白榆无性系硬枝扦插过程中营养物质变化研究

陈洁 王晓 周霄 刘炳响

摘   要：采用IBA吲哚丁酸和NAA萘乙酸（1∶1）混合液的3种浓度进行扦插试验，以清水为对照，对白榆无性系硬枝扦插过程中营养物质含量进行研究。结果表明：愈伤组织形成期和大量生根期间可溶性蛋白含量低，对可溶性蛋白需求量大。根系伸长期可溶性糖含量和氮含量需求大，通过外部施用氮素和糖溶液可提高插穗浓度，促进根系生长。

关键词：白榆;营养物质;激素浓度;硬枝扦插

文章编号： 1005-2690（2019）16-0021-02       中图分类号： S792.19       文献标志码： B

1   目的与意义

白榆（Ulmus pumila L.）为榆科榆属，落叶乔木，是我国北方重要的用材林、防护林和盐碱地造林树种[1]。白榆经过了漫长进化过程和人工栽培选择，形成了适应性强的优良特性品种，为开展白榆良种选育工作提供了重要遗传资源，也为筛选优良无性系奠定了基础。现阶段白榆主要繁殖方式为播种和嫁接，其中播种育苗后代分离严重，嫁接繁育、耐盐无性系的特性不能遗传。因此开展组织培养和扦插繁育等无性繁育技术对耐盐无性系培育迫在眉睫。组织培养技术实施过程中，技术要求高且成本相对昂贵，扦插繁育成为一种重要选择。尤其对于盐碱地造林，选育的耐盐白榆无性系可通过扦插繁育保持其耐盐特性，研究扦插过程中种条营养物质变化规律，探明扦插过程中不同阶段插穗营养物质变化规律，为耐盐白榆无性系高效扦插繁殖利用提供理论依据。

2   试验地概况

试验地设在河北省保定市河北农业大学苗圃，地处东经115°26′、北纬 38°49′，属暖温带大陆性季风气候。最高气温在7月，月平均气温为26.7 ℃，年平均气温为12.4 ℃，年均降水量575.4 mm，蒸发量为1 758.3 mm，无霜期210 d左右。

3   材料与方法

3.1   试验材料

2018年3月中旬，选取生长健壮、芽苞饱满、发育充实、无病虫害的1年生盐山1号白榆品种1年生枝条，截取插穗长度为10～12 cm，粗度0.5～0.7 cm。剪取插穗时，采用平切口，上下切口要锋利、平滑，否则不利于剪口愈合，下切口距离最后一个芽1 cm。基质为蛭石∶珍珠岩=1∶1，装入育苗盘中进行扦插育苗试验。

3.2   试验方法

用IBA吲哚丁酸和NAA萘乙酸（1∶1）混合液的4种浓度（其中A为0、B为250 mg/L、C为500 mg/L、D为1 000 mg/L）分别浸泡种条下部2 min，每个处理3次重复，每个重复40株。在穴盘中进行扦插，扦插前先用工具打一小孔，再插入插条，插后用基质覆盖并压实。插穗插入土壤时应该使其保持垂直状态，扦插时注意插穗的生物学特性，保证芽的方向朝上，避免出现倒插现象。扦插后先灌透水1 次，此后根据基质干湿情况，每隔3～4 d进行1次浇水，采取搭小拱棚、扣膜、遮阴网等措施进行管理。扦插后定期观察，45 d愈伤组织生成期，60 d大量生根期，70 d根系伸长期。于愈伤组织形成期、大量生根期和根系伸长期进行采样测定营养物质含量。其中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 染色法，全氮含量的测定采用凯氏定氮法，全磷含量的测定采用钼锑抗比色法。

4   结果与分析

4.1   白榆插穗基部可溶性糖含量变化

如圖1所示，愈伤组织生成期、大量生根和根系伸长期，插条可溶性糖含量呈整体下降趋势，激素浓度500 mg/L插条可溶性糖含量最高，之后急剧下降，根系伸长期插条可溶性糖达到最低水平。从愈伤组织形成到大量生根再到根系伸长，可溶性糖含量在大量不定根产生后消耗大量的可溶性糖，并在根系生产过程中持续消耗，糖类物质在扦插生根过程中发挥重要的作用。

4.2   白榆插穗基部淀粉含量变化

如图2所示，愈伤组织大量形成时期插穗淀粉含量维持较低水平，低浓度激素（0和250 mg/L）处理淀粉含量高于高浓度激素（500 mg/L和1 000 mg/L）处理水平。根系大量形成时期淀粉含量最高，低浓度激素处理淀粉含量高于高浓度激素处理水平。淀粉含量至根系伸长时期大幅下降，各时期淀粉含量没有显著规律。从愈伤组织形成期消耗大量的可溶性糖，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。到生根之后能够吸收水分和营养，所以淀粉含量出现回升态势。

