张月婷 ,刘新亮 ,秦爱文 ,曾煜婷 ,汪信东 ,戴小英 ★
(1.江西省林业科学院·国家林业和草原樟树工程技术研究中心,江西 南昌 330013;2.江西林业科技推广和宣传教育中心,江西 南昌 330038)
黄樟(Cinnamomum porrectum)又名油樟、大叶樟,樟科樟属常绿乔木树种,自然分布于我国福建、江西、广东、广西、湖南、贵州、云南等地,多生长于海拔400~1 000 m 的河流沿岸、山谷水旁及湿润山坡中[1-2]。黄樟树形美观、枝叶繁茂、四季青翠及生长迅速等特点使其成为极具发展前景的园林绿化树种之一。黄樟木材生材密度达0.88 g·cm-3,属硬木类,具有密度适中、耐腐蚀虫蛀、容易加工等特点,且常伴有特殊香气,是制作雕刻艺术、高档家具及室内装饰的良材[3]。黄樟根、茎、叶中富含精油成分,可作为原料供食品、医药和日用化工生产用,是重要的天然精油植物资源[4-6]。
自然界中,黄樟呈小规模居群散生,可开发利用资源极少。国内外对黄樟研究多集中在精油成分[7-8]及提取物活性[9-10]等方面,也有少量开展组织培养[11]、硬枝扦插[12]等无性繁殖技术的研究,但是组织培养存在技术性强、工序复杂、生产成本高,硬枝扦插存在插穗采集困难、生根率低等问题。本课题组前期研究发现,黄樟组培苗茎枝生长整齐、活力旺盛、侧芽萌发点多且分布均匀,是用作扦插的理想材料,可有效解决当前黄樟良种匮乏、育苗周期长、生产成本高的难题。本研究以1~2 a 芳樟醇型黄樟组培苗为材料,研究了插穗部位、基质种类、生根剂等因子对扦插生根的影响,以期为黄樟苗木的高效无性繁殖提供理论依据和实践参考。
试验材料为课题组于2018年组培繁殖的芳樟醇型黄樟优良无性系。选取生长健壮、无病虫害,具有顶芽的半木质化嫩枝,将枝条剪成长6~8 cm 的小插穗,每穗带 1~2个芽,保留上端 1~2 片叶,上端切口离腋芽0.5 cm 处平剪,下切口平剪,切口平整光滑,穗条剪好,放在容器盆中,用湿毛巾覆盖。扦插前将穗条扎捆,基部浸泡植物生根剂后立即扦插。试验于2020年 6 月在江西省林业科学院(28°44′N,115°49′E)育苗基地内进行。
1.2.1 穗条部位对插穗生根的影响
选用枝条的不同部位为小插穗,设置顶芽、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级穗条4个处理,采用单因素随机区组试验设计。以顶芽开始,顶芽下部带第1~2个芽的穗条为Ⅱ级穗条,带第3~4个芽的为Ⅲ级穗条,带第5~6个芽的为Ⅳ级穗条。插穗基部经200 mg·L-1ABT 生根粉1 号(简称ABT,有效成分含20% NAA 和30%IAA)浸泡1 h 后插入基质,基质为黄壤土。每个处理设3 次重复,每个重复30 根插穗。
1.2.2 基质类型对插穗生根的影响
选用泥炭土、泥炭土∶珍珠岩(3∶1)、黄壤土∶沙土(6∶1)及黄壤土为扦插基质,插穗基部经200 mg·L-1ABT生根粉1 号浸泡1 h 后插入基质,插穗为Ⅱ级穗条。采用单因素随机区组试验设计,每个处理设3 次重复,每个重复30 根插穗。
1.2.3 激素种类及浓度对插穗生根的影响
选择Ⅱ级穗条为插穗,分别用NAA、ABT 质量浓度 100 与 200 mg·L-1及 100 mg·L-1NAA+100 mg·L-1ABT 浸泡处理1 h,以清水浸泡为对照。扦插基质为黄心土。采用双因素随机区组试验设计,共6个处理,每个处理设3 次重复,每个重复30 根插穗。
插后90 d 记录生根情况,计算生根率、根系指数和根系效果指数[13]。其中根系指数=(平均根长+3×平均根数)/4,根系效果指数=(生根率×根系指数)/100。采用Excel 2010 和SPSS 19.0 软件进行统计分析,用Duncan′s 新复极差法进行多重比较分析。
穗条部位是影响插穗生根情况的关键因子之一。如表1 所示,不同部位插穗间扦插生根率、生根数量、根长及根系效果指数差异均达到了显著水平(P<0.05)。带顶芽的插穗生根率最低,显著低于顶芽以下部位其他穗条,其扦插苗的根系生长情况也较差。顶芽以下部位穗条表现出距离顶芽越远生根率及生根数量越低的趋势。Ⅱ级穗条扦插生根率、生根数量与根长均最大,分别达到了91.11%、8.67 条与10.08 cm,显著高于Ⅳ级穗条,与Ⅲ级穗条间差异不显著(P<0.05);其根系效果指数也表现出相似的规律。各穗条处理根系指数间差异不显著(P<0.05)。因此,为保证扦插成活率和生根效果,应采用Ⅱ级和Ⅲ级穗条进行扦插。
表1 穗条部位对插穗生根的影响Tab. 1 Effects of cutting collection position on rooting of cuttings
