麻栎组培苗和实生苗生长性状比较研究

于 艳，郎庆龙，李立峰，孙 娟，王连珍，费 滕，高 伟，夏兴宏

（辽宁省蚕业科学研究所，辽宁 凤城 118100）

麻栎（Quercus acutissimaCarr.）属壳斗科落叶乔木，是我国亚热带和温带地区广泛分布的先锋树种，为我国珍贵的用材树种[1]，同时麻栎还是我国特色经济昆虫柞蚕的主要饲料树种之一，具有较高生态和经济价值[2]。麻栎与其他的柞蚕饲料树种如蒙古栎（Quercus mongolicaFisch.）、辽东栎（Quercus liaotungensisMayr.）、槲栎（Quercus alienaBl.）相比，具有耐干旱、耐瘠薄、抗白粉病及早烘病等特点，由于麻栎叶质所含干物质总量多，饲养柞蚕的收蚁结茧率高，是建设秋用保苗场的优良树种[3]。目前，我国用于饲养柞蚕的部分柞园沙化、退化严重，据调查，辽宁地区用于养蚕的柞园约50 万hm2，其中受到严重破坏的二、三类柞园约占70%[4]，亟需大量优质柞苗进行柞园生态修复，但柞树橡种虫害率超过60%，导致柞苗繁育工作事倍功半，严重制约着我国柞园建设及柞蚕业的健康可持续发展[5]。组织培养技术是良种快繁的有效途径，其繁殖速度快，可周年化生产，短期内可获得大量规格一致的苗木，实现良种的快速繁殖。国内外麻栎组培繁育技术研究较多，采用合子胚诱导体细胞胚胎，已获得再生植株[6-8]。赵丹等[9]以1 年生麻栎种子实生苗茎段为外植体建立了麻栎试管无性系；于艳等[10]以多年生（5 年生）麻栎茎段为外植体，建立了麻栎快繁技术体系，无菌苗继代增殖系数达到5.8，驯化成活率94.44%，大田移栽成活率81.5%[11]。以20年生麻栎茎段为外植体的褐化问题已得到解决[12]，基于离体枝条激素处理的成龄麻栎的离体培养，成功建立了试管无性系，但继代增殖系数低，生根培养过程中生根率低[13]。以幼龄材料为外植体的麻栎组织培养技术已较成熟，但组培苗在移栽后的生长性状如何，与实生苗是否有差异，还未见有相关报道。本研究以麻栎组培苗和实生苗为材料，调查移栽后成活率、苗高、地径、根长、地上部分干重及地下部分干重等生长指标，比较组培苗与实生苗生长性状的差异，为麻栎组培苗应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

以辽宁省蚕业科学研究所种质资源圃中，麻栎优良单株种子培育的5年生实生苗枝条为外植体，建立试管无性系，试管生根苗于2016年12月移栽至腐殖土、珍珠岩、锯末体积比为2∶5∶1的基质中，在温度(24±1)℃，光照2 800~3 200 lx 条件下逐渐降低湿度驯化30 d，获得组培苗；同期以同一单株的麻栎种子播种于营养钵中培育的实生苗为对照。2017年5月选择生长健壮的组培苗和实生苗移栽至苗圃中。

1.2 试验地概况

试验地位于辽宁省凤城市辽宁省蚕业科学研究所苗圃，东经123°58'45″、北纬40°28'08″，土壤类型为地带性棕壤，年均气温7.9 ℃，年均无霜期156d，年均日照时数23 722h，年有效积温3 300 ℃，年均降水量1 044 mm，且多集中于夏季，属于温带季风和湿润地区，大陆性季风气候。

1.3 方法

采用随机区组设计设置5个区组（重复），分别为I、II、III、IV、V，每个区组中分别移栽组培苗和实生苗各80株，株行距为40 cm×50 cm。移栽4个月后调查各处理成活率，分别于苗龄5，11，22，34个月时从各处理中随机抽取20 株健康植株，调查苗高、地径、根长、地上部分干重及地下部分干重，并观察记录其生长状态、根系状况等，比较两者的生长性状。地径测量的起量部位为距离地面5 cm处，根长的测量以最长根的长度为准。

