报春石斛根系对水培的适应性研究

秦玉川，王丽玲，钱 飞，王衍彬，刘本同，柏明娥，钱 华，童晓青

（1.浙江省林业科学研究院， 浙江 杭州 310023；2.杭州园林绿化股份有限公司，浙江 杭州 310020）

报春石斛Dendrobium primulinum Lindl.为兰科Orchidaceae石斛属Dendrobium多年生草本植物，花多而鲜艳，具有极高的观赏价值和开发价值，多附生于海拔700～1 800 m的山地疏林中树干上，我国云南的东南部至西南部是其主要分布中心[1]。目前有关金钗石斛D.nobile和铁皮石斛D.officinale等药用石斛的研究颇为广泛[2-3]，但对报春石斛的报道相对较少。

近年来，石斛因广大消费者的保健需求而走进千家万户，消费市场的需求大增，兼有药用价值和观赏价值的石斛盆景也应运而生，但盆栽石斛大多采用树皮基质，上层疏松易失水，下层却容易积水，容易产生烂根和黄叶现象，在室内高温、干燥的环境条件下不易栽培成活，很多消费者从市场买来的石斛盆景往往不到一年就枯死了，其根本原因就是水分供应条件不易控制。目前花卉市场缺乏水培的石斛盆景，据调查，许多花卉市场的经营者也十分看好水培石斛盆景，但由于技术原因，一直没有试验成功。

报春石斛根系具有适应水生环境的特性，但其形态发育特征及显微结构尚未见报道。本试验以报春石斛试管苗为材料分别进行水培和基质培养，再对根系显微结构进行观察和根系活力测定，揭示基质培养和水培介质中报春石斛根系的解剖学特性以及根系活力的变化规律，为不同生境下观赏石斛的培植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 植物培养

将高10 cm、长势基本一致的报春石斛试管苗分别进行基质培养和静止水培，各60株。2016年9月20日至12月20日，在浙江省森林食品重点实验室组培温室进行。报春石斛采用报春石斛荚子组培繁殖。基质培养的泥炭藓Sphagnum palustre L.购于杭州园林绿化股份有限公司，在穴盘中种植，基质培养每周用自来水喷雾，使基质保持湿润。试管苗在水培前先用自来水冲洗根系，剪除烂根、烂叶，采用10组30 cm×20 cm×8.7 cm的蓝色塑料周转箱，用低密度海绵包裹报春石斛苗根部，将报春石斛苗固定于打孔的雪佛板孔中，每孔种植1棵，每板20孔，每箱1块雪佛板孔，将雪佛板漂浮于Hoagland植物营养液面上进行培养，每7～10 d更换新液1次；长出新根后将雪佛板转入1/2浓度的培养液中。基质培养和水培植株生长在同一培养室内，室温25～28℃，光照强度 200 μmol·m-2·s-1，培养 3 个月后用于后续实验。

1.2 植物形态测定

3个月后（即2016年12月21日）对水培和基质培养报春石斛的根长、茎粗进行测定，根长测定须根的最长根，每次选取长势基本一致的苗5株，3次重复，计算平均值。茎粗选取报春石斛主茎最粗部位进行测量，每次选取长势一致的苗5株，3次重复，计算平均值。

1.3 根结构石蜡切片观察

分别选取水培和基质培养报春石斛长度相近的根的苗，由根尖至根基分别选取根尖、根成熟区、根毛区部位切取根段，每个区域取3个样本，分别固定于盛有FAA的青霉素小瓶内。4℃过夜。经乙醇梯度脱水、二甲苯置换、石蜡渗透包埋。在LEICA ULTRACUTR型切片机上进行半薄切片，厚度为1μm。用固绿和HE染色后用光镜观察根发育过程。

1.4 根系活力变化观察

选取生长基本一致的水培和基质培养的报春石斛根系，选取3个重复，参照Baker等[4]的Evans blue染色法略作修改。将生长状态一致的报春石斛根材料置于0.25%依文思蓝溶液中，室温下染色10 min，双蒸水清洗至无蓝色洗出，在体式显微镜下拍照观察。

