倒置嫁接对板栗愈伤组织导管分子特性的影响

纪立莹，张京政，王同坤，齐永顺

(河北科技师范学院园艺科技学院 河北省板栗工程技术研究中心，河北 秦皇岛，066600)

倒置嫁接对板栗愈伤组织导管分子特性的影响

纪立莹，张京政，王同坤，齐永顺*

(河北科技师范学院园艺科技学院 河北省板栗工程技术研究中心，河北 秦皇岛，066600)

以正置嫁接板栗愈伤组织为对照，采用组织离析法、显微照相技术与生物计量统计法，研究了倒置嫁接板栗愈伤组织导管的大小、端壁斜度和具尾情况。结果表明：板栗愈伤组织中含有多种类型的导管，不同类型的导管分子在倒置嫁接、正置嫁接中所占比例不同；倒置嫁接愈伤组织导管长度小、直径小、两端倾斜度大、两端具尾比例高于正置嫁接。

嫁接；板栗；愈伤组织；导管分子

在板栗嫁接技术逐步取代实生繁殖技术的今天，越来越多的人研究嫁接愈伤组织的形成，为了研究方便，人为地将嫁接后愈合过程分为4或5个阶段[1，2]。分析以上2种划分方法，实质都是愈伤组织的产生、连接，维管束桥的形成与分化，砧、穗输导组织的连通[3]。一般认为，成功的嫁接必须有维管束的连接，而在砧穗原形成层向内分化木质部的同时，木质部中出现导管[1]。导管出现意义重大，它把砧穗用来运输水分、矿物质的通道连接起来，使接穗可以获得足够营养物质，健康的生长。因此嫁接后愈伤组织内的导管格局，可以说明砧穗之间水分、矿物质的运输情况。利用传统的嫁接方法改接低产大树，嫁接后板栗开张角度小，长势过旺；而板栗是外围结果[4]，板栗长势过旺容易使结果部位向外移，内膛空虚，出现郁闭现象[5～7]，降低产量。笔者采用板栗倒置嫁接后，发现其生长势有明显变化，为此试验研究其嫁接后愈伤组织中分化的导管分子的情况，探讨板栗倒置嫁接后长势改变的解剖学机理，为板栗倒置嫁接技术的推广应用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 嫁接方法

试验在河北科技师范学院板栗栽培基地进行。砧木为3年生‘燕龙’实生苗，接穗为1年生‘燕龙’营养枝。2014年4月20日进行嫁接试验，分为正置嫁接和倒置嫁接，前者为传统的插皮腹接，后者是在砧木上削倒T型，接穗从下往上插。待嫁接成活后，6月15日解开绑扎条将砧、穗和嫁接愈合部位愈伤距愈伤部5 cm处剪下，每个处理随机选取10个接口，带回实验室FAA固定[8]，之后每个处理随机选择6个剪下的接口，在解剖镜下用小刀取其愈伤组织，放FAA固定液中待测。

1.2 长势观察

板栗嫁接后当年6月份，用卷尺测量生长枝条的长度，游标卡尺测量生长枝条粗度(粗度为距基部1 cm处的枝条直径)。

1.3 导管观察

取其待测愈伤组织采用肖啸等[9]的方法进行制片，随机选取100个导管分子在蔡司显微镜下进行观察并拍照，利用照片进行形态分类并统计各类导管数量，并测量导管分子的长度、直径、两端斜度，并统计两端尾数。

1.4 统计分析方法

运用Excel软件和DPS软件进行数据的整理和分析。

2 结果与分析

2.1 倒置嫁接对板栗长势的影响

表1 板栗倒置嫁接对长势的影响

注:小写字母表示5%显著水平。以下同。

板栗倒置嫁接的生长长度为63.77 cm，正置嫁接为81.32 cm，两者存在显著的差异(表1)；倒置嫁接的生长粗度为7.49 mm显著小于正置嫁接的7.65 mm。可见板栗倒置嫁接后长势明显变弱。

2.2 倒置嫁接对板栗愈伤组织导管分子类型的影响

在倒置嫁接和正置嫁接的板栗愈伤组织的离析材料中，均发现6种类型的导管分子(图1，图2)。倒置嫁接和正置嫁接的导管分子类型相同，均有(1)两端倾斜、两端有尾(图1B，图1C，图2A，图2B)；(2)两端倾斜、一端有尾(图1A，图1E，图2D，图2E)；(3)两端倾斜、两端无尾(图1G，图1H，图2C，图2I)；(4)一端倾斜、两端无尾(图1F，图2G)；(5)一端倾斜、一端有尾(图1D，图2F)；(6)两端水平、两端无尾(图1I，图2H)。

