端和生长需要氮素合成核酸和蛋白质，所以插穗内必须保持一定水平的氮素含量才能顺利生根，有研究者提出了最低氮素临界水平的概念[9，16]，即低于临界水平根原始体发端受到抑制，此时如增加氮素供应可促进生根。

红锥嫩枝扦插后C/N先降低后升高，最后又降低[19，21]。0～12 d缓慢下降，12 d达到谷值，之后又缓慢上升，18 d达到小峰值后又快速下降（图5）。多重比较可知，扦插0 d和18 d C/N最高，显著高于6 d、9 d、12 d、21 d和23 d；23 d的C/N最低；12 d的C/N显著低于0 d、15 d和18 d。

红锥插穗C/N在扦插前最高，其次是在扦插后18 d，在不定根突破表皮后最低，其次是在扦插后12 d，可见扦插后12 d和18 d是两个关键的时间点，12 d以前主要是愈伤组织和不定根原始体的诱导，12～18 d主要是不定根的形成和伸长，18 d以后不定根突破表皮。在不定根突破表皮后C/N降至最低的主要原因是此时插穗基部的可溶性糖和淀粉含量均比较低，而全氮含量却是最高的。有研究表明C/N高有利于插条生根[9，15，18，21]，但是也有研究认为C/N在一定程度上可以反映生根率的高低，但不能完全作为生根难易的指标[5，17]。可见C/N与不定根生成的关系十分复杂，有待进一步研究。

3 小结与讨论

红锥嫩枝扦插生根过程中插穗基部的可溶性糖含量呈升高-降低的变化趋势，淀粉含量呈降低-升高-降低的的变化趋势，蛋白质含量呈缓慢升高-急剧降低-急剧升高的变化趋势，氮素含量呈缓慢上升的变化趋势，C/N呈下降-上升-下降的变化趋势。

红锥插穗扦插后0～18 d是生根的重要时期，愈伤组织和不定根原始体的诱导都在这一阶段进行，这一过程需要消耗大量的营养物质，而插穗在生根以前无法从土壤中吸收营养，所以培养健壮的插穗是提高扦插成活率的第一要素。可溶性糖是生根必需的主要营养物质，淀粉是植物组织自身的储藏物质，在不定根的形成过程中水解形成可溶性糖，供给生根所需的营养和能量[9]。在插后18 d以前，叶面喷施适量的蔗糖可促进根原始体的形成，在18 d以后，叶面喷施适量的尿素或其他氮肥有利于不定根的生成和伸长。在插穗生根过程中，插穗上叶片的营养物质也可以转移到插穗基部的韧皮部[11]， 很好地补充不定根生成过程中对营养物质的消耗，同时叶片还能恢复光合作用，制造养分，所以扦插时插穗适当保留叶片有利于生根。

多年的扦插试验表明，在7月进行扦插，即使用清水处理的插穗也能获得92%以上的生根率，比使用外源激素处理的插穗生根率稍高一些，可能是因为适宜的生长温度有利于插穗体内淀粉酶活力增强，加快储藏的淀粉向可溶性糖的转化速度，同时插穗的内源激素水平和各种酶活性也比较高，另外红锥插穗在生根前基本不抽生新芽，对营养的消耗降低到最低水平。多数研究[8，15，16，19]表明，经过外源激素的处理，插穗内的可溶性糖和蛋白质含量明显高于对照，淀粉和全氮含量明显低于对照。王小玲等[16]的研究认为，四倍体刺槐经过IBA处理的插穗可溶性糖含量达到高峰的时间较对照明显提早，淀粉含量下降的速度大于对照。在不同的时间扦插红锥，外源激素对插穗不定根的生成影响如何，应该如何使用外源激素促进红锥插穗生根，还有待进一步研究。

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