红锥扦插生根剂优化

梁家禄 王凯 邓万强

摘要：為提高扦插育苗成活率，以红锥超级苗为采穗母株，分析了红锥扦插生根过程中插穗中内源激素吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）、玉米素苷（ZR）水平及16种生长调节剂处理下扦插育苗效果的变化。研究结果表明：在0～60 d扦插生根过程中，随着扦插时间延长，IAA水平呈先上升后下降、GAs水平呈先下降后上升的趋势，ABA水平在扦插15 d增加，而后在扦插30～60 d减少并保持在一个较为稳定的水平，ZR无明显变化。在以外源性类生长素物质0～400 mg/L IAA、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）及0～200 mg/L GAs合成抑制剂多效唑（PBZ）、多效唑（DPC）组成的16种不同配比生根剂处理下，生根率差异显著（0%～94.8%，P<0.05）。通过极差值（R）分析发现，DPC（32.3）〉NAA（28.5）〉IBA（25.6）〉PBZ（23.5）〉IAA（10.9）。扦插成活率与生根率无明显相关性（R²：0.51，P>0.05），但与根条数呈显著的正相关线性关系（R²：0.91，P<0.05）。穗条木质化程度影响扦插育苗效果，相较初木质化和木质化穗条，半质化穗条生根率、根条数、成活率变幅较小，并以200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC处理下扦插育苗效率最高（95.4%）。研究认为，以半木质化穗条为插穗，200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC为生根剂，可获得较好的红锥扦插效果。

关键词：红锥；扦插；激素；生长调节剂；无性繁育

Optimization of rooting agent for Castanopsis hystrix cutting

Liang Jialu、Wang Kai、Deng Wanqiang

（Zhaoqing Forestry Research Institute   Zhaoqing  Guangdong  526000）

Abstract：In this experiment， the super seedlings ofCastanopsis hystrixwere used as the cutting mother plant， and the levels of endogenous hormones indole acetic acid （ IAA ）， abscisic acid （ ABA ）， gibberellin （ GA ） and zeatin （ ZR ） in the cuttings during the rooting process ofC. hystrixcuttings were analyzed. Changes in the effect of cutting seedlings under the treatment of 16 growth regulators. The results showed that during the rooting process of 0 ～ 60 d cutting， with the extension of cutting time， the level of IAA increased first and then decreased， and the level of GAs decreased first and then increased. The level of ABA increased at 15 d of cutting， and then decreased and remained at a relatively stable level at 30～60 d of cutting， and there was no significant change in ZR. The rooting rate was significantly different （0%～94.8%，P<0.05） under 16 different ratios of rooting agents composed of exogenous auxin substances 0～400 mg/L IAA， naphthalene acetic acid （NAA）， indole butyric acid （IBA） and 0～200 mg/L GAs synthesis inhibitors paclobutrazol （PBZ） and paclobutrazol （DPC）. The range size （R） was expressed as DPC （32.3）>NAA （28.5）>IBA （25.6）>PBZ （23.5）>IAA （10.9）. There was no significant correlation between cutting survival rate and rooting rate （R²： 0.51， P>0.05 ）， but there was a significant positive correlation between cutting survival rate and root number （ R²： 0.91，P<0.05 ）. The lignification degree of cuttings affected the effect of cutting seedling. Compared with the initial lignification and lignification cuttings， the rooting rate， root number and survival rate of semi-primed cuttings were smaller， and the cutting seedling efficiency was the highest （95.4%） under the treatment of 200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC. The results showed that using semi-lignified cuttings as cuttings， 200 mg/L NAA+200 mg/L IBA+100 mg/L PBZ+100 mg/L DPC as rooting agent， better cutting effect ofC. hystrixcould be obtained.

Keywords：Castanopsis hystrix; Cuttings; Hormone; Rooting agent; Asexual breeding

红锥（Castanopsis hystrix）木材纹理美观、材质优良，是我国南方地区主要的乡土造林用材树种，其适生性强，目前在两广、福建、贵州、海南等省区广泛推广种植^[1]。从研究现状来看，以往学者在种质选育、人工林培育及生态功能等方面作了大量探究，审（认）定了一大批优良品系，在造林尤其是混交林营建方面有了突破性进展，对我国林业经济与生态建设发挥着重要作用^[2-3]。但整体上看，在红锥人工林发展中，由于红锥造林主要以实生苗为主，林木遗传分化差异明显，林分质量不高，林地生产力偏低，严重阻碍了产业的发展^[4-6]。因此，进行红锥林分高效培育很有必要。