1.4 数据处理

采用Excel 2020 软件进行数据统计和处理，使用DPS 软件对数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 麻栎组培苗和实生苗移栽成活率

麻栎组培苗和实生苗的移栽成活率无显著差异（表1）。二者均是容器苗，移栽时根部均未损伤，每个区组的成活率都在91.25%以上。

表1 麻栎组培苗和实生苗移栽成活率的比较Table 1 Comparison of the survival rate of tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissim

2.2 麻栎组培苗和实生苗形态特征

麻栎组培苗与实生苗在幼龄期形态特征有一定的差别，主要表现在枝干和根部的形态方面，组培苗比实生苗侧枝和根的数量多（表2），枝干开张角度大，根系侧向生长，侧根发达，在土壤中分布面积大（图1）。通常情况下麻栎实生苗只有1 条主根，但播种时胚根受到机械损伤的，后期可能会生长出2~3 条主根，但生长方向依然直立向下；组培苗瓶内生根阶段是3~5条根，移栽后主根数量仍是3~5条。

图1 苗龄17个月的组培苗（右）与实生苗（左）生长形态Figure 1 Growth morphology of tissue culture seedlings(right) and seedlings(left) at 17 months of seedling age

表2 麻栎组培苗和实生苗形态特征比较Table 2 Comparison of morphological characteristics between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissim

2.3 麻栎组培苗和实生苗苗高、地径、根长比较分析

苗龄5个月时，麻栎组培苗与实生苗的苗高差异显著，组培苗苗高12.48 cm，实生苗的苗高18.74 cm，组培苗比实生苗低33.40%。苗龄11 个月至22 个月期间，组培苗高生长速度加快。但是，苗龄22个月时，组培苗与实生苗的苗高没有显著差异；苗龄34 个月时，麻栎组培苗和实生苗的苗高分别为92.04 cm 和91.84 cm，组培苗比实生苗高0.22%，从趋势线可以看出苗龄22 个月后，组培苗的高生长迅速，苗高的生长趋势高于实生苗（图2a）。

图2 麻栎组培苗和实生苗苗高、地径及根长比较Figure 2 Comparison of seedling height, ground diameter and root length between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

苗龄5个月时，实生苗的地径生长量显著高于组培苗，组培苗地径2.3 mm，实生苗地径2.6 mm，组培苗比实生苗低11.54%；苗龄22 个月后组培苗的地径显著高于实生苗。从趋势线可以看出，从苗龄11个月后，组培苗地径生长量迅速增加，苗龄34 个月时组培苗的地径生长量比实生苗高5.55%（图2b）。

对麻栎组培苗与实生苗的根长进行调查结果表明，从苗龄5个月到34个月实生苗的最长根长显著高于组培苗，但组培苗根数量多，侧根发达，根系在土壤中侧向生长，分布面积较大（图2c）。

2.4 麻栎组培苗和实生苗地上部分和地下部分干重比较

麻栎组培苗地上部分生长速度不及实生苗，地上部分干重在苗龄11月前显著低于实生苗，但苗龄11个月后生长迅速，苗龄22～34 个月时，地上部分的干重显著高于实生苗。苗龄5 个月时组培苗的地上部分干重低于实生苗37.26%，苗龄34个月时，地上部分的干重高于实生苗15.57%（表3）。

表3 麻栎组培苗和实生苗地上部分干重比较Table 3 Comparison of above-ground dry weight between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

麻栎组培苗地下部分的生长量在苗龄5 个月前显著低于实生苗，但苗龄11～34 个月时，地下部分干重显著高于实生苗。苗龄5 个月时组培苗地下部分干重低于实生苗51.75%，苗龄34 个月时，组培苗的地下部分干量比实生苗高11.04%（表4）。

表4 麻栎组培苗和实生苗地下部分干重比较Table 4 Comparison of underground dry weight between tissue culture seedlings and seedlings of Q. acutissima

