朱砂丹桂扦插技術及生根過程中生理生化分析

楊秀蓮　馮潔　王良桂

摘要：研究了激素種類、激素濃度、扦插基質對朱砂丹桂扦插生根的影響，找出了其生根最優組合，即 100 mg/L ABT生根粉+珍珠巖+蛭石，并初步確定朱砂丹桂生根類型屬皮部生根型。試驗結果還表明，在生根過程中，可溶性糖含量與淀粉含量在不定根生出之前變化趨勢呈負相關；可溶性蛋白在不定根形成之前持續下降，后上升；總氮值在不定根形成期下降，后上升；C/N在不定根伸長期之前持續下降，后上升；POD活性在根原基誘導期及不定根伸長期分別出現高峰。

關鍵詞：朱砂丹桂；扦插生根；營養物質；變化

中圖分類號： Q945.52 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0155-04

桂花是我國十大傳統名花之一，屬于木樨科常綠小喬木，是一種綠化、美化、香化三者密切結合的優良園林樹種[1]。朱砂丹桂（Osmanthus fragrangs ‘Zhusha Dangui）是丹桂的一種，其主干挺拔秀麗，枝葉婆娑多姿，清香四溢，花瓣橙紅色，花量大，花色艷麗，觀賞效果極佳，是優良的園林綠化和庭院觀賞樹種[2]。此外，朱砂丹桂食用、藥用、經濟價值也很高。近年來，市場需求不斷提高，據調查，干徑8 cm以上的丹桂稀缺，每株單價在2 000元以上，干徑3 cm以上的植株每株也值數百至上千元。

桂花傳統繁育多用嫁接、壓條等方法，但是嫁接和壓條會導致母樹受損嚴重，成本高且繁殖量少，影響了桂花產業的發展。因而在生產上，以扦插繁殖最為普遍，但不同的品種有不同的扦插生根能力，有的品種扦插生根率高達90%以上，而有的卻非常低。朱砂丹桂屬扦插較難生根的樹種，扦插成活率很低。因此，在本試驗中研究了外源激素和扦插基質對插穗生根的影響，并試圖了解其生根機理，旨在找出最佳的扦插配方和提高扦插生根率，為進一步加大朱砂丹桂的開發與推廣奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與場地

試驗材料為朱砂丹桂，樹齡30年，生長在南京林業大學園林實訓中心內，試驗在該實訓中心的溫室內進行。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 生根觀察與最優化試驗

6月初，在清晨溫度較低時采集植物外圍的1年生健康枝條，將采下的枝條放在清水中，插穗長度為8～10 cm，保留1～2片葉子。插穗上切口為平口，下端口斜切且盡量靠近葉節處。扦插前把插穗下端對齊捆好，插穗下端在提前配好的生長調節劑中速蘸30 s后扦插。插床用大號周轉箱（長58 cm、寬36 cm、高18 cm），底部均勻打孔，以利于排水，扦插前2 d將基質裝入容器內，用0.5%的高錳酸鉀進行淋灌消毒。

扦插完畢后，周轉箱上蓋遮陰網，定期噴水，保持適宜扦插生根的溫度與濕度。

（1）生根類型的觀察：以ABT（250 mg/L）處理插穗為對象，以清水作為對照處理。扦插后，每天觀察插條愈傷組織形成和不定根出現的情況，至切口愈合，長出新根為止，記錄每次觀察的結果。每次隨機抽取各處理5株，3次重復。

（2）生根率最優組合試驗：采用L9（33）正交設計，試驗因素和水平見表1，共9個處理，每處理60株插穗，3次重復。生根結束后，對生根性狀的5個指標生根率、愈傷組織形成率、存活率、最長根長、根系效果指數進行測定，其中，根系效果指數=平均根長×根系數量/總插條數。

1.2.2 生根過程中韌皮部營養物質及POD活性變化測定

選用珍珠巖+蛭石為基質，250 mg/L ABT生根粉處理插穗，進行扦插，每個處理50根，重復3次，以清水作對照。每隔一定的時間隨機選取18～20根插穗，將所取材料用蒸餾水沖洗擦干后，置于冰盒內帶回實驗室，剝取插穗基部2 cm區域內的韌皮部，將其剪碎，置于超低溫冰箱中保存備用。

