枫杨硬枝扦插生根的研究

李 柠，曹福亮，李 强，薛 源，钱龙梁，汪贵斌，郁万文

（南京林业大学 南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037）

枫杨Pterocaryastenoptera C. DC，胡桃科枫杨属落叶乔木，主要分布于黄河流域以南，是长江中下游地区的重要乡土树种，耐水湿性强，主根明显，侧根发达，也是常见的防护树种。树皮可入药，枫杨叶含没食子酸、槲皮素等成分，具有杀死钉螺的作用[1-2]。近年来 , 由于速生杨树的大量发展，适宜在河滩地生长的枫杨等乡土树种已被挤出其传统的生存空间，种质资源逐渐丧失，因此，保护枫杨优良遗传资源显得十分必要[3]。无性繁殖中的扦插繁殖不但可以保持母本的优良性状，而且可以进行大规模生产[4]。为此，本实验从基质、不同插穗以及ABT、IBA、NAA三种不同浓度梯度处理等方面探究更适合枫杨硬枝扦插成活的方法，并探究了不同促根剂的处理对枫杨硬枝插穗体内营养物质的影响，以期为枫杨硬枝扦插提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在南京林业大学白马教学科研基地的全光照扦插池内进行。白马基地地处南京市溧水区白马镇，东经 119°02′，北纬 31°65′，四季分明、气候温和湿润、雨量充沛、光照充足、无霜期长、水热同季。年平均气温15.4 ℃，平均日照量2 240 h，无霜期237 d，多年平均降水量1 087.4 mm，属典型的苏南低丘陵山区。

1.2 试验材料

在江苏省宿迁市沭阳县新河镇新槐村选1年生无病虫害、生长健壮的枫杨实生苗作为采穗材料。除插穗粗度与插穗长度的选择试验，其余处理均采用长度10～15 cm、粗度0.6 cm左右的插穗。

1.3 试验方案

1.3.1 试验设计

扦插时间为2017年3月27日上午。采用单因素试验，每个处理3个重复，每个重复50株。另外，每个处理旁边再扦插10枝，作为隔离行，便于每隔一段时间进行观察。除基质筛选试验外，其他试验的基质为V珍珠岩∶V泥炭=1∶1混合基质。扦插前3天，采用0.1%的高锰酸钾进对基质进行消毒。

基质筛选。选用一年生的枫杨实生苗的中部（长度约10 cm，粗度约6 mm）进行基质筛选试验，4种扦插基质为:珍珠岩、泥炭、黄沙和V珍珠岩∶V泥炭=1∶1混合基质。

插条部位选择。选取1年生实生苗的顶芽、中部和基部3个部位作为插穗，插穗长度控制在10 cm左右。

插条长度试验。选1年生实生苗的中部（粗度约6 mm），分3个水平:0～5 cm，5～10 cm，10～15 cm。

插条粗度试验。以1年生的实生苗为原材料，分三个水平:0～3 mm，3～6 mm， 6～9 mm，插穗长度控制在10 cm左右。

以上4种处理扦插前均使用促根剂ABT 150 mg/L浸泡插穗基部2 h。

促根剂试验。选1年生实生苗的中部（粗度约6 mm，长度约10 cm）的插穗。分别用ABT、IBA、NAA质量浓度150、300与450 mg/L浸泡处理2 h，以清水处理为对照。

1.3.2 试验地准备与插穗制备

在扦插池中装填入厚度约15 cm的4种基质，分别是V珍珠岩∶V泥炭=1∶1混合基质，黄沙，珍珠岩，泥炭，除基质筛选试验，其余试验都采用V珍珠岩∶V泥炭=1∶1混合基质，扦插前3天采用0.1%的高锰酸钾进对基质进行消毒。

制穗:用枝剪剪取长约10 cm的穗条；每株苗木所剪切的不同粗度的插穗要分类，宜选粗度为0.6 cm的插穗， 剪取已木质化的枝条作为插穗，将穗条上切口平剪（距腋芽约1 cm），下切口斜剪，确保每个插穗上至少有3个腋芽。插穗剪好后用湿布或湿纸巾包住，防止水分散失。

1.3.3 扦插方法和插后管理

试验在南京林业大学白马科研基地的全光照喷雾插床中进行。扦插之前，先将穗条基部浸入1%多菌灵溶液中消毒2 h，再使用不同浓度的促根剂浸泡2 h（除促根剂试验，其余处理均使用ABT150 mg/L浸泡2 h），扦插时，穗条插入2/3，间距8 cm，插完后立即浇透水。

