植物生长调节剂对鞑靼忍冬扦插生根及酶活性变化的影响

翟亚芳，刘贤德，，吕 东，赵 明，赵 祜，赵兴鹏，王艺林，赵玉红

（1.甘肃农业大学 林学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省祁连山水源涵养林研究院，甘肃 张掖 734000）

鞑靼忍冬Lonicera tatarica又名新疆忍冬、桃色忍冬，为忍冬科Caprifoliaceae忍冬属LoniceraLinn 落叶灌木，原产于欧洲及西伯利亚[1]，我国陕西、宁夏等地均有分布[2]。鞑靼忍冬抗逆性强，为西北干旱半干旱区地区重要的园林观赏植物之一，应用前景广阔。

相关学者对忍冬科植物的研究大多停留在形态特征与系统分类、药用价值、解剖学和引种适应性等角度[3-8]，有少数学者对鞑靼忍冬进行了扦插繁殖技术的研究[9-11]，但鲜有关于抗氧化酶对鞑靼忍冬插穗生根影响的研究报道。在扦插生根过程中，扦插穗条不定根的形成和芽的分化时期[12]，插穗内部会发生一系列生理变化，在这个过程中，植物生长调节剂对植物扦插生根发挥着重要作用，生长调节剂起着调节激素间平衡和促进内源激素合成的作用。有研究表明:萘乙酸（NAA）和吲哚丁酸（IBA）均可促进红缨海棠插穗愈伤组织生根，而NAA 处理可促进插穗皮部生根[13]，同时在生根过程中过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和超氧化物歧化酶（SOD）发挥着重要的作用[14-18]。

本试验采用3因素3水平 L9(33) 正交试验设计，以3 种生长调节剂萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）和吲哚乙酸（IAA）处理鞑靼忍冬扦插穗条，进行扦插繁殖试验，分析不同植物生长调节剂处理对鞑靼忍冬扦插生根的影响，以期筛选出促进鞑靼忍冬插穗生根的最优生长调节剂处理组合，同时明晰扦插生根过程中POD、PPO 和SOD 活性的变化对生根指标的影响，为西北干旱半干旱区鞑靼忍冬扦插快繁提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省张掖市龙渠种子园（38°48′41″N、100°13′42″E，海拔1 700 m）年平均气温6.8℃，极端最高气温33.4℃，极端最低气温-26.5℃；年降水量193.0 mm，年蒸发量1 653.0 mm，相对湿度51%，无霜期152 d，日照时数2 435.6 h。扦插环境为基地内日光温室。

1.2 材 料

鞑靼忍冬嫩枝采自于良种基地内鞑靼忍冬引种区。2020年7月上旬，从鞑靼忍冬采穗母树上采集健壮、无有害生物的当年生嫩枝，采后及时放入盛水的水桶内，将采回的枝条剪成成长5～8 cm 的插穗，上下切口均平切，顶端保留2 侧芽和2 片完整的叶片，每50 支为1 捆。插穗处理所用生长调节剂为萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）和吲哚乙酸（IAA）（上海山浦化工有限公司生产）；插穗消毒药剂为50%多菌灵杀菌剂（山西德威本草生物科技有限公司）。

1.3 试验方法

采用L9(33)正交试验设计，设植物生长调节剂种类、质量浓度及处理时间3 个因素，每个因素3个水平（表1），以清水为对照，共10 个处理（表2）。田间试验采用完全随机区组设计，每个处理进行3 次重复，共 30 个区组，每个区组扦插50 根，共扦插1 500 根。

表1 鞑靼忍冬扦插正交试验因素和水平Table 1 Orthogonal experimental design levels of plant growth regulators on Lonicera tatarica cuttings

表2 鞑靼忍冬正交试验设计Table 2 Orthogonal experimental design of plant growth regulators on Lonicera tatarica cuttings

1.4 扦插及其插后管理

扦插前将蛭石、泥炭土和珍珠岩按1∶2∶1 的比例均匀混合后配成扦插基质，用育苗穴盘（50穴）填装基质。按照3 盘为一组摆于温室大棚内。扦插前1 天用50%多菌灵溶液对扦插基质喷淋消毒；扦插前将基质浇透水后，用木棍在基质上打4～6 cm 深的扦插孔，扦插后用手压实插穗周边基质并喷淋清水。扦插后前5 d，每隔1 h 对插穗喷水1 次，每次3 min，使插穗叶面保持水雾状态。扦插5 d 后，每天早晨、中午和傍晚喷水1 次，每次20 min。扦插后前7 d，每隔2 d 用50%多菌灵溶液喷洒消毒，随后每隔1 周消毒1 次。及时清理插床上的枯落叶、坏死插穗、杂草；每天记录扦插大棚内的温、湿度，使温度保持25～28℃。