3 讨论与结论

组培苗和实生苗之间的差异在黑松、湿地松、辐射松等树种中已有报道[14-17]。唐颖等[16]研究发现黑松组培苗苗龄至半年以后，其生长速率明显提高，2年生组培苗其高生长和粗生长均高于实生苗，组培苗根系粗壮，侧根发达，根长为实生苗根长的1.5~2倍，侧根数为实生苗的2~4倍。本研究中，麻栎组培苗的最长根长度虽低于实生苗，但根数量多，侧根发达，且侧向生长，根系在土壤中的分布面积大，地下部分生物量在苗龄11个月后一直显著高于实生苗，由此分析，在进行组培苗根长的测量时，以每条根长度之和作为根长的考察指标更为精确，因为组培苗的根不是由胚根发育的，而是不定根，根的数量在生根阶段可人为调控。程方等在抗松针褐斑病湿地松的研究中发现，组培苗与实生苗间苗高差异较大，组培苗在早期生长速度不及实生苗，组培苗龄越大，苗高生长势越好，地径差异小。本研究中麻栎组培苗高生长量在22个月苗龄前始终低于实生苗，34个月苗龄时组培苗比实生苗高0.22%，虽无显著差异，但根据苗高生长趋势图，组培苗在测定后期苗高生长速度高于实生苗。苗龄11 个月后，组培苗的地径和地上部分生物量均显著高于实生苗，分析组培苗的高生长优势不明显的原因可能是分枝数量多的原因。麻栎组培苗的生长状态与以上几种树种组培苗的生长状态基本一致，均表现为前期生长缓慢，后期生长迅速，但引起这种现象的原因尚不清楚，有研究认为，组培苗早期生长缓慢与起始外植体材料有关[18-19]，组培苗通过反复继代，成苗后实际苗龄大、木质化程度高，并由于激素的使用使组培苗粗壮矮化等因素，后期在生长势上优于实生苗[20-21]。王胤等[22]对3年生马尾松组培苗和实生苗进行造林成效分析，结果表明，在相同立地条件下，组培苗林分树高、胸径、成活率和保存率等指标均大幅优于实生苗林分。组培苗树高和胸径生长水平均超过广西马尾松速生丰产标准，同时，造林成活率和保存率均达到95.0%以上，能达到一次成林的效果，具有较强的适应性和稳定性。黄枝英等[23]在研究1 年生番木瓜组培苗与实生苗田间种植性状差异时发现，组培苗生长势强、株型好、抗性强、产量高、品质优，而且受冻伤率显著低于实生苗。这些研究结果均为麻栎组培苗在后期生长中具有较好的稳定性和可能具有潜在的造林及性状优势提供可能性。本研究中，麻栎实生苗的成活率略高于实生苗，且苗龄5 个月前的生长速度好于组培苗，而实生苗在苗龄5 个月前的生长一部分来自于自养，另一部分营养来自于橡实的供给，所以实生苗在前期表现出来的优势是否与橡实供给营养有关还有待进一步研究。

具有相同遗传结构的树种在个体、家系和种源间均存在较大的遗传变异[24-25]，苑海静等[26]研究发现，麻栎优树自由授粉家系的树高、胸径和地上单株生物量在家系间均存在极显著的差异，且早期生长性状不能完全反映后期的生长表现，短轮伐期炭用林的培育，在3年生后开展麻栎优良家系的筛选较为适宜。本研究组培苗的外植体来源于同一基因型的5年生健壮植株，性状已相对稳定，而组织培养可有效保持植株的原有性状。就目前调查结果看，苗龄34 个月的麻栎组培苗地上部分枝条数量多、开张度大，生物量显著高于实生苗，与实生苗相比其在柞蚕饲料方面可能具有潜在的优势。使用优良材料繁育麻栎无性系，实现有限优良种质资源的高效利用，将会大幅提高柞树的生产力，从而提高柞蚕单位面积产量。

综上所述，麻栎组培苗和实生苗的生长性状有一定差别，在苗龄5个月前，组培苗生长速度不及实生苗，其苗高、地径、根长及生物量均显著低于实生苗。随着生长时间的增加，组培苗生长速度逐渐加快，到苗龄34 个月时组培苗的地径和生物量均显著高于实生苗，苗高与实生苗相比无显著差异。但麻栎组培苗的最长根长在苗龄5个月到苗龄34个月期间始终低于实生苗。本研究主要调查了麻栎组培苗早期生长情况，今后还需要继续跟踪研究组培苗成龄后的生长状况，为柞园营建及柞蚕产业发展提供柞树苗木及栽培模式。