1.5 数据处理

数据采用Excel软件进行作图及计算分析。

2 结果与分析

2.1 水培及基质培养对报春石斛生长的影响

定植后大约10 d，肉眼观察即有新根长出，试验期间新长出的根系均保持黄中带绿色，无腐烂现象，老根保持原来的黄色，未发黑腐烂。说明水培的报春石斛根系活力旺盛，适合水培。从图1可看出，经过3个月的培养，水培的报春石斛根系比基质栽培的明显短小，但是水培的茎却较基质培养的更粗壮（图2），由此可见，用适当的营养液水培可大大提高报春石斛的生长速度。

图1 水培和基质培养对报春石斛根系生长的影响Figure 1 Effect of different culture on root system growth of D.primulinum

图2 水培和基质培养的报春石斛茎粗度Figure 2 Stem diameter of D.primulinum in different culture

2.2 水培及基质培养对报春石斛根系显微结构的影响

基质培养和水培报春石斛3个月后根的显微结构大致相似。图3为基质苗和水培苗新生根根尖横切面的显微结构的比较。由图3可以看出，水培根系的根尖细胞比较规则紧凑，细胞间隔比较小，而基质培养的排列较松散、不规则。且基质培养的报春石斛细胞中蓝色颗粒明显比水培的多，蓝色颗粒疑似淀粉粒。基质培养和水培苗的成熟区和生长区都出现中空现象，即髓质丢失，只出现皮层结构（数据未显示）。

图3 水培与基质培养报春石斛根系显微结构比较Figure 3 Microstructure of root system of D.primulinum in different culture

2.3 水培及基质培养对报春石斛根系活力的影响

采用Evans blue染料分别对水培和基质培养的报春石斛新生根和老根进行染色，Evans blue染料的特性是活力差、组织死亡的细胞能够被染成蓝色，活力高、未死亡的细胞不能被染色，如图4所示。基质培养和水培的根尖活力都比较好，但是基质培养成熟区的新生根被染成了蓝色，说明活力较差，死亡细胞较多，而水培根依然呈现绿色，未被染成蓝色，说明活力较高，死亡细胞少。

图4 水培和基质培养报春石斛根系活力比较Figure 4 Root activity of D.primulinum in different culture

3 结论与讨论

3.1 报春石斛根系适应水培环境的特点

植物根系是活跃的吸收器官和合成器官。它直接影响地上部分的生长。根系健康的石斛其茎叶生长较好，反之茎叶萎黄、长势差或叶片脱落。报春石斛生长与其根的长度及数量紧密相关。植物由基质培养到水培的过程中，主要问题来自根系的适应能力。报春石斛属须根系，实验中发现报春石斛根系细胞的生长显著受细胞水分状态的影响，基质培养由于接触水分较少，根系多且长，皮层细胞不规则排列间隙大，中柱大。而水培报春石斛根系由于吸收水分较容易，根系短而少，皮层细胞呈现规则的圆形，中柱小，老根呈现出浅黄色和棕黄色，含水量高，中柱丢失。许多研究认为，生活在水环境中的植物根皮层内一般会形成发达的通气组织[5-6]，金琥Echinocactus grusonii，鸡冠花Celosia cristata和凤凰草Myriophyll umaquaticum根内都形成较发达的通气组织[7-8]，但是水培石斛根系并没有理想的通气组织结构，其细胞间隙相对较小且规则排列。这可能与报春石斛的生理特点有关，兰科石斛属的植物原生长在潮湿隐蔽的野生环境中，一旦环境改变，很容易长出气生根来调节水分和气体的吸收。因此报春石斛在水培的根系中没有形成通气组织，这与它自身的生理有及其密切的关系。这与吊兰Chlorophytum comosum的水培适应性一致[9]，也有气生根这一特殊组织结构。

3.2 报春石斛在水培环境下的根系活力

植物根系活力反映根系的生长发育状况，是根系生命力的综合指标。由于水培条件下处于缺氧的逆境，一般来说花卉根系表现出来的活力能够直接说明该植物品种是否能适应水培条件，因此根系活力是水培适应性的指标之一。本研究采用直观的Evans blue染色发现水培和基质培养的报春石斛在根的成熟区根系活力有显著区别。水培新生根根系活力强，说明报春石斛的水适应性好。这个结果与根系结构的结果是相符合的。试验显示报春石斛由于其特殊的生理结构适应水培生长。

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