1.5 调查及指标测定方法

1.5.1 插穗形态观察及生长指标的测定

扦插后，每隔3 d 随机抽样1 次，观察插穗切口膨大、愈伤组织和不定根形成情况；扦插15 d 后，随机抽样观察插穗基部膨大情况，每隔10 天调查1 次，并对生根形态拍照记录；扦插55 d 后，调查统计不同生长调节剂处理插穗的生根数量、生根率、平均根数、平均根长、最长根长、最小根长，计算根系效果指数。根系效果指数=平均根长×平均根数/插穗总数[15]；生根率（%）=生根株数/扦插总数×100%[19]；平均根数（条）=插穗生根数量总和/生根插穗数量总和[19]；平均根长（cm）=插穗生根长度总和/插条生根数量总和[19]。

1.5.2 酶活性测定

插穗基部开始膨大时（15 d），进行插穗生理指标POD 酶、PPO 酶、SOD 酶的活性测定。插穗基部膨大后每隔10 d 取样1 次，共5 次。每个处理每次随机抽取5 个插穗，重复3 次。取样后，带入实验室用清水处理干净插穗根部以及叶面，用吸水纸吸干水分，用锡纸进行包装记录，装入密封袋中，储存于-80℃的低温冰箱中，等待生理指标的检测。POD 活性测定采用愈创木酚法[20]；PPO 活性测定采用邻苯二酚比色法[21]；超氧化物歧化酶SOD 活性采用NBT（氮蓝四唑）光还原法测定[22]。

1.6 数据分析

数据统计和图表绘制采用Excel 2016，数据分析用SPSS 20.0，用Duncan’s 进行显著性差异和多重比较分析，采用隶属函数法[23]对各处理生根效果进行综合评价式中，X为9 个处理中各指标测定值，Xmin和Xmax为某一指标在9 个处理中的最小值和最大值。

2 结果分析

2.1 鞑靼忍冬插条生根进程

插后每隔3 d 随机抽样观察插穗生根情况。10～15 d 时有少部分插穗皮孔外凸、开裂（图1A），也有一部分插穗在韧皮部与木质部夹层开始形成愈伤组织（图1B）；20～25 d 时不定根开始从愈伤组织处（图1D）或皮孔开裂处（图1E）生出，愈伤组织膨大数量增多，形成愈伤组织的插穗数量持续增加（图1C）；30～35 d 时不定根继续伸长，插穗上带的叶片色泽变暗淡，部分插穗上的叶片开始发黄脱落，新叶完全展开（图1F）；40～45 d，愈伤组织停止生长，部分插穗愈伤组织开始褐变，不定根快速生长，根系不断伸长增粗，并出现了二级根（图1G—H），少部分插穗开始有开花现象（图1I）；55 d 后，插穗生成完整的根系（图1J）。综合分析生根进程，可将插穗不定根的形成大致划分为4 个阶段：1）不定根原基诱导及发生皮裂阶段；2）不定根表达、形成阶段；3）不定根伸长及发育阶段；4）不定根快速生长、增粗阶段。统计生根类型发现，有80%左右的插穗以皮部生根为主，少部分为愈伤组织生根类型。

图1 鞑靼忍冬扦插生根过程中不同阶段插穗的情况Fig.1 Rooting development properties of Lonicera tatarica in different cutting stages

2.2 不同处理对鞑靼忍冬插穗生根指标的影响

由表3可知，不同浓度、不同处理时间的生长调节剂对插穗各项生根指标存在显著性差异（P＜0.05）。生根率以T4 最高，为85.67%，其次是T6为79.33%；T2 和T3 最低，分别为20.53%和20%；除T2 和T3 外，其余处理的生根率均大于CK。平均根数以T6 最多（21.83 条）；T9 次之，为16.06 条；T3 和CK 最低，分别为8.03 条和8.60条。平均根长T1 最长，为6.19 cm；T4 和T6 并列，为5.63 和5.55 cm，为3.95 cm；除T1、T2、T4 和T6 大于CK 外，其余处理组平均根长均小于CK。最长根长以T6 最长，为19.90 cm；T4 次之，为15.90 cm；T7 最短，最长根长为9.70 cm；除T5、T7 和T9 小于CK，其它处理组均大于CK。最小根长以T3 最长为1.43 cm；T9 最短（0.40 cm）；其它处理组间差异性不显著。根系效果指数以T6最高，其次为T4，CK 和T3 最低。