采用考馬斯亮藍G-250染色法[3]測定可溶性蛋白含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[4]和淀粉含量[5]；用愈創木酚法[6]測定過氧化物酶（POD）活性；采用H2SO4-H2O2消煮法[7]測定全氮含量。

試驗數據處理：用Excel軟件繪制圖表，SPSS 17.0軟件進行方差分析和多重對比。

2 結果與分析

2.1 生根類型觀察結果

在5～26 d，處理的插穗切口開始有白色絮狀愈傷組織產生，此期為愈傷組織誘導期。在27～42 d，處理的插穗切口開始出現白色突起，此期為根原基誘導期，而對照的插穗此時才出現愈傷組織、無白色突起產生。在42～ 57 d，大部分處理插穗已有不定根產生，此期為不定根形成期，而對照插穗中僅有小部分產生不定根。在 57～64 d，有少數側根形成，這個時期為不定根伸長期。64 d 后，根成型，生根基本結束。

對照組的生根時間比處理組平均晚12 d左右。此外，從插穗生根部位和生根時間看，其根原基發生在插穗的皮孔下部，與愈傷組織無關，因此朱砂丹桂是典型的皮部生根型植物。

2.2 丹桂扦插生根最優組合試驗結果

從表2可以看出，各處理間扦插效果差異顯著，其中，愈傷組織形成率為11.67%～71.67 %，4號組合最高且與其他處理差異極顯著，排序為4號>2號>3號>1號>6號>9號>（5號、8號）>7號。插穗存活率為6.67%～68.33%，4號最高，其次是3號，但二者之間差異不顯著，排序為4號>3號>2號>1號>6號>9號>8號>（5號、7號）。生根率為10%～65%，4號生根率最高且與其他處理差異極顯著，排序為4號>3號>1號>9號>6號>（2號、5號）>8號>7號。根系效果指數為0.31～1.44，4號最高，與1號差異不顯著，排序為4號>1號>5號>3號>2號>6號>9號>8號>7號。最長根長在2.43～9.03 cm間，4號最高，與1號差異不顯著，排序為4號>1號>3號>6號>5號>2號>9號>8號>7號。

根據生根性狀方差分析得知，正交試驗的9個處理對生根性狀的5個指標均有顯著差異。由上述分析綜合可知：在朱砂丹桂的夏季嫩枝扦插中，4號處理（100 mg/L ABT、珍珠巖+蛭石）的幾個指標均比其他8個處理高，愈傷組織形成率達到71.67%、插穗存活率達到68.33%、生根率達到6500%、根系效果指數為1.44、最長根長為9.03 cm。而7號處理（100 mg/L NAA、珍珠巖+蛭石+泥炭土）的生根指標相對較低，愈傷組織形成率僅為11.67%、插穗存活率為667%、生根率為10.00%、根系效果指數為0.31、最長根長為2.43 cm。

2.3 插條皮部營養物質變化及POD活性變化

2.3.1 插條皮部營養物質的變化

2.3.1.1 可溶性糖含量的變化 糖類物質是植物體內主要的營養儲藏和運輸形式，有研究表明，插穗生根與插穗內營養物質有關，可溶性糖是插穗生根和生存所必需的主要營養物質[8]。圖1表明，朱砂丹桂插穗內可溶性糖含量的變化趨勢是上升—下降—上升—下降，有較大波動。綜合生根過程觀察分析，250 mg/L ABT生根粉處理過的插穗，初期由于淀粉類物質生物降解，含糖量有輕微上升，16～30 d內，愈傷組織形成需要消耗營養，造成插穗內可溶性糖含量下降。扦插 30 d 后，可溶性糖含量達到最低，此后愈傷組織形成而使淀粉酶活性增強，促進淀粉水解，可溶性糖含量開始升高。57 d后可溶性糖含量下降，此時是不定根伸長期，可溶性糖大量消耗。此外，處理與對照差別不大，可見250 mg/L ABT生根粉對插穗內部可溶性糖變化影響不大，這與前人研究結果不同，可能是由于試驗材料的差異所致。