良种良法是实现人工林科学集约经营的前提与保障。通过无性快繁进行优良种质的繁育利用，为种苗良种化奠定了坚实的基础^[7]。与农作物相比，林木无性繁殖困难。究其原因，主要在于不定根形成方面的障碍。激素在生根过程中起到核心调控作用。大量研究表明，通过使用外源性生根剂，能影响内源性激素水平，从而有效提升植物的生根能力。但从文献报道来看，树种、材料不同，生根剂类型、浓度均不同。生根剂的选择一般主要有兩种方式，一是通过查阅文献，参考类似研究结果进行筛选；二是依靠经验主义。两种方法均存在随机性与偶然性，尤其影响无性繁殖的影响因子众多，导致生根稳定性不高，重复效果差，且工作量较大、耗时长，进行生根剂优化的难度较大。为此，本试验以红锥作为研究对象，基于生根过程中内源性激素水平变化进行生根剂优化，以期为红锥优良种质高效无性繁育提供参考。

1.材料与方法

• 试验材料

在红锥人工林中通过五株优势木法选择优树进行采种，然后按照常规育苗方法进行苗木培育。选择超级苗作为采穗母株，以当年新抽的8～10 cm长、健壮无病虫害穗条为试验材料进行扦插。

1.2 试验方法

1.2.1 内源激素检测

参考前人研究^[8]，以500 mg/L ABT1为生根剂，采用浸泡法，先将插穗用生根剂浸泡4 h后直接插于装有黄泥基质的无纺布容器育苗杯（规格：9 cm×15 cm）中。扦插在自然条件下的苗圃地进行，扦插后参照常规方法^[13]进行保湿、遮阴、防雨方面的苗木管理。然后分别于扦插后0、15、30、60 d取插穗基部1 cm位置作为检测样品，按照Wang等^[14]方法进行内源性激素吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GAs）、玉米素苷（ZR）水平的分析。按3个生物学重复进行取样，每重复取样约为2 g。苗圃地位于肇庆市德庆县莫村镇，地理位置112° 47' 15″E，23° 16' 02″N，气候属亚热带季风气候，年均温20℃，极端高温39℃，极端低温-3℃。

1.2.2 生根剂处理

以吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）、多效唑（PBZ）、缩节胺（DPC）为生根剂，每种促根剂各设4个水平，见表1。采用正交设计方法，设置不同配比生根剂处理。每个处理4重复，每重复50株苗。扦插方法同1.2.1，在扦插60 d时统计各处理扦插生根插穗株数占扦插总株数的百分比。

1.2.3 生根剂优化

以初半木质化、半木质化、木质化当年新抽嫩枝为插穗，以1.2.2中生根率较高的几种配比生根剂进行处理，分别统计各类型穗条扦插后的生根率、生根时间、根条数、成活率及育苗效率。其中，生根率统计方法同1.2.2，生根时间为扦插后≧50%插穗抽顶且出现根系穿杯的扦插天数，根条数为扦插3个月时平均单株根长度≧1 cm的根条数，成活率为扦插3个月时成活株数占生根总株数的百分比，育苗效率为生根率与成活率的乘积值。

1.3 数据处理

采用EXCEL软件进行图表制作及相关性分析，数据统计利用SPSS19.0进行单因素方差分析及LSD多重比较。

2.结果与分析

2.1 插穗内源激素水平变化

通过检测发现，红锥在0～60 d的扦插生根过程中，除玉米素苷（ZR）外，吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（Gas）、脱落酸（ABA）水平差异显著（图1）。其中，随着扦插时间增加，IAA表现为先上升后下降的趋势，GAs则与之相反，呈先下降后上升趋势，ABA在扦插15 d时明显上升，而后在扦插30～60 d时保持在一个相对较低且稳定的水平。整体上看，相较ABA和ZR，IAA和GAs水平在红锥扦插生根中的变幅较大，表明二者与红锥生根能力密切相关。不定根诱导是扦插生根的关键，这说明在红锥扦插15 d时的诱导不定根发生期，较高水平的IAA和较低水平的GAs利于红锥扦插生根

2.2 生根剂对插穗生根的影响

通过外源生长调节剂添加能影响植物内源激素水平变化^[11]。为实现对红锥扦插生根过程中内源性IAA、GAs调控，本试验以外源性人工合成的生长素类物质IAA、IBA、NAA及GAs生物合成抑制剂PBZ、DPC为生根剂，通过正交设计设置了16种不同配比生根剂处理（表2）。从不同生根剂处理下生根率变化来看，16种生根剂处理间差异达显著水平（P<0.05）。其中，RA3处理（200 mg·L^-1NAA +200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC）下生根率最高，达94.8%，而未添加生根剂的对照处理（RA1）生根率为0。这表明，红锥属于生根困难的树种，生根剂使用是诱导不定根形成的必要条件。从5种生根剂的极差分析结果来看，表现为DPC影响最大（R=32.3），其次是NAA（R=28.5）IBA（R=25.6）和PBZ（R=23.5），而IAA影响最小（R=10.9）。