表3 不同处理对插穗生根的影响†Table 3 Effect of different treatments on rooting of cuttings

2.3 不同处理生根指标之间的相关分析

由表4可以看出，在不同生长调节剂对插穗各项生根指标之间，平均根数与最长根长、生根率、根系效果指数呈极显著正相关（P＜0.01）。平均根长与最长根长和根系效果指数呈极显著正相关（P＜0.01）。最长根长与生根率和根系效果指数均呈显著性正相关（P＜0.05）。根系效果指数与生根率呈极显著正相关（P＜0.01）。

表4 不同处理下插穗生根指标相关性分析†Table 4 Correlation analysis of rooting indexes of cuttings under different treatments

2.4 根系生长性状隶属函数值及综合评价

采用隶属函数分析法分别对9 个处理的各项指标进行分析及综合评价。结果如表5所示，T6 排名第1，即用200 mg/L 的IBA 处理插穗30 min，其平均隶属函数值为0.845；T4 排名第2，仅次于T6；T9为排名第9，即用200 mg/L 的NAA 处理插穗10 min，其平均函数值为0.234。

表5 不同植物生长调节剂对根系生长指标的隶属函数值及综合评价Table 5 Membership function values and comprehensive evaluation of root growth indexes under different plant growth regulators

2.5 生根过程中相关酶活性的动态变化

2.5.1 POD 活性的动态变化

POD 是调控植物体内生理代谢活动的主要氧化酶，对植物生长发育起着重要的调节作用，与插穗基部根原基细胞的诱导及表达关系密切[24]。由图2可知，IAA 处理组（T1、T2、T3）POD 活性呈现“上升—下降”的单峰趋势，第25 天（不定根表达、形成阶段）出现峰值，CK 的POD 活性变化趋势同3 个IAA 处理组相同，在0～25 d总体呈现上升趋势，25 d 后出现缓慢下降趋势；在各时期，T3 的POD 活性均高于CK，T1 和T2均低于CK，说明T3 对插穗POD 活性的作用较T1 和T2 明显。IBA 处理组（T4、T5、T6）的POD 活性变化总体均呈现“上升—下降—上升—下降”趋势，T4 和T6 峰值分别出现在15 和45 d，即不定根原基诱导及发生皮裂和不定根快速生长、增粗阶段，比IAA 处理组和NAA 处理组均提前10 d，且为双峰趋势；T4 和T6 的POD 活性各期间均高于CK，CK 峰值比T4 和T6 推迟10 d，且为单峰；T4 的POD 活性在15 d 峰值处小于T6，其它时间均高于T6，说明T4 对插穗内部POD 活性效果高于T6。POD 参与生长素的代谢和细胞壁的木质化[17]，由此表明，IBA 有利于提高插穗的POD 酶活性、加强呼吸作用以及促进细胞分裂，从而促进插条生根。T7、T8 和T9（NAA 处理组），POD 活性呈现“上升—下降”趋势；在25 d（不定根表达、形成阶段）POD 活性达到最大值，与IAA 处理组一致，随后逐渐呈现降低趋势；在扦插 25 d 后，3 个处理的POD 活性均高于CK，说明NAA 对于插穗的POD 酶活性有促进效果，且T7 效果显著大于其它组。

图2 不同处理对鞑靼忍冬扦插生根过程POD 活性的影响Fig.2 Effects of different treatments on POD activity during the rooting process of Lonicera tatarica