图1 板栗倒置嫁接的愈伤组织导管分子类型A,E 两端倾斜、一端有尾；B,C 两端倾斜、两端有尾；G,H 两端倾斜、两端无尾；F 一端倾斜、两端无尾；D 一端倾斜、一端有尾；I 两端水平、两端无尾

图2 板栗正置嫁接的愈伤组织导管分子类型A,B 两端倾斜、两端有尾；D,E 两端倾斜、一端有尾；C,I 两端倾斜、两端无尾；G 一端倾斜、两端无尾；F 一端倾斜、一端有尾；H 两端水平、两端无尾

2.3 倒置嫁接对板栗愈伤组织导管分子长度、直径的影响

板栗倒置嫁接的导管长度为94.25 μm，极显著小于正置嫁接的导管长度105.82 μm(表2)；长度范围倒置嫁接为47.14～196.96 μm，正置嫁接为48.96～261.95 μm。可见倒置嫁接后导管长度比正置嫁接短。

倒置嫁接的导管直径都为48.04 μm，正置嫁接导管直径为57.07 μm，两者存在显著差异；倒置嫁接的导管直径范围为27.43～81.32 μm，正置嫁接的为38.82～84.64 μm。倒置嫁接后导管直径比正置嫁接直径小。

表2 导管分子长度和直径

2.4 倒置嫁接对板栗愈伤组织导管分子长度、直径分布的影响

不同直径导管长度所占比例差异较大，倒置嫁接中短导管所占的比例显著高于正置嫁接(表3)。倒置嫁接中，导管长度在20～90 μm范围所占的比例最高，达63.33%，极显著的高于正置嫁接所占的比例44.44%；正置嫁接中，导管长度在91～180 μm范围所占的比例最高，达50.00%，极显著的高于倒置嫁接所占的比例33.33%。导管长度在180 μm以上范围所占的比例，倒置嫁接低，为3.33%；正置嫁接所占的比例为5.56%。

倒置嫁接中，导管直径在0～40 μm范围所占比例为30.00%，极显著的高于正置嫁接所占比例11.11%；倒置嫁接中，导管直径在41～80 μm范围所占比例为65.00%，极显著的低于正置嫁接的导管直径所占比例83.33%；倒置嫁接中，导管直径在81 μm以上范围所占比例为5.00%，正置嫁接的为5.56%。倒置嫁接中直径小的导管所占比例大。

表3 板栗愈伤组织导管分子的长度和直径分布比例 %

2.5 倒置嫁接对板栗愈伤组织导管两端倾斜度、具尾数量的影响

2.5.1 导管两端倾斜度 在导管两端倾斜度比较中，两端水平导管类型差异不显著(图3)；在一端水平一端倾斜的导管类型中，倒置嫁接的比例为4.44%，显著低于正置嫁接的10.82%。在两端倾斜的导管类型中，在45°以上范围内，倒置嫁接导管比例为15.32%，极显著的高于正置嫁接导管比例7.38%；在导管两端倾斜30°～45°范围内，倒置嫁接的导管比例为38.53%，显著高于正置嫁接的27.87%；在导管两端倾斜15°～30°范围内，倒置嫁接的导管比例与正置嫁接的两者之间不存在显著差异。可见倒置嫁接导管两端倾斜度大。

2.5.2 导管具尾数量 板栗倒置嫁接与正置嫁接愈伤组织的导管具尾情况差异较大(图4)。在两端无尾的导管类型中，倒置嫁接的愈伤组织中，两端无尾的导管所占比例为22.22%，极显著的低于正置嫁接的65.71%；倒置嫁接两端具尾情况所占比例为47.92%，极显著的高于正置嫁接的12.54%。可见倒置嫁接的导管具尾多。

图3 导管分子端壁倾斜度分布情况 图4 导管分子不同具尾类型分布情况

3 结论与讨论

植物的结构和功能是密切相关的，板栗倒置嫁接后导管的变化可以反映植物的不同功能[10]。倒置嫁接后板栗长势变弱，导管分子的长度、直径均小于正置嫁接的导管。短的导管不利于水分等的运输[11～13]。沈苗苗[14]发现，红枝导管直径大，红枝的导水率高；郭学民等[15]也发现，美国红梣雄株导管较长，在生长季节树干的输水效率会比较高，更能满足植株生长发育对水分和无机盐的需求，生长会更快。本次研究结果表明，倒置嫁接后导管长度小、直径小，可能说明倒置嫁接的运输效率低于正置嫁接的，其生长慢，长势变弱。张大维[16]研究发现，导管分子端壁倾斜度与水分运输阻力成正比；陈永哲等[17]和李红芳等[18]认为，形成的导管分子两端斜面角度大并且具尾，对水分运输产生的阻力越大。本次研究发现，倒置嫁接两端斜度大、具尾多，依据上述观点可知倒置嫁接对水分运输阻力大，长势慢，与倒置嫁接长势变弱一致。导管分子的穿孔大小及筛管也可能影响输导效率，本次研究未对此内容作分析，这些影响因素还需进一步深入研究。