插后管理:每天9点按时浇水（浇10 min），每隔12天喷洒0.1%多菌灵溶液对基质消毒并除草。

1.4 采样及测定方法

枫杨硬枝扦插每隔13 d采一次样，每次采样每个处理的3个重复各随机取1株，并于6月中旬进行生根状况调查，包括生根类型、生根率（ %）、生根数量（条）、生根长度（cm）、生根粗度（mm）、苗高（cm）、地径（mm）和根系效果指数等。其中:根系效果指数=（生根率×根系指数）/100[5]；根系指数=（平均根长+平均根数×3）/4。

在促根剂种类及浓度试验中，选择插穗下部3 cm韧皮部进行营养物质含量的测定，可溶性蛋白质含量（取样品0.5 g）的测定采用考马斯亮蓝G-250法[6]，可溶性糖含量（取样品0.2 g）的测定采用蒽酮法[6]，GA3、ABA、ZR、IAA 4种内源激素采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）。

1.5 数据分析

数据的处理与分析采用Excel和SPSS18.0统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 不同基质对枫杨硬枝扦插的影响

不同基质中枫杨硬枝扦插插穗生长情况（表1）表明，插穗在不同基质中的生根效果并不显著，但苗高和地径差异显著。泥炭中地径和苗高均最高，分别为3.11 mm和17.42 cm，其次为混合基质（V珍珠岩∶V泥炭= 1 ∶1），其地径和苗高分别为2.71mm和9.91cm。珍珠岩基质中的插穗苗高最短。珍珠岩上的生根率也最低，为85.5%；由于珍珠岩中没有营养物质，保水性能较差，所以插穗的生长状况不理想。综合各个指标，由于泥炭中含有丰富的有机质、腐殖酸及其它营养成分，可以为枫杨硬枝插穗提供优良的生长环境，所以枫杨硬枝扦插最适宜的基质为泥炭。

表1 4种基质中枫杨硬枝扦插的生长状况†Table 1 Growth of hardwood cuttings in four kinds of substrates

2.2 不同插穗对生长的影响

2.2.1 不同部位的插穗

表2所示，以1年生枫杨实生苗的不同部位作为插穗，3个处理在生根数、苗高、地径、根系效果指数4个指标上均存在显著差异。（F=28.411，P=0.001；F=9.284，P=0.015；F=32.987，P=0.001；F=17.416，P=0.003）。 虽然3个部位的插穗的生根率均达到了95%左右，但以其基部为插穗的生根数最多，地径最粗、苗高最高，根系效果指数最大，达到11.79，以实生苗中部为插穗的生长状况次之，而以顶芽为插穗的生长状况最差。所以根据各项指标的多重比较分析，选用1年生实生苗的基部作为插穗生长效果最佳。

表2 不同部位的插穗对枫杨硬枝扦插的影响Table 2 Effect of different parts of cuttings on hardwood cutting

2.2.2 不同长度的插穗

表3多重比较结果表明，枫杨硬枝插穗4～6 cm与9～11 cm、14～16 cm这两个处理在生根数、根粗、苗高、地径及根系效果指数5个指标均存在显著差异（F=12.889，P=0.007；F=5.076，P=0.051；F=18.097，P=0.003；F=25.088，P=0.001；F=10.099，P=0.012）。而9～11 cm和14～16 cm这两个处理间的差异不显著，所以，枫杨硬枝扦插时，长度控制在10～15 cm时，更加适合其生长。

表3 不同长度的插穗对枫杨硬枝扦插的影响Table 3 Effect of different length of cuttings on hardwood cutting

2.2.3 不同粗度的插穗

不同粗度插穗对枫杨硬枝扦插生长状况影响较大。在粗度4～9 mm时生根率最高，达92%，与粗度为0～2 mm差异显著。处理6～9 mm根长最长，达19.33 cm；地径最粗，达4.65 mm；苗高最高，达31.8 cm；此粗度为最佳粗度。当粗度为4～6 mm时，生根率为92%，这与处理4～9 mm差异不显著，但根长为13.02 cm，地径为3.2 mm，苗高为16.52 cm，这与粗度6～9 mm差异显著。而粗度0～2 mm生根率最低，为86%，显著低于粗度6～9 mm。虽然3种处理在生根数、根粗及根系效果指数上差异不显著，但在其余4项指标存在显著差异。

