刺山柑嫩枝扦插生根的解剖学观察

原晓露，王敏，尹马泉，徐丽萍*

（1.伊犁师范大学 资源与生态研究所，新疆 伊宁 835000； 2.伊犁师范大学 生物科学与技术学院，新疆 伊宁 835000）

刺山柑（Capparis spinosaL.）为山柑科山柑属植物，又名野西瓜、老鼠瓜。刺山柑分布区贯穿整个暖温带，国外主要分布在地中海地区，我国仅分布在新疆、西藏和甘肃西部［1］。刺山柑的果实、根皮和叶均可入药，其有抗炎止痛、保肝、抗氧化、降血糖和血脂等药用价值［2］。有的地方将刺山柑作为栽培作物，其花蕾和果实均可作为调味品，具有重要的经济价值［3］。其种子繁殖发芽率低［4］，生长周期长，因此开展无性繁殖研究可以实现刺山柑的快繁生产。

扦插是较优的规模化快繁技术，而不定根的形成是影响植物扦插成活的关键因素［5］。木本植物扦插解剖研究表明，插穗不定根由根原基发育形成，而根原基发生的难易程度不同［6］；插穗内韧皮纤维和厚壁组织对不定根的产生有机械阻碍作用，如板栗［7］、红豆杉［8］等。因此从植物解剖学角度分析根原基类型对研究不定根产生及发育具有重要意义。

刺山柑在扦插繁殖上生根困难，目前已从插穗选择和激素等方面进行研究［［9-10］，但对其插穗生根的形态和解剖学方面的研究尚未报道。本研究采用当年生的半木质化枝条进行扦插试验，通过对刺山柑插穗生根过程中的解剖观察分析茎的结构、愈伤组织和不定根发生过程，从而进一步了解刺山柑生根的机理，为刺山柑快繁提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及地点

刺山柑半木质化枝条采于新疆伊宁县喀什镇（43°34′N，81°54′E）。扦插试验地为伊犁师范大学产学研基地。试验于2022年7月1日进行。

1.2 刺山柑插穗处理与管理

选取无病害的当年生半木质化枝条制备插穗，每个处理重复3次，每个重复32个插穗，共96个插穗。插穗保留2 ～ 3个节，长度10 cm左右，上端平剪，下端斜切，在稀释多菌灵溶液中灭菌5 min，待切口晾干，在1 000 mg·L-1的吲哚乙酸激素溶液中速蘸10 s后扦插。扦插前穴盘与基质用多菌灵消毒，采用32孔育苗盘作为容器，扦插基质为泥炭土和蛭石（泥炭土 ∶ 蛭石 = 2 ∶ 1）［11］。为防止插穗蒸腾失水，顶部保留2 ～ 3叶片，并将叶片全部修剪一半，如图1A所示。空气湿度控制在80% ～ 90%，温度设置为30℃。插床每隔3 d用多菌灵消毒一次，及时清理插穗落叶。

1.3 插穗生根解剖学观察

为观察插穗基部生根情况，从扦插当天开始取样，随后每隔10 d随机取5株插穗，一共取5次样，共25株。剪取插穗基部2 ～ 3 cm处，用福尔马林-醋酸-酒精（FAA）固定液固定，固定时间为24 h以上用于制作石蜡切片。石蜡切片制作参考李峰［12］的方法，切片厚度14 ～ 16 μm，番红-固绿染色以及透明封片后，在数码生物显微镜（Eclipse Ni-U，上海千欣公司）下观察并拍照［13］。

2 结果与分析

2.1 刺山柑插穗生根过程的外部形态观察

观察刺山柑扦插过程的愈伤组织及根系发生情况如图1所示。20 d后少量插穗基部膨大，可见乳白色厚薄不一的愈伤组织环（图1B），并已有不定根长出。部分枝条下端无明显变化且没有产生愈伤组织。30 d后插穗基部不定根长度为2 ～ 3 cm（图1C）。扦插40 d后，从愈伤组织的周边有多条不定根长出，根长可达5 ～ 6 cm（图1D、图1E）。生根的插穗也存在黑杆现象（图1F）。