2.5.2 PPO 活性的动态变化

PPO 能催化酚类与IAA 形成一种生根辅助因子“IAA—酚酸复合物”，在根原基诱导和发育过程中发挥着重要作用[10]。由图3可知，IAA 处理组（T1、T2、T3），PPO 活性变化总体呈现“上升—下降—上升—下降”的双峰趋势，峰值分别出现在25、45 d（不定根表达、形成和不定根快速生长、增粗阶段），CK为单峰值，在扦插后45 d 出现，比其它3 组第一次峰值推迟20 d；T3在55 d 内酶活均大于CK，其它组在25 d 前PPO活性大于CK，之后PPO 活性持续低于CK。有研究表明，当插穗内积累高浓度的酚类物质时，PPO活性会增高，PPO 催化的酶促反应能够产生促进插穗生根的物质，也可能促进插穗切口细胞的愈伤分化[25]，说明T3 组中IAA 使插穗内部 PPO 活性增高，加速插穗生根。T4、T5 和T6（IBA 处理组）PPO 活性呈现的趋势基本一致，分别在15、45 d（不定根原基诱导及发生皮裂和不定根快速生长、增粗阶段）达到峰值，且第一次峰值比IAA处理组提前10 d；在0～25 d，IBA 处理组PPO活性均高于CK 处理，在25～35 d，IBA 处理组PPO 活性均低于CK，在35 d 后，3 个处理组PPO活性又呈现上升趋势。在2 次峰值内，T4 峰值均高于T6 和T5，说明IBA 在愈伤组织形成和不定根快速生长、增粗阶段对PPO 酶活性有促进效果，且T4 处理效果最明显。T7、T8 和T9（NAA 处理组）的PPO 活性变化趋势有差异，T7 在扦插后35 d 达到峰值，随后保持稳定，在55 d 又出现上升趋势；T9 在15 d 和35 d 出现峰值后，随后呈现下降趋势，在45 d 出现最低值后，于55 d PPO 酶活性又呈现上升趋势；T8 在15 d 出现峰值，随后出现下降趋势，在55 d 又呈现上升趋势。在扦插25 d 后，T7 和T9 的PPO 活性均高于CK，T8 的PPO 活性在0～25 d 显著高于T7、T9 和CK，但在25～55 d 内，PPO 酶活性显著低于T7 和T9，T7 在整个生根过程中，PPO 酶活性均高于T9，说明T7 对PPO 活性的作用高于T8 和T9。

图3 不同处理对鞑靼忍冬扦插生根过程PPO 活性的影响Fig.3 Effects of different treatments on PPO activity during the rooting process of Lonicera tatarica

2.5.3 SOD 活性的动态变化

SOD 作为植物体内的第一线抗氧化系统，可催化清除超氧化物自由基，保护细胞免受氧化损伤[18]，因此SOD 对不定根的形成起着一定的作用。如图4所示，IAA 处理组（T1、T2、T3），SOD活性总体变化规律大致相同，均在35 d 达到峰值（不定根伸长及发育阶段）。在整个生根过程中，T1、T2、T3 三个处理的SOD 活性均大于CK，其峰值比CK 提前10d，T1 比T2 和T3 的SOD 活性高，说明IAA 对提高SOD 活性和插穗生根有一定的作用，且T1 优 于T2 和T3。T4、T5 和T6 的SOD变化趋势均表现“上升—下降”趋势，在25 d（不定根表达、形成阶段）出现峰值，比IAA 处理组提前10 d；T4 和T6 在45 d 出现最低值，其原因可能是在不定根伸长期，插穗已伤口愈合，不定根已经产生，插穗在根系形成过程中产生的超氧自由基较少，而SOD 具有清除超氧自由基的作用，因此SOD 活性降低[26]。在插穗整个生根过程中，CK 的SOD 活性均显著低于T4、T5 和T6；T4 的SOD 活性比T6 和T5 高，说明T4 对SOD 活性的效果较T6 和T5 明显。T7、T8、T9（NAA 处理组）的SOD 活性为“上升—下降—上升—下降—上升”趋势，分别在15、35 d 达到峰值，即不定根原基诱导及发生皮裂阶段和不定根伸长及发育、大量新叶抽出阶段。在扦插后35 d 内，NAA 的3个处理组SOD 活性均大于CK，且CK 组峰值为单峰（45 d 出现），比其它3 个处理组推迟30 d，说明NAA 对促进SOD 活性和加速插穗的不定根的产生起到了一定的作用。在整个生根过程中，T8 处理SOD 活性比T7 和T9 均高。

图4 不同处理对鞑靼忍冬扦插生根过程SOD 活性的影响Fig.4 Effects of different treatments on SOD activity during the rooting process of Lonicera tatarica