表4 不同粗度的插穗对枫杨硬枝扦插的影响Table 4 Effect of different roughness of cuttings on hardwood cutting

2.3 不同种类的促根剂对枫杨硬枝扦插的影响

不同促根剂及浓度对枫杨硬枝扦插的不同指标有显著影响。

以ABT为促根剂（表5），当质量浓度为150 mg/L时，枫杨硬枝扦插的生根率和根粗显著大于对照，分别达93.93%、1.10 mm。随着ABT浓度的升高，其生根率及根粗和对照的差异不显著。

以IBA为促根剂（表6），当质量浓度为150 mg/L时，枫杨硬枝扦插的生根率、苗高和地径与对照差异显著，其余指标差异不显著。当IBA质量浓度为450 mg/L时，生根率达最低60.10%，远低于对照。

表5 不同浓度ABT对枫杨硬枝扦插的影响Table 5 Effects of different concentrations of ABT on hardwood cutting

表6 不同浓度IBA对枫杨硬枝扦插的影响Table 6 Effects of different concentrations of IBA on hardwood cutting

以NAA为促根剂（表7），当质量浓度为450 mg/L时，枫杨硬枝的生根数最多、根系效果指数最大，与对照差异显著；但其生根率显著低于对照及其余处理，随着浓度降低，生根率逐渐升高。

综上所述，通过对生根率多重比较发现，在一定范围内，枫杨硬枝扦插的生根率随促根剂浓度的降低而升高，促根剂ABT有助于提高枫杨硬枝扦插的生根率和根粗，促根剂IBA有助于枫杨硬枝扦插的地上部分生长，也可提高生根率，但ABT与IBA的生根率差异并不显著，高浓度的促根剂NAA有助于插穗根系生长，但其生根率明显低于对照。所以质量浓度为150 mg/L的IBA最适宜枫杨硬枝扦插。

2.4 生根过程中营养物质的变化

2.4.1 可溶性蛋白的变化

经过促根剂ABT、IBA处理后的枫杨硬枝插穗生根过程中可溶性蛋白的变化趋势有所不同（图1），扦插后0～13 d，所有处理的可溶性蛋白均呈下降趋势，消耗插穗体内的可溶性蛋白，为根原基细胞的生长提供物质基础，促使生根。扦插后13～26 d，IBA300 mg/L处理和对照的可溶性蛋白质含量继续下降至最低值，但IBA150 mg/L处理明显升高，其他处理基本无变化，扦插后26～39 d，IBA150 mg/L处理和ABT150 mg/L处理的可溶性蛋白含量明显下降，其他处理缓慢升高后趋于稳定，扦插后39～52 d，IBA150 mg/L处理和ABT150 mg/L处理的蛋白质含量显著升高后趋于稳定。总之，促根剂处理过的枫杨硬枝插穗相比对照而言，消耗蛋白质较少，促进生根的效果较好，其中，IBA150 mg/L处理在13～26 d蛋白质升高最快，生长效果较好。

表7 NAA不同浓度对枫杨硬枝扦插的影响Table 7 Effects of different concentrations of NAA on hardwood cutting

图1 可溶性蛋白质含量的变化Fig. 1 Changes in soluble protein content

2.4.2 可溶性糖含量的变化

图2 可溶性糖含量的变化Fig. 2 Changes in soluble sugar content

促根剂处理后的枫杨硬枝插穗可溶性糖含量总体呈先下降后上升再缓慢下降的趋势，对照则呈现先下降然后基本保持不变之后再下降的趋势（图2）。不同外源促根剂处理，可溶性糖含量存在差异，但整体的变化趋势基本相同。扦插初期0～13 d，IBA300 mg/L、IBA450 mg/L两个处理的可溶性糖含量有微弱地上升，ABT150 mg/L处理保持不变，其他处理缓慢下降，当扦插13～26 d所有处理均快速下降，26～39 d，对照基本无变化，但促根剂IBA处理的插穗的可溶性糖含量继续下降至最低值，这可能由于外源促根剂促进可溶性糖的消耗，开始形成愈伤组织和生成大量的不定根。第39天之后呈上升趋势，此时为插穗新生苗的新生叶片充分展开进行光合作用产生营养物质，而对照插穗可溶性糖含量升高缓慢，可能由于展叶较晚，根系发育迟缓。

