油桐扦插及其不定根形成的解剖观察

蓝金宣，梁文汇，黄晓露，杨卓颖，李宝财，马锦林

（广西壮族自治区林业科学研究院/广西特色经济林培育与利用重点实验室，南宁 530002）

0 引言

油桐(Vernicia fordii)为大戟科(Euphorbiaceae)油桐属(Vernicia)多年生落叶乔木，是国内重要的木本油料树种[1-2]，产于秦岭、淮河流域以南各地，在四川、湖南、广西、广东、云南、贵州、浙江、福建和台湾等地均有分布[3-4]。桐油具有干燥快、附着力强、富光泽、耐酸、耐碱及耐高温等特点，可用作生产环保涂料的底物、高质量的生物质柴油和其他工业原料，随着人们环保意识的增强以及国家对生物质能源的逐步重视，桐油的需求量逐渐增加[5-8]。

油桐无性扦插繁殖研究鲜见报道。彭俊华等[9]公开发表了一种油桐扦插生根的专利，生根率仅有20%。部分学者对油桐属的千年桐开展了扦插技术研究，如周幼成等[10]采用1～3年生千年桐(Vernicia montana)实生优势树作为母树进行采穗扦插，最高生根率是45.2%。农韧钢[11]用浓度为300 mg/L IBA+3%蔗糖处理1年生千年桐穗条12 h，生根率最高为60%。由此可见，油桐属的2个树种特别是油桐的扦插技术研究几近空白，尚有较大的探索空间。

笔者以1～3年生油桐母树为材料，设置不同外源激素浓度、留叶方式和母树年龄等条件，开展油桐扦插试验，同时结合插穗生根过程的形态及解剖学观察，探讨油桐插穗不定根的发生及发育过程，以期为油桐扦插繁殖提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年5月在广西林业科学研究院的油桐山试验基地进行，基地属亚热带季风气候，年均气温21.7℃，年均降水量为1300 mm，年均相对湿度为80%左右，干湿季节明显，降雨主要集中在4—9月[12]。

1.2 试验材料

试验材料为2017—2019年种植于广西南宁市广西林业科学研究院的油桐山试验基地(108°56′E、22°56′N)的油桐优良家系。

1.3 试验设计

试验设置不同外源激素浓度、留叶方式及母树年龄等条件，探索油桐扦插生根技术。扦插前，将新鲜黄心土过筛后装入育苗袋并整齐摆放在苗床上，于晴天用0.5%高锰酸钾溶液淋透进行消毒，随后用塑料薄膜覆盖闷晒1天以上；扦插前1天揭开薄膜，用清水将基质冲洗干净。插穗长度为12～15 cm，切口上平下斜，切口下端尽可能靠近叶结处。用0.5%多菌灵溶液对制作好的插穗进行消毒20 min，之后直接浸泡生根剂。每个处理30根插穗，3次重复。

扦插后每隔7天随机抽取3根疑似存活的插穗进行观察，并截取基部茎段存放到FAA固定液中，以备切片用料。

1.3.1 外源激素浓度试验 在母树上选取当年生半木质化健壮枝条，采用IBA，配制1.0、1.5、2.0、2.5 g/L 4个浓度的生根剂，浸泡2 h，扦插基质为纯黄心土。

1.3.2 留叶方式试验 分别3种留叶方式，即插穗上部留单叶、2半叶和半叶，用最佳IBA浓度浸泡2 h，扦插基质为纯黄心土。

1.3.3 母树年龄试验 分别取1年生、2年生和3年生的母树上，当年生半木质化健壮的枝条作为插穗，采用最佳留叶方式，用最佳IBA浓度浸泡2h，扦插基质为纯黄心土。