2.2 刺山柑插穗的解剖观察

扦插处理前对刺山柑插穗解剖的横切面如图2A、2B所示，结构由外向内依次为表皮、皮层和维管柱。其中表皮由一层排列紧密的细胞组成，皮层由厚角组织和10 ～ 12层薄壁细胞组成。维管柱由维管束、髓、髓射线组成。髓位于茎的中央，由大型的薄壁细胞组成。维管束的外侧为韧皮部，内侧为木质部，中间为束中形成层。维管束中有大量韧皮纤维，纤维成束分布并在横切面呈环状排列。茎中并未发现潜伏根原基的存在，因此，刺山柑插穗的不定根为诱生根原基发育而成。

图2 刺山柑插穗生根解剖观察Fig.2 Observation on root anatomy of C. spinosa cuttings

2.3 刺山柑插穗愈伤组织的形成

刺山柑扦插20 d后，插穗下切口开始膨胀，形成白色透明的愈伤组织。刺山柑插穗切口处的薄壁细胞恢复分裂能力，增生的细胞分化形成愈伤组织。愈伤组织也由薄壁细胞组成，细胞呈圆形且大小形状一致（图2C、2D）。从图2E中可观察到，愈伤组织由插穗切口处的皮层、维管形成层及韧皮部的薄壁细胞分化形成，突起的愈伤组织呈大小不一的团块状，这种现象是由于不同部位薄壁细胞分裂速度不同所致。在愈伤组织产生和增大的同时，使茎表皮破裂，表层薄壁细胞的木质化程度也随之加深（图2F）。愈伤组织内部分化出自身的维管形成层及木质部，内部形成的维管组织和输导组织相连接，可为插穗提供营养物质。图2H显示了愈伤组织中的导管分化，分化的输导组织起着物质运输的作用。

2.4 刺山柑插穗不定根的产生

愈伤组织形成后，在其内部可见细胞核大而圆整、细胞质浓厚的分生细胞团，与周围的薄壁细胞明显不同（图2C、图2D，箭头所示），为根原基原始细胞团。原始细胞团进一步分化，由近圆形、大小一致的细胞团分化为顶端分生组织（图2G）。根原基继续分化生长，最终分化出不定根并从愈伤组织中伸出（图2H）。刺山柑插穗的解剖观察结果表明，不定根都是从切口处的愈伤组织伸出，并未见皮部生根的现象。

3 讨论

木本植物不定根发生类型依据不定根形成时间可划分为潜伏根原基型和诱生根原基型，根据插穗不定根发生部位可将生根类型分为皮部生根型、愈伤生根型和混合生根型［14］。刺山柑扦插处理前茎内无潜伏根原基出现，因此刺山柑属于诱导生根型。刺山柑插穗切口处的愈伤组织内部产生根原基，后期分化形成不定根并从愈伤组织处伸出，因此刺山柑愈伤组织的形成是其不定根形成的前提，刺山柑又为愈伤组织生根型。

扦插时插穗切口处的细胞受刺激恢复分裂能力，在伤口部位形成愈伤组织，以此抵抗病菌对枝条的侵害［15］。刺山柑的扦插试验表明，没有形成愈伤组织的插穗并未生根，而且容易黑杆死亡。因此愈伤组织的形成可以防止插穗基部腐烂，提高扦插的成活率。

综上所述，刺山柑茎内无潜伏根原基，属于愈伤组织生根型，生根点单一，生根困难。解剖学的观察只是初步阐明了刺山柑半木质化插穗的生根类型及不定根的发育过程。由于插穗生根受遗传、生理、激素、基质、扦插环境和管理等多种因素的影响，后期应将多种因素结合研究从而进一步阐明刺山柑扦插生根机理。