2.5 不同促根剂处理的插穗内源激素的含量及比值的变化

2.5.1 赤霉素GA3含量的变化

赤霉素有利于植物茎的伸长，对植物扦插生根也有一定的影响，由图3可知，在扦插前26 d，枫杨硬枝插穗内赤霉素GA3含量基本稳定，26～39 d，处理IBA150 mg/L处理的GA3含量显著上升，且最早达到峰值。对照的GA3则上升缓慢，在扦插后第52天出现明显的上升。ABT150 mg/L处理的GA3含量在扦插后0～65 d变化均不明显，但在第65天之后大幅度上升，达到最大值9.26 ng·g-1。可见，促根剂IBA150 mg/L处理更有利于促进插穗内GA3含量的增加，从而促进根内皮层细胞分裂和伸长的速度，促使插穗尽快生根。

图3 GA3含量的变化Fig. 3 Changes of GA3 content

2.5.2 IAA/ABA比值的变化

IAA是促进插穗不定根产生的主要激素， ABA对扦插生根有抑制作用，但高浓度的ABA有利于增强抗逆性。由图4可知，扦插初期0～13 d，各处理IAA/ABA比值均下降，说明扦插初期，插穗为了适应新的生长环境，体内ABA的含量开始升高。第13天以后，IBA150 mg/L处理率先上升，直到第65天达到其最大值，随后开始呈下降趋势。13～26 d，ABT150 mg/L处理和对照继续下降，第23 d，ABT150 mg/L处理和对照开始上升，但对照上升较慢，39～65 d，ABT150 mg/L处理呈连续下降趋势，在第65天后有回升趋势。对照则在扦插后第52天有明显上升趋势，晚于促根剂处理过的插穗。说明促根剂可以有效促进枫杨硬枝插穗内IAA含量的提高，进而促进根原基的形成与分化，使其快速生根。其中，促根剂IBA 150 mg/L的IAA/ABA值最先开始上升，促进生根的效果最好。

图4 IAA/ABA值变化Fig. 4 Changes of IAA/ABA ratio

2.5.3 IAA/ZR值的变化

玉米素核苷ZR属于细胞分裂素类，可促进插穗细胞的生长和分化，进而有利于不定根生成。较高的IAA/ZR比值有利于诱导根原基的形成与分化出不定根。由图5可知，扦插初期0～13 d，各处理IAA/ZR比值均下降，13～26 d，经促根剂处理的插穗IAA/ZR比值开始上升，而对照继续下降。扦插后的1个月，是插穗内根原基的形成与分化阶段，经促根剂处理的插穗IAA/ZR比值先开始上升，说明了促根剂有利于促进插穗的生根。第26天之后，ABT150 mg/L处理和对照快速上升，第39天，对照的IAA/ZR比值达到峰值，随后开始缓慢下降，ABT150 mg/L处理的IAA/ZR比值继续上升，到第52天达到峰值，随后快速下降至最低值，然后又大幅上升。但从扦插26 d后，IBA150 mg/L处理的插穗中IAA/ZR比值均低于ABT150 mg/L处理和对照，且变化幅度不大。

图5 IAA/ZR值变化Fig. 5 Changes of IAA/ZR ratio

3 结论与讨论

通过对枫杨硬枝扦插的研究，发现枫杨硬枝插穗生根先出现皮部生根，再出现愈伤组织生根，并且是以皮部生根为主。在基质实验中，虽然4种基质的生根率差异不显著，但是泥炭中的插穗的苗高地径优于其他3种基质，扦插效果较好。这是由于泥炭可以为插穗生长提供更多的腐殖质等营养物质。王有兵等[7]对杜鹃红山茶扦插生根的研究指出复合基质的扦插效果优于单一基质。有关更多种类的混合基质对枫杨硬枝扦插的影响需进一步研究。

在插穗部位试验中，选1年生实生苗的基部作插穗扦插效果最好，1年生枫杨实生苗的基部蛋白质、糖类的营养物质积累较多，更易生根。李先民等[8]对杜鹃红山茶扦插研究表明枝条基部所剪制插穗扦插的生根率明显高于枝条中上部。与本试验结果一致。

在插穗长度选择实验中采用10～15 cm长的插穗，更利于生根。在插穗粗度选择实验中，选择粗度为6～9 mm插穗根长最长，苗高最高，地径最粗。粗度较细、长度较短的插穗，内部营养物质含量少，不能为插穗的生根提供足够的物质基础，影响后期的生长。