图2所示的生根剂效应曲线表明，5种生根剂存在着明显的剂效范围。其中，3种生长素类生根剂中，NAA剂效作用较强，以100 mg·L^-1较低浓度处理下生根率较高，其次是IAA，在200 mg·L^-1处理下生根效果好，而IBA则以200～400 mg·L^-1较高浓度处理下的生根效果佳。类似地，对PBZ、DPC两种GAs合成抑制剂而言，PBZ的剂效强度大于DPC，前者以50～100 mg·L^-1生根率高，后者则有浓度越高生根效果越好的趋势，在200 mg·L^-1处理下生根率最大。

2.3 生根剂优化

穗条木质化程度影响着插穗生根能力^[10]。为优化红锥生根剂，以生根率相对较高，约为80%及以上的5种生根剂处理，即：RA3、RA4（400 mg·L^-1NAA+400 mg·L^-1IBA+200 mg·L^-1PBZ+200 mg·L^-1DPC）、RA10（200 mg·L^-1IAA+100 mg·L^-1NAA+400 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ）、RA11（200 mg·L^-1IAA+200 mg·L^-1NAA+50 mg·L^-1PBZ+200 mg·L^-1DPC）、RA14（400 mg·L^-1IAA+100 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+200 mg·L^-1DPC）進行不同木质化程度穗条扦插生根效果综合分析。由表3结果可知，穗条类型与生根剂对红锥扦插生根率、生根时间、根条数及成活率均影响显著（P<0.05）。从生根剂处理来看，RA3平均生根率最高（94.4%），而其余4种生根剂处理间生根率无显著差异，变幅为79.9%～83.9%，这与表2研究结果是相吻合的，表明试验结果是可靠的。但从生根时间、根条数及成活率指标来看，以RA4处理的生根时间最短，RA10处理下的根条数最多、成活率最高。从穗条类型来看，初木质化穗条以RA3生根率最高，RA4生根时间最短，RA10根条数最多、成活率最高；半木质化穗条以RA3生根率最高、根条数最多、成活率最高，以RA4生根时间最短；而木质化穗条则以RA4处理下的各项生根指标表现最佳。说明，插穗木质化程度不同，最适生根剂类型也不同。但整体上看，RA3和RA4处理下的生根效果较为稳定，即200～400 mg·L^-1NAA+200～400 mg·L^-1IBA+100～200 mg·L^-1PBZ+100～200 mg·L^-1DPC最为适合红锥扦插生根。

生根率是直接反映植物生根能力最为直接的指标，而成活率代表着扦插育苗成效，是生产中评价扦插育苗效果的关键经济指标^[15]。从上述分析结果可以看出，在生根剂及穗条类型影响下，生根率与根系质量（根条数）、成活率变化趋势不同。为探究与成活率关联性密切的生根指标，对指标间线性相关性进行了分析。由图3结果可知，生根率与成活率间线性相关性不显著（R²=0.51，P>0.05），而根条数与成活率间线性相关性达显著水平（R²=0.91，P<0.05）。表明，根系质量是决定扦插育苗效果的重要指标。整体上看，初木质化、半木质化、木质化穗条分别以RA10、RA3/RA10、RA4处理下的根条数最多，根质量最好。

为系统、全面地进行生根剂优化筛选，在兼顾生根率、成活率基础上，对5种初选生根剂处理下不同类型穗条的扦插育苗效率进行了差异分析。图4结果表明，RA4处理下生根率较高，但受初木质化穗条较低的育苗效率影响，平均穗条育苗效率不高，仅为48.7%，而RA10生根率虽不及RA3 、RA4，但成活率较高（表3），平均育苗效率与RA3处理均处于最高水平，达69.0%～72.7%。综上，RA3是最为适合红锥扦插育苗生根剂。