4.3   白榆插穗基部可溶性蛋白含量变化

如图3所示，愈伤组织大量形成时期和大量生根期间，插穗可溶性蛋白含量相对较低，不同激素之间差异不大，根系伸长期插穗蛋白质含量最高，是愈伤组织大量形成时期和大量生根期间浓度的2倍左右。可溶性蛋白质在不定根形成过程中发挥重要作用，具有调节细胞生长和分化的功能。愈伤组织形成期可溶性蛋白含量低，生根后期随着对蛋白质的消耗减少，蛋白质含量逐渐回升。

4.4   白榆插穗基部全氮和全磷含量变化

如图4所示，插穗在愈伤组织形成期氮含量处于稳定水平，大量生根期氮含量上升，然后到根系伸长期下降。磷表现为愈伤组织形成期磷含量较低，随着时间的推移，大量生根和根系伸长期磷含量均高于愈伤组织形成期。

5   结论与讨论

5.1   讨论

插穗根的形成过程中，愈伤组织形成、大量发根和根系伸长这一过程都需要消耗营养物质，而插穗在生根以前无法从土壤中吸收营养，所以掌握不同阶段扦插过程中插穗的营养物质变化规律，才能明确行之有效的促进生根的方法。

郝海坤研究红锥嫩枝扦插生根过程中营养物质的变化，结果表明，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[2]。

曹凡研究美国山核桃扦插繁殖技术及生根机理，发现插穗不定根形成过程中，需要消耗大量的可溶性糖、可溶性淀粉和可溶性蛋白。利用NAA等植物生长素可提高插穗韧皮部内的可溶性糖、可溶性淀粉和可溶性蛋白的含量[3]。杜伟对桑树硬枝扦插生根研究发现可溶性糖和可溶性蛋白含量在对照和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[4]。徐笑玥研究中华金叶榆嫩枝扦插繁殖技术和生根机理发现，愈伤组织形成期、根原基形成期及不定根突破皮层和愈伤组织时期可溶性糖含量降低，愈伤组织形成期可溶性淀粉含量下降、可溶性蛋白含量上升[5];不定根形成期，可溶性淀粉含量和可溶性蛋白含量下降。愈伤组织形成期、不定根形成期，总氮含量下降，不定根完全形成，总氮含量趋于稳定。

本研究发现：从愈伤组织形成，到大量生根再到根系伸长，可溶性糖含量在大量不定根产生后，消耗大量的可溶性糖， 并在根系生产过程中持续消耗，激素浓度500 mg/L插条可溶性糖含量最高，之后急劇下降，根系伸长期插条可溶性糖达到最低水平。低浓度激素（0和250 mg/L）处理淀粉含量高于高浓度激素（500 mg/L和1 000 mg/L）处理水平。根系大量形成时期淀粉含量最高，至根系伸长时期大幅下降，各时期淀粉含量没有显著规律。愈伤组织形成期消耗大量的可溶性糖，生根之后能够吸收水分和营养，淀粉含量出现回升态势。根系伸长期插穗蛋白质含量最高，是愈伤组织大量形成时期和大量生根期间浓度的2倍左右。插穗在愈伤组织形成期氮含量处于稳定水平，大量生根期氮含量上升，然后到根系伸长期下降。磷含量表现为大量生根和根系伸长期磷含量均高于愈伤组织形成期。

5.2   结论

愈伤组织形成期和大量生根期间可溶性蛋白含量低，对可溶性蛋白需求量大。根系伸长期可溶性糖含量和氮含量需求大，可通过外部施用氮素和糖溶液提高插穗浓度，促进根系生长。

参考文献：

[ 1 ] 续九如，宋婉.榆属树种遗传改良研究现状及思考[J].北京林业大学学报，2000（226）：95-99.

[ 2 ] 郝海坤，王旭军，曹艳云，等.红锥嫩枝扦插生根过程中营养物质的变化[J].湖北农业科学，2015，19（10）：4749-4752.

[ 3 ] 曹凡.美国山核桃扦插繁殖技术及生根机理研究[D].南京：南京林业大学，2015.

[ 4 ] 杜伟.桑树硬枝扦插生根的生理生化与分子机理研究[D].镇江：江苏科技大学，2016.

[ 5 ] 徐笑玥.中华金叶榆嫩枝扦插繁殖技术和生根化理的研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2016.

（收稿日期：2019-08-17）