3 结论与讨论

3.1 讨 论

3.1.1 生长调节剂对扦插生根的影响

不同生长调节剂对插穗生根作用各有不同。有研究表明，不同植物激素对刺槐嫩枝扦插生根效果不同，IBA 对不同刺槐插穗生根效果最好[27]；王瑞敏等[28]对金叶银杏嫩枝扦插繁殖研究表明，IBA 的处理效果优于NAA；还有学者研究显示，IAA 对垂珠花[29]和红砂[30]的插穗扦插生根具有促进作用。朱永超和许宏刚对蓝叶忍冬进行了扦插繁殖试验，研究表明：50 mg/L 的IBA 处理插穗60 min 可显著增加蓝叶忍冬的生根率和根数[31-32]。本试验结果表明，鞑靼忍冬插穗生根方式主要为皮部生根型以及少量的愈伤组织生根型，其原因可能是由于皮部生根与愈伤组织生根相互抑制[13]；通过对插穗的生根进程拍照观察，不定根的形成大致分为4 个阶段:不定根原基诱导及发生皮裂阶段；不定根表达和形成阶段；不定根伸长阶段及发育阶段；不定根快速生长和增粗阶段；通过对不同处理插穗的生根指标进行比较分析得出，T4（50 mg/L IBA 处理1 h）和T6（200 mg/L IBA处理30 min）综合生根效果较好，NAA 处理组和IAA 处理组对插穗的生根效果不明显，这与朱永超对蓝叶忍冬的研究结果相似[33]。

3.1.2 酶活性与插穗生根的关系

植物生长调节剂可显著促进插穗内某些酶的活性，提高淀粉和蛋白质分解，增强细胞渗透吸水能力，加速植物组织的分化与再生[13]。在本研究中，IBA 处理组对POD 酶活性的效果显著高于IAA 处理组和NAA 处理组，且IBA 处理组POD活性峰值均在不定根原基诱导及发生皮裂和不定根快速生长、增粗阶段升高，这与刘洁[34]在黄心夜合的研究论点相似，认为插穗经K-IBA 处理的POD 活性均有2 个峰值分别出现在不定根诱导阶段、不定根的伸长期，说明IBA 对提高插穗的POD 酶活性具有促进作用并可加强呼吸作用以及促进细胞分裂，从而促进插条生根；而在本研究IBA 处理组（T4）对POD 活性的效果明显。PPO活性峰值大部分出现在25 d（不定根表达、形成阶段）和15、45 d（不定根原基诱导及发生皮裂和不定根快速生长、增粗阶段）；PPO 是一种含铜的酶,能催化酚类物质与IAA 缩合形成一种有利于生根的辅助因子“IAA—酚酸复合物”[29]，因此，本研究认为PPO 活性的高低与扦插生根进程有关系，即愈伤组织形成期和不定根发生时期，PPO 酶活性增高，与Bhattacharya[35]在1989年表明PPO 酶可以催化生长素代谢，促进不定根起源与发育的观点一致，说明IAA、IBA 和NAA 对PPO 活性均有促进作用，且本试验中，BA 促进效果更佳，T4 对PPO 活性效果最好。在不同处理中，SOD 酶活性峰值出现在15 d（不定根原基诱导及发生皮裂）、25 d（不定根表达、形成阶段）、35 d（不定根伸长及发育阶段），这与陈晨等对东京野茉莉插穗根系产生过程中SOD 活性变化趋势一致[36]，SOD 活性峰值出现在不定根产生与伸长时期，表明不同激素处理插穗对SOD 活性有一定的作用。本研究IBA 对SOD 活性的作用高于IAA和NAA；且T4 处理效果最好。

3.2 结 论

鞑靼忍冬插穗生根方式主要为皮部生根型以及少量的愈伤组织生根型。鞑靼忍冬不定根的形成大致分为4 个阶段：不定根原基诱导及发生皮裂阶段；不定根表达和形成阶段；不定根伸长阶段及发育阶段；不定根快速生长和增粗阶段。IBA 处理组中，T4（50 mg/L IBA 处理1 h）和T6（200 mg/L IBA 处理30 min）综合生根效果较好，NAA 和IAA 对插穗的生根效果不明显。IBA 对POD、PPO、SOD 活性的作用效果较好，且IBA处理组中的T4 效果最佳，即T4（50 mg/L IBA 处理1 h）为最佳处理组。

本试验对鞑靼忍冬进行扦插繁殖技术、插穗生根过程中酶活性与插穗的关系以及生长调节剂对酶活性的影响等进行了初步研究；而植物在扦插生根过程中，插穗内部产生的生理生化变化极其复杂。今后，还需深入探究鞑靼忍冬扦插繁殖生根机理及生理代谢机制，完善扦插繁育体系。