1.4 扦插及管理

完成前期处理后，插穗垂直插入基质中，插入深度约为4～5 cm。扦插完毕后，立即用清水浇透，满足插穗对水分的需求，确保插穗与黄心土充分接触。随后给苗床搭建拱棚、覆盖薄膜，薄膜上再盖一层遮荫网。之后的管理中，保持苗床基质和空气湿度，以薄膜上有水珠为宜[13]。每周用0.2%多菌灵溶液进行消毒，并及时清除坏死插穗及掉落叶片。

1.5 切片制作方法

从插穗基部切取1.0 cm长的新鲜组织用FAA固定液(70%)固定24 h以上。随后按照石蜡切片制作流程完成以下步骤：脱水浸蜡→包埋→切片（厚4 μm）→脱蜡至水→番红染色→脱色→固绿染色→透明封片[用国药集团化学试剂有限公司（货号10004160）的中性树胶]。经日本尼康(Nikon Eclipse E100)显微镜镜检，经日本尼康成像系统(Nikon DS-U3)进行图像采集分析。

1.6 数据统计分析

试验数据采用Excel 2019软件进行初步汇总，运用IBM SPSS Statistics 19.0软件进行统计分析，对有显著性差异的指标采用Student-Newman-Keulsa多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对油桐扦插生根率的方差分析

从表1中不同处理方式对油桐插穗生根率的方差分析可以看出，不同外源激素浓度、留叶方式及母树年龄处理对油桐扦插生根率有极显著(P＜0.01)的影响。

表1 不同处理的方差分析

2.2 不同外源激素浓度对油桐扦插生根的影响

不同外源激素浓度对油桐扦插生根的影响均达到显著水平(P＜0.05)。1.5 g/L IBA溶液处理的生根率最高，为46.67%；其次为2.0 g/L处理，生根率为44.44%；再次是1.0 g/L IBA溶液处理的生根率，为32.22%；生根率最小的处理是2.5 g/L IBA溶液的处理，仅为28.89%（图1）。

图1 不同外源激素浓度对油桐杆插生根率的影响

2.3 不同留叶方式对油桐扦插生根的影响

从图2可以看出，不同留叶方式处理对油桐扦插生根的影响达到显著水平(P＜0.05)。半叶的留叶方式生根率最高，为47.78%；其次是留2半叶的留叶方式处理，生根率为28.89%；生根率最低的是留单叶的处理，为27.78%。留2半叶处理与留单叶处理之间的生根率差异不显著。

图2 不同留叶方式对油桐杆插生根率的影响

2.4 不同母树年龄对油桐扦插生根的影响

不同母树年龄对油桐扦插生根的影响达到显著水平(P＜0.05)。从1年生母树上所取穗条扦插生根率最高，为56.67%；其次是2年生母树所取穗条，扦插生根率为46.67%；扦插生根率最小的是在3年生母树上所取的穗条，为43.33%，比1年生母树所取穗条低13.34个百分点（图3）。2年生母树上所取穗条与3年生母树上所取得穗条的生根率差异不显著。不同年龄母树上所取穗条的扦插生根率与母树年龄呈反比。

图3 不同母树年龄对油桐杆插生根率的影响

2.5 油桐扦插生根过程的形态观察

通过观察油桐生根过程中的形态特征（图4）可以看出，油桐扦插后第14天，插穗基部插入基质的部位出现明显的凸起，表面光滑，下切口处未发现有愈伤组织生成，尚未形成根系，可能此时插穗内部已经产生了不定根原基。扦插后第21天观察，插穗基部凸起处已经长出少量不定根且分布在插穗同一侧，其他凸起部位表面仍然光滑。扦插后第28天观察，油桐不定根发生的数量增加，但依然集中在插穗的某一侧，同时插穗基部切口有腐烂现象，有可能是基质湿度过大病原菌通过插穗下切口侵入所致。扦插后第35天观察，油桐不定根增多增长并分布在插穗基部的四周。在整个油桐扦插试验过程中，没有发现插穗切口有愈伤组织形成，说明油桐扦插的生根类型是单一的皮部生根类型。