不同基质中黄樟组培苗插穗生根情况如表2 所示。不同基质间插穗扦插生根率、生根数量、根长、根系指数及根系效果指数差异均达到了显著水平(P<0.05)。黄壤土中插穗生根率、生根数量、根长、根系指数及根系效果指数均最高(如图1),分别达到了92.22%、9.00 条、9.92 cm、9.23 和8.51,除生根数量与基质2(泥炭土∶珍珠岩=3∶1)差异不显著外,其他指标均显著高于另外 3种基质(P<0.05)。基质 3(黄壤土∶沙土=6∶1)中插穗生根效果最差,各项指标均显著低于其他3种基质(P<0.05),这可能与添加沙土后基质容易板结有关。因此,黄樟组培苗扦插的最适基质为黄壤土,该基质中插穗生根率高且根系发达,生根效果最好。
表2 基质因子对插穗生根的影响Tab. 2 Effects of cutting mediums on rooting of cuttings
如表3 所示,不同激素种类及浓度间插穗各项生根指标差异均达到了显著水平(P<0.05)。在相同浓度下,经NAA 和ABT 处理的插穗间生根率差异不显著,但经100 mg·L-1ABT 处理的插穗生根数量、根长、根系指数及根系效果指数均显著高于100 mg·L-1NAA,经200 mg·L-1ABT 处理的插穗各项指标与200 mg·L-1NAA 处理的差异均不显著(P<0.05)。清水处理的各项指标均显著低于各激素处理;经100 mg·L-1NAA+100 mg·L-1ABT 处理的插穗各项指标均最高,其根长、根系指数及根系效果指数均显著高于其他处理(P<0.05)。因此,NAA 和 ABT 激素处理可显著促进黄樟组培苗插穗生根及根系生长,100 mg·L-1NAA 和100 mg·L-1ABT 配合使用最有利于插穗的生根和根系生长。
表3 激素种类及浓度对插穗生根的影响Tab. 3 Effects of hormone types and concentrations on rooting of cuttings
组培育苗繁殖速度快,但技术性强、环节多、生产成本高,扦插繁殖有保持母本优良性状、缩短育苗周期、且简单易行、成本低等特点,是一种较常用的快速繁殖方式[14-17]。本研究运用黄樟组培育苗和扦插相结合的技术手段,既可以综合二者的优点,又避免了二者的缺点。在柳桉(Eucalyptus saligna)[18]、葡萄(Vitis vinifera)[19]及柚木(Tectona grandis)[20]等树种中使用过组培苗嫩枝扦插,结果表明扦插成活率较高,且苗木生长健壮。黄樟组培苗通过截顶可促进枝冠萌发,达到培育叶用工业原料矮林的目的,同时可以充分利用剪下的嫩枝作为采穗来源进行扦插扩繁,能在短期内有效提高产能,降低黄樟育苗的生产成本。
本研究发现,黄樟组培苗表现出距离顶芽越远生根率及生根数量越低的趋势,顶芽以下1~4 芽生根效果最好。这是由于插穗枝条部位不同,根原基数量、储存的营养物质及内源生长素的含量都不同,对黄樟扦插生根有显著影响[21]。插穗的质量直接影响扦插成活率,Ⅱ级和Ⅲ级插穗的生根效果明显优于顶芽和Ⅳ级的插穗。顶芽的插穗因幼嫩,抗逆能力较差,对外界光和水分环境适应能力差,出现顶芽枯萎、叶脱落现象,Ⅳ级插穗可能因为木质化程度高,内源激素含量少,细胞的分生能力低等原因导致成活率偏低[22]。本研究还发现,黄樟组培苗扦插并不需要长时间浸泡插穗生根剂,速蘸生根剂就能长出根系,这可能和组培苗脱毒培养和长期积累的内源激素相关。
插穗的扦插要求基质具有极强的保湿保水性能,穗条在没形成根系时,依靠基质的保湿性能满足植物体水分的需要。基质水分过少则根系生长慢,根系的木栓化程度低,基质水分过大则通气不良,易导致穗条根部缺氧,根尖细胞分裂受抑制,根系短小[23]。黄壤土中扦插成活率最高,根系数量多,根长且粗壮同时根系的完整度较好,这与邱凤英等[13]筛选黄樟扦插繁殖的基质相一致。这是由于黄壤土具有弱酸性,病菌少,并有一定的粘性,易和插穗紧密贴合,易于保持表皮水分,是黄樟扦插的最佳基质。在含有泥炭土的基质中生根率较低,这可能与泥炭土营养丰富有关,泥炭土中插穗容易发霉腐烂,成活率较低。
本研究采用经过幼化的组培苗茎枝为插穗,株龄控制在2~3 a,可有效降低插穗木质化程度,保持较高的内源激素水平,可显著提高扦插成活率。本方法具有可持续性强、操作简单、繁殖系数大、生产成本低等优点,是黄樟进行扩大化繁殖的一条有力途径,有利于黄樟油用良种的快速推广应用。在今后的研究中,应进一步测定黄樟组培苗扦插生根过程中生理指标及内源激素含量,探究扦插生根机理,为黄樟良种的规模化生产和推广应用奠定坚实基础。