综上分析可知，板栗倒置嫁接后长势变弱，其愈伤组织导管比正置嫁接平均长度短、直径小，并且其端壁倾斜度增大、具尾的导管类型所占比较大，这在一定程度上可能限制了水分和无机盐的输导。

[1] 丁平海，郗荣庭．核桃枝接愈合过程的解剖学观察[J]．林业科学，1991，27(4)：457-460．

[2] 黄坚钦，章滨森，陆建伟，等．山核桃嫁接愈合过程的解剖学观察[J]．浙江林学院学报，2001，18(2)：111-114．

[3] 刘勇，肖德兴，刘善军，等．几种柿砧木与“富有”甜柿嫁接的解剖学观察[J]．江西农业大学学报，1998，20(3)：393-397．

[4] 高新一．促进板栗内膛结果的小更新修剪法[J]．林业科技通讯，1983(10)：7-9．

[5] 董星光，曹玉芬，王昆，等．中国3个主要梨砧木资源木质部导管分子结构及分布比较[J]．植物学报，2015，50(2)：227-233．

[6] 王广鹏，张树航，李颖，等．郁闭栗园的调整改造[J]．北方果树，2014(6)：40．

[7] 王广鹏，孔德军，刘庆香．枝条开张角度对板栗生长结果的影响[J]．落叶果树，2004(4)：59．

[8] 李正理．植物组织制片学[M]．北京：北京大学出版社，1996．

[9] 肖啸，郭学民，刘建珍，等．桃3种砧木次生木质部导管分子性状比较[J]．果树学报，2012(2)：171-176，317．

[10] 张宇和，柳鎏，梁维坚，等．中国果树志：板栗榛子卷[M]．北京：中国林业出版社，2005．

[11] 刘晓燕，李吉跃，翟洪波，等．从树木水力结构特征探讨植物耐旱性[J]．北京林业大学学报，2003，25(3)：48-54．

[12] 佟健美，金日权，王占武，等．4种耐风沙盐碱植物导管分子的比较解剖学研究[J]．牡丹江师范学院学报(自然科学版)，2008(3)：7-8．

[13] Zimmermann M H．Hydraulic architecture of some diffuse-poroustrees[J]．Canadian Journal of Botany，1978，56：2 286-2 295．[14] 沈苗苗．红肉脐橙输导组织结构及输导速率对果实品质的影响[D]．武汉：华中农业大学，2011．

[15] 郭学民，高忠明，刘振林，等．美国红梣雄株和雌株茎导管分子的形态解剖比较[J]．林业科学，2010，46(8)：51-55．

[16] 张大维，石福臣．黑龙江桦木科植物导管分子解剖学研究[J]．植物研究，2004，24(2)：158-161．

[17] 陈永喆，李正理．毛茛科植物导管穿孔板结构的比较观察[J]．植物学报，1990，32(4)：245-251．

[18] 李红芳，田先华，任毅．维管植物导管及其穿孔板的研究进展[J]．西北植物学报，2005，25(2)：419-424．

(责任编辑：朱宝昌)

Effects of Inverted Graft on Molecular Characteristics of Callus Vessel in Chestnut (CastaneamollissimaBlume)

JI Liying, ZHANG Jingzheng, WANG Tongkun, QI Yongshun

(College of Horticulture Science & Technology, Hebei Normal University of Science & Technology, Chestnut Engineering Research Center of Hebei, Qinhuangdao, Hebei, 066600, China)

Using the callus vessel element of the upright grafted chestnut as the control, the size, slope and tail end wall of callus vessel element of the inverted grafted chestnut were studied by using tissue segregation procedure, micrograph and biometric statistical method. The results showed that there were various types of vessels in the callus. Different kind vessel elements took a different proportion in the inverted grafted chestnut and the upright grafted chestnut. The proportion of vessel elements with short length, small diameter, big-slope of both end walls, both tails or one tail in inverted grafted chestnut was higher than that in upright grafted chestnut.

graft; Chinese chestnut; callus; vessel element

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2016.04.005

国家林业公益性行业科研专项(项目编号：201304708)；河北省科技计划基金项目(项目编号：14236805D)。

2016-04-19; 修改稿收到日期: 2016-05-03

S718.47;S664.201

A

1672-7983(2016)04-0029-04

纪立莹(1990-)，女，硕士研究生。主要研究方向：果树栽培与生理。

*通讯作者，男，博士，教授。主要研究方向：果树资源与育种。E-mail:qiyongshun@163.com。