3.结论与讨论

诱导不定根分化与形成是扦插育苗成功的关键^[12]。研究表明，激素与不定根发生发育密切相关^[16]。本试验研究结果表明，在红锥扦插生根过程中，细胞分裂素玉米素苷（ZR）无明显变化，但生长素（IAA）、赤霉素（GAs）及脱落酸（ABA）变幅较大。其中，IAA与GAs呈相反的变化趋势。IAA作为植物不定根诱导中的核心调控激素，高水平IAA利于植物生根已是广泛认知的^[17]。因此，笔者发现在红锥扦插诱导根原基形成期（扦插15 d）和不定根发育期（扦插30 d），插穗中IAA水平大幅增加，而后在扦插60 d时的根形态建成期，IAA水平略有下降，但整体上仍高于扦插初始期（扦插0 d），这反映了高水平IAA利于红锥扦插生根，这与以往研究是一致的。GAs具有与IAA相似生长功能，能促进细胞伸长生长，在解除休眠、促高生长发育应用较广，然而近年来，越来越多的研究表明，GAs对植物生根具有明显的抑制性^{[11， 18]}。本试验中在不定根原基诱导期，插穗中GAs水平显著降低，而后从不定根发育至根形成期，GAs水平开始上升，表明了GAs在红锥扦插时呈先抑后促的双重作用。目前，已有关于GAs在植物不定根形成中发挥双重作用的报道，一般认为与IAA间的激素协同与串扰作用有关，即：IAA水平高时，GAs保持在较低水平，利于不定根诱导^[16]。这解释了，在红锥扦插初期，IAA水平升高，而GAs水平下降的原因。但在扦插后期，水平升高的GAs可能与GAs促进细胞伸长，加快根发育的作用有关，这有待后期进一步验证。

为探究IAA、GAs对红锥扦插生根的影响，以外源性生长素类物质IAA、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）及GAs生物合成抑制剂多效唑（PBZ）、缩节胺（DPC）5种生长调节剂为生根剂进行了扦插。研究发现，生根剂不同，剂效作用、剂效强度也不同^{[9， 11]}。其中，5种生根剂中以NAA、DPC对生根率的影响最大，反映了NAA、DPC可作为今后红锥扦插育苗中的两种重要生长调节剂。在剂效范围研究中，笔者发现，各生根剂最适处理浓度完全不同，生长素类物质表现为NAA>IAA>IBA，GAs抑制剂则为PBZ>DPC。相较IAA、IBA，NAA较强的生物活性已得到证实，因而通常较低浓度NAA更利于植物生根^[9]，在本研究0～400 mg/L供试浓度中，相较200～400 mg/L浓度，100 mg/L处理下的生根率是最高的。本试验通过正交设计设置了16处生根剂处理，其中RA3处理（200 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC）下的生根率高达94.4%。笔者注意到，以初木质化穗条进行扦插时，生根率仍保持在较高水平（96.3%），但扦插3个月后的成活率却仅为55.8%，这是否与RA3处理中较高浓度的NAA（200 mg·L^-1）有关？以往研究表明，高浓度NAA易导致根茎基部愈伤组织过于发达，从而致使后期发育中易发生根茎腐烂而死亡^[9]。在红锥扦插中，以RA3为生根剂进行初木质化穗条扦插时，穗条基部膨大尤为明显，在扦插30 d后穗条死亡数增多，这可能与高浓度NAA导致根茎愈伤化严重，成活困难有关。将红锥扦插中关键活性生根剂NAA降为100 mg·L^-1可能更适于红锥幼嫩枝扦插，下一步拟进一步完善生根剂方案。PBZ、DPC的剂效作用主要是通过影响GAs合成代谢酶活性来实现的^[19-20]。GAs合成代谢复杂，目前已知的GA有136种，亚细胞水平不同，其对应的功能性合成代谢酶也不同^[21]。研究表明，PBZ抑制的GAs合成代谢酶种类明显多于DPC。本试验中PBZ的剂效强度大于DPC，可能与PBZ处理下响应的GAs合成代谢酶有关，这需要从生理生化、代谢组及蛋白水平来进一步研究。

在科学研究中，生根率是评价植物扦插效果的一个重要指标。然而，从生产实践来看，成活率高低才是反映扦插育苗成效的关键指标。本研究通过相关性分析发现，生根率与成活率间的相关性较低，而根条数与成活率呈显著的正相关线性关系，表明在提升生根率的基础上，保障育苗根系质量，才是提高扦插育苗效果的根本与前提。本试验中生根剂类型影响着扦插生根能力，在RA3、RA4、RA10、RA11、RA14四种初选的生根剂处理下，初木质化穗条生根率为77.6%～96.3%、根条数1.6～5.7、成活率13.2%～89.5%，半木质化穗条生根率为80.5%～97.5%、根条数2.7～6.8、成活率54.2%～97.8%，木质化穗条生根率64.9%～93.5%、根条数1.1～6.2、成活率8.2%～94.4%。整体上看，半木质化穗条的各项生根指标的变幅相对较小，从育苗成本考虑，建议今后红锥扦插以半木质化穗条为主。

综上所述，生根剂类型影响红锥扦插育苗效果，以200 mg·L^-1NAA+200 mg·L^-1IBA+100 mg·L^-1PBZ+100 mg·L^-1DPC是较为适合红锥扦插生根剂。

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