图4 油桐扦插生根过程中的形态特征

2.6 油桐不定根形成过程的解剖观察

对扦插前茎段横切面的解剖结构进行观察（图5a），由外向内其切面的整体结构由6个部分组成，即表皮、皮层、韧皮部、形成层、木质部和髓。最外层是表皮，由排列整齐紧密的长方形细胞组成；表皮以内为皮层，皮层由多层排列疏松的薄壁细胞构成，细胞间有较大空隙；皮层以内依次分别是韧皮部、维管形成层、木质部和髓。通过对油桐多个茎段横切面切片进行观察，未发现有潜伏根原基。

对油桐扦插不同时期的插穗解剖结构进行观察，扦插后第14天，在插穗皮层处的薄壁细胞大量分裂，形成了体积细小、排列紧密的卵型细胞团，即根原基（图5b）；嫁接后第21天，插穗皮层处根原基增多，少量根原基形态发生变化，向内逐渐形成根冠向外冲出皮层形成不定根（图5c）；嫁接后第28天，形成的不定根不断增多增长，与插穗的维管组织相连形成完整的根结构（图5d）；嫁接后第35天，形成的不定根继续增多增长（图5e）。

图5 油桐扦插生根过程的解剖学观

3 结论与讨论

植物扦插生根是一个极其复杂的生理过程[10,14]，大量试验研究表明，植物扦插生根情况不仅与插穗本身的特性[15]、基质、植物生长调节剂种类及浓度等诸多因素关系密切[16-18]，还受外界多种因素如光照、空气、温度、湿度共同调控[14]。本研究通过开展不同激素浓度、留叶方式及母树年龄对扦插生根的影响试验，初步得到较好的扦插组合为选择1年生母树做插穗、保留半叶、经1.5 g/L IBA处理2 h、在黄心土中培育5～6周左右，扦插生根率可达56.67%，这个生根率比目前已公开的生根率高出36.67个百分点。

前人根据插穗不定根的发生部位将插穗的生根类型分为皮部生根型、愈伤生根型和混合生根型3种，其中兼具皮部生根型和愈伤生根型2种生根方式的称为混合生根型[19-20]，这种生根类型的植物采用扦插繁殖时比较容易生根[21]。本研究中，油桐的扦插生根类型属于单一皮部生根类型，这与周幼成[10]的研究结果相似，其认为油桐属植物千年桐的生根类型以皮部生根为主。大量研究者通过植物扦插过程中的解剖学研究发现，植物的多个部位均有可能产生不定根根原基[22]。不同植物因其特性不同，根原基所发生的位点及位点数也不尽相同。刘云强等[23]发现蒙椴的根原基发生位点有多个；朱聃等[19]发现矮丛越橘的根原基起源位点数则比较单一，仅在形成层发生。本研究中，油桐扦插不定根仅从皮层单一位点发出，是目前发现较为特殊的发生位点。油桐扦插过程中切口处无愈伤组织形成，这与周幼成[10]的研究结果不同，其在对油桐属植物千年桐扦插过程中的形态和解剖结构观察发现，有愈伤组织产生不定根的情况，这可能与2个树种的特性有关，也有可能是生长调节剂的种类、浓度以及基质不同导致的。有研究者以插穗中是否具有潜伏根原始体来判断植物生根的难易[17]。本研究中，油桐扦插前的茎段中无潜伏根原基，属于诱导生根型，这与侧柏[24]等的研究结果相似。

通过显微结构观察可以得出，影响油桐生根的原因是无原始根原基、生根方式单一以及根原基发生位点少的综合效应。

本研究中，仅用了1种外源激素设置4个浓度进行试验，之后依次开展留叶方式及母树年龄不同处理的油桐扦插研究，其他外源激素、扦插基质等因子对油桐扦插的影响尚不明确。同时，通过油桐扦插生根的解剖结构了解了油桐扦插不定根的发生位点及类型，但是其扦插过程中酶、营养物质以及内源激素的变化如何尚不明确，仍有待进一步研究。