使用促根剂会显著提高枫杨硬枝扦插的成活率、苗高地径以及生根效果。但不同的促根剂对应影响不同的指标。综合各项指标，IBA150 mg/L处理的枫杨硬枝扦插效果比较好。吴雅琼[9]等研究指出质量浓度为250 mg/L的ABT对喜树扦插的效果最好，与本实验的结果不一致，可能是由于不同树种的原因，还有待于进一步研究。另外，有研究表明，插穗木质化的程度对中山柏扦插成活率有显著影响[10]。

枫杨硬枝扦插过程中的两种营养物质含量变化的总体趋势是相同的。刘玉民等[11]在马尾松扦插试验中发现插穗中可溶性糖含量先逐渐升高，然后又逐渐下降。这与本试验结果不同，但质量浓度为300 mg/L和450 mg/L的IBA处理的枫杨插穗在扦插初期的可溶性糖也有缓慢升高然后下降的趋势，这与马尾松扦插试验的结果一致。不同生根类型中，各生理指标呈现出不同的变化规律。可溶性糖和可溶性蛋白含量在愈伤组织生根中一直呈下降趋势，在皮部生根中则表现为先下降再升高[12]。枫杨硬枝扦插的生根类型为皮部生根，在生根过程中可溶性蛋白的变化趋势是:下降—升高—下降—升高。韩伟等[13]对贴梗海棠的扦插研究表明可溶性蛋白含量先上升后下降，这与本试验结果不一致。所以，不同的树种在不同的生根时期体内的营养物质变化也是不同的。

植物内源激素对扦插生根有重要影响。赤霉素有利于植物茎的伸长，对植物扦插生根也有一定的影响[14]，红桤木扦插过程中插穗基部的GA3含量，先升高，后降低，然后又升高[15-16]，与本实验结果一致。IAA是促进插穗不定根产生的主要激素，研究表明，IAA含量的提高有利于根原基的形成与分化，ABA是植物体内天然的抑制性激素，对扦插生根有抑制作用[17]，难生根树种插穗内源ABA含量要比易生根的高很多[18]。但也有研究认为[19]，较高浓度的ABA可促进植物扦插生根，有利于插穗根原基的启动及不定根的形成和发育。IAA/ABA含量与生根率呈正相关关系，插穗生根率随IAA/ABA值升高而升高[20]。本实验中，扦插初期，各处理IAA/ABA比值均下降，第13天以后，IBA150 mg/L处理率先上升至其最大值，随后开始呈下降趋势，第23天，ABT 150 mg/L处理和对照开始上升，但对照上升较慢，至第52天才有明显上升趋势，晚于促根剂处理过的插穗，说明促根剂可以有效促进枫杨硬枝插穗生根，其中IBA150 mg/L处理的插穗比对照提前13 d开始生根，虽然ABT150 mg/L处理与对照一起开始生根，但是对照生根速度较慢，所以质量浓度为150 mg/L的IBA更有助于枫杨硬枝插穗生根。

玉米素核苷ZR属于细胞分裂素（CTK），细胞分裂素能够促进插条细胞的生长和分化，进而有利于不定根生成。然而，有研究认为，高浓度的CTK会抑制插穗不定根的形成，而低浓度有利于生根。扦插13～26 d，经促根剂处理的插穗IAA/ZR比值开始上升，而对照继续下降。说明促根剂ABT、IBA可以促进枫杨硬枝插穗不定根的生成，而对照的IAA/ZR值在扦插第26天开始升高，生根较晚。扦插26 d后，IBA150 mg/L处理的插穗中IAA/ZR比值一直低于ABT150 mg/L处理和对照。敖红等[21]研究指出，IAA/ZR值越大越有利于根原基诱导和分化，促进插穗生根，与本实验结果一致。

本试验的局限性在于仅仅从营养物质以及内源激素方面探究了不同类别及浓度的促根剂对枫杨硬枝扦插生根的影响，未能提供全面的影响因素。此外，影响扦插生根的因素还有很多，油料植物南美油藤因为木质化程度的不同、品种的差别对扦插效果也有所影响[22]，添加了抗氧化剂PVP和细胞活性组分DMSO显著促进了梅叶冬青生根[23]，杂交榛绿枝的不同枝段过氧化物酶（POD）活性在峰值处的大小与其扦插生根率呈极显著正相关[24]，欧阳群芳等[25]对欧洲云杉扦插生根研究表明多酚类物质是不定根形成的抑制剂，不同扦插时期的欧洲鹅耳枥插穗的生根效果也有所不同[26]，关于以上这些因素对枫杨硬枝扦插生根的影响还需要进一步的研究。