高锰酸钾处理对苎麻嫩枝水培生根特性的影响

马起梅，邓纲，郭曦隆，彭定祥，刘立军*

（1.华中农业大学植物科学技术学院，湖北武汉430070；2.云南大学农学院，云南昆明650500）

苎麻（Boehmeria niveaL.）是多年生宿根性草本纤维作物，既能种子繁殖，又能无性繁殖。但由于苎麻是杂合体，种子繁殖后代间有差异，为保持亲本优良品种特性，一般以无性繁殖为主［1-2］。苎麻无性繁殖是保持品种纯度与良种特性的有效方法，在新品种选育和优质高产栽培中具有十分重要的意义［3-6］。苎麻的无性繁殖方法主要有：利用地下茎进行分蔸和细切种根繁殖，利用地上茎进行分株繁殖、压条繁殖、扦插繁殖和组织培养繁殖等。扦插繁殖因具有繁殖系数高、操作简便等优点而被广泛应用，其中水培扦插繁殖效果较好，周期短、操作简单、省时省力、节约开支［7］。

苎麻新麻由于有效株数少、高位分枝多、纤维品质差、原麻产量低，制约了苎麻优良品种的快速繁育推广。沈金权等［8］研究表明，苎麻幼苗打顶可消除顶端优势，促进苎麻基部腋芽萌发而快速生长，提高新麻产量与品质；贺再新等［9］提出了在扦插时打顶或插条长出根系时打顶的技术，破除插条顶端优势，促进腋芽萌发成分枝，培育低位分枝扦插苗，提高了新麻的经济产量与纤维品质，麻单产达600 kg／hm2左右，纤维细度明显提高。

高锰酸钾（KMnO4）是园艺作物扦插繁殖常用的消毒剂［10-12］，适宜的KMnO4浓度及其处理方式对插穗生根具有促进作用。陈小桦［10］采用KMnO4处理丹桂扦插苗，以3‰浓度浸泡12 h，生根率达到94.3%，较对照提高62.6%，显著提高了生根条数、平均根长等。曹巧凤［11］研究发现KMnO4处理显著提高了白杨插条生根率、生根量，使愈伤和不定根形成时期提前，降低了腐烂率（仅3%）。相关学者在胡枝子［12］、枣［13］、忍冬［14］、薄荷［15］、色木槭［16］、罗布麻［17］、藤本植物［18］、水蜡［19］、茶树［20］和山核桃［21］等植物中对嫩枝扦插生根特性也进行了研究。

本研究拟开展苎麻水培扦插生根试验，分析KMnO4处理方式对扦插生根特性的影响，以期获得长势良好的无性繁殖系，为苎麻水培扦插繁殖育苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

苎麻打顶后选择生长健壮、无病虫害的植株，采穗母本为“华苎5号”头麻。插穗选取直径0.4～0.5 cm，长度12～14 cm，剪除叶片至只带3～4片顶端完全叶，下切口剪成平口，避免损伤其他部位，随即将下切口浸泡在水中，时长1 h，以免萎蔫。1 h之内对插穗基部进行消毒处理，准备扦插。

1.2 试验设计

试验采用1‰ KMnO4浸泡插穗基部消毒，设置2个处理，D1：浸泡深度0.5 cm，时长5 h；D2：浸泡深度3 cm，时长5 h；对照（CK）采用本实验室常规处理：0.1‰ KMnO4浸泡深度5 cm，时长72 h，保证处理与对照同一时间开始。每个处理3次重复，每重复扦插30株，水培25 d。水培室温度25～28℃，空气湿度75%～85%，日光灯光源，光暗周期为16 h／8 h。消毒处理完成后，转至250mL三角瓶中，进行水培生根，培养基质为凉白开水［22］，添加水量为200 mL。

1.3 数据测定

水培期间，定期随机取样调查插穗的生根率、生根量、平均根长和最大根长等。水培结束后用根系扫描仪（EPSON Perfection V800 photo）扫描，采用根系分析系统（RHIZO 2009）对测定的总根长、总根体积、总根表面积、平均直径、总根尖数、总分枝数进行分析。插穗鲜重、根重用精度为千分之一的电子天平测定。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 19.0软件对试验数据进行方差分析，Origin 2017软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 高锰酸钾处理对苎麻生根效果的影响

由图1可知，D1与D2、CK与D2处理间生根效果差异明显。D1处理的苎麻插穗根系一级根、二级根根量多，根长较长，根毛较D2处理明显增多，CK处理苎麻插穗根系较D1的根量较少、根长较短。CK处理苎麻插穗生根部位会出现高位不定根、基部腐烂的迹象；D1、D2处理的插穗生根部位皮部颜色正常，但D2处理根系生长缓慢，根系分布不均匀，随水培时间延长，D2处理叶片颜色变黄。综合可知，D1处理苎麻扦插生根效果最佳，D2处理效果最差。

图1 KMnO4处理后苎麻嫩枝扦插25 d生根效果Fig.1 Effect of different KMnO4 treatment for 25 days on the rooting of ramie cuttings

2.2 高锰酸钾处理对苎麻插穗重量的影响

由表1可知，3个处理其根干重、鲜重大小为 D1＞CK＞D2，茎干重、鲜重大小为CK＞D1＞D2，叶干重、鲜重大小为D1＞CK＞D2。CK、D1处理苎麻插穗根鲜重平均值超过1 g，而D2处理根鲜重小于1 g，插穗根系重量D1＞CK＞D2，但茎鲜重、叶鲜重差异不显著（p＞0.05）。茎干重、叶干重差异亦不显著（p＞0.05），与 CK、D2组相比，D1组叶干重分别增加 18.69%、22.32%；与 CK组相比，D1组根干重增加17.39%，D2组减少29.35%。D1处理对插穗生根有促进作用，苎麻插穗根重、叶量增多，而D2处理对苎麻扦插生根有抑制作用。

表1 KMnO4处理对苎麻插穗重量的影响Table 1 Effect of different KMnO4 treatments on the weight of ramie cuttingsg

由图2、3可知，50%以上的样本重量值分布集中，根和茎的重量在中位线和均值附近，而叶片重量值比较离散。CK处理生根效果较好，根系重量在0.569～2.153 g，但随水培时间延长，基部易出现腐烂和根系脱落等现象导致死苗；D1处理根系生长良好，生根量多，根长较长，根系重量在0.859～2.192 g；D2处理根系生长缓慢、不均匀、根量少，其根系重量范围在0.855～2.683 g。因此，KMnO4溶液浸泡插穗基部深度为0.5 cm为最佳。

图2 KMnO4处理对苎麻插穗重量的影响Fig.2 Effect of different KMnO4 treatments on the weight of ramie cuttings

图3 KMnO4处理苎麻插穗根系扫描图Fig.3 Different KMnO4 treatment of ramie root cuttings

2.3 高锰酸钾处理对苎麻插穗不同直径根系的影响

由表2可知，直径0.0～0.5 mm水培根系根长最长，D1与D2差异显著（D1＞CK＞D2）；根尖数最多（D1＞CK＞D2），处理间无显著差异。直径0.5～1.0mm水培根系根长次之，CK与D2、D1与D2差异显著（D1＞CK＞D2）；CK、D1、D2根尖数分别为 33.8、34.4、45.8个，D2处理根尖数较 CK、D1显著增加；直径0.5～1.0 mm根系表面积及根系体积最大（D1＞CK＞D2），CK与 D2、D1与 D2差异显著。直径1.5～2.0 mm根长等性状值最小，处理间差异不显著。

表2 KMnO4处理对苎麻插穗不同直径再生根长、根表面积、总根体积和根尖数的影响Table 2 Effects of KMnO4 treatment on root length，surface area，total volume and tip number of ramie cuttings with different diameters

2.4 高锰酸钾处理对苎麻插穗生根量的影响

由图4可知，KMnO4处理对苎麻插穗生根量（从插穗基部发出的一级根）的动态变化有影响，从水培开始到第5天，CK、D1处理苎麻插穗开始形成不定根，而D2处理从第6天开始产生不定根，从第5天到第10天根系生长速率最快（D1＞CK＞D2），第10天插穗生根量增速减缓，第15天时一级根系数量达到最大。苎麻水培插穗的不定根生长发育期，一般是第5天开始生根，第5～10天生根速率最高，第15天生根量达到最大。水培期间第10天不断产生二级根和大量的根毛，之后一级根数量也有生长，虽有愈伤组织，但很难形成不定根。

图4 KMnO4处理对苎麻插穗生根条数（a）和平均根长（b）的影响Fig.4 Effect of KMnO4 treatment on rooting number（a）and average root length（b）of ramie cuttings

3 讨论与结论

扦插是植物营养繁殖的常用方法，水培法用水作为培养基质，其优点是能够肉眼直接观察根系生长发育形态和动态变化的过程［23］。扦插繁殖常使用的消毒剂主要有高锰酸钾、酒精、硝酸银、次氯酸钙、抗生素、次氯酸钠、升汞、氯气等，不同消毒剂的使用均能达到杀菌消毒的目的，但其均对试验材料存在一定的毒性，故把握消毒剂的作用时间至关重要。

在本试验中，使用1‰KMnO4浸泡苎麻插穗基部深0.5 cm的生根特性较同一浓度浸泡插穗基部深3 cm的差异显著，原因可能是苎麻插穗为半木质化，不同浸泡深度插穗基部与KMnO4接触面积不同，浸泡插穗基部越深，接触面积越大，被氧化的面积也越大，从而造成插穗基部生根部位氧化过度而受损。

消毒效果影响后续不定根的形成发育，消毒时间过短或消毒浓度太低均会导致消毒不彻底，而消毒时间过长或消毒剂浓度太高，会造成氧化过度和毒害作用［23］。传统方法采用0.1‰KMnO4溶液消毒浓度低，浸泡插穗基部深5 cm，时间达72 h，插穗与KMnO4接触面积大、消毒时间过长，导致插穗基部出现高位不定根，生根部位表皮和基部出现腐烂迹象，水培第10天在生根部位出现黑色斑点。而本试验采用1‰ KMnO4溶液，浓度是传统方法的10倍，但仅需浸泡插穗基部0.5 cm深，浸泡时间5 h，结果发现其插穗生根部位皮部色泽正常，不会出现高位不定根。生产上利用高浓度低深度浸泡插穗的方法，生根性状良好，基部不易腐烂并缩短了育苗时间。

综合评价，1‰KMnO4处理插穗基部，浸泡0.5 cm深，时长5 h，生根效果最佳。