2.3.1.2 淀粉含量的變化 淀粉是插穗中主要的儲藏物質，淀粉通過水解轉化為糖類從而供給生根所需的能量，插條內淀粉含量越高，說明轉化成可溶性糖就越低[9]。由圖2可見，扦插過程中插穗皮部淀粉含量的變化趨勢基本是下降—上升。0～30 d，處理插條皮部淀粉含量持續下降，對照則呈現先降后輕微上升的趨勢。處理插穗皮部淀粉含量在30 d時達到最低，可能是由于愈傷組織形成后，促使淀粉酶活力增強，部分淀粉被分解提供能量。之后含量上升，說明伴隨著插穗不定根的形成，不定根開始吸收營養物質，淀粉得到積累。初步推斷，250 mg/L ABT生根粉能促進淀粉轉化為可溶性糖的速度。

2.3.1.3 可溶性蛋白含量的變化 蛋白質在生物體內參與構成細胞、調節代謝等多種作用，因此測定可溶性蛋白含量變化也可反映出扦插生根過程中的復雜變化[10]。由圖3知，可溶性蛋白是下降—上升—下降的趨勢。ABT生根粉處理的插穗，初始的0～42 d內，可溶性蛋白含量下降，蛋白質分解，為愈傷組織的形成提供營養物質。在42～57 d內，不定根誘導形成，儲存了充足的營養物質，致使可溶性蛋白含量上升。雖然對照的變化趨勢與處理的差不多，但是對照較處理更為和緩。這說明，250 mg/L ABT生根粉刺激了插條，可能加快了可溶性蛋白運作的速度，從而促進生根。

2.3.1.4 總氮含量的變化 氮元素也是植物生長的重要元素，與植物根部生長有著密切的關系[11]。由圖4可知，總氮含量呈現下降—上升—下降—上升的趨勢。在42 d不定根形成期，總氮含量達到最低值，可能是低氮的環境更有利于不定根的長出。在愈傷組織形成前期、不定根形成期，處理總氮的含量比對照高，初步推斷250 mg/L ABT生根粉可能會加速總氮含量的生成。

2.3.1.5 碳氮比的變化 碳、氮營養是插穗生根前維持生命和生根所不可缺少的重要能源[12]。插穗生根與碳水化合物和含氮化合物的比率有關[13]。由圖5可知：碳氮比值呈現下降—上升趨勢，在愈傷組織和根原基的發育階段，碳氮比值的下降，可能促進了根原基發端和發育，而在不定根伸長期碳氮比又開始上升。這說明朱砂丹桂不定根的形成產生需要較低的C/N，直到不定根伸長期才需要較高的C/N。

2.3.2 插條皮部內POD酶的活性變化

過氧化物酶（POD）是植物體內酶促保護系統（即保護酶系統）的重要組成成分，能消除植物體內的內源IAA，促使誘導根原基[14]。POD活性與愈傷組織形成能力，以及與插穗不定根的誘導均有密切的關系[14]。圖6顯示了朱砂丹桂嫩枝扦插過程中插穗POD活性的變化，變化趨勢為上升—下降—上升—下降。POD活性在愈傷組織的形成期和不定根伸長期均出現高峰，說明高活性的POD有助于消除體內的過氧化氫、酚類物質以及多余的IAA，從而有利于根原基的誘導。對照中POD活性與處理的變化趨勢基本相同，但處理的插穗中POD活性比對照的高，且兩者之間POD活性差異較大，相關分析表明，生根率與POD活性呈正相關，說明250 mg/L ABT生根粉能提高POD活性，從而提高生根率。

3 結論與討論

3.1 朱砂丹桂生根類型與最優組合

本試驗表明，朱砂丹桂扦插生根屬于皮部生根型。激素的種類與濃度、基質種類對插穗的生根有顯著的影響。100 mg/L ABT生根粉+珍珠巖+蛭石的組合處理效果最佳；而100 mg/L NAA+珍珠巖+蛭石+泥炭土組合處理效果最差。

3.2 營養物質與生根的關系

插穗生根的過程是在很大程度上受碳水化合物充足供應所控制的過程。本研究中，250 mg/L ABT生根粉處理的插條中，其可溶性糖含量與淀粉含量在不定根生出之前變化趨勢呈負相關，這證明其生根之前，淀粉水解轉化為糖類，供給生根所需的能量，而生根后，根能吸收營養物質積累淀粉，淀粉含量呈上升趨勢，可溶性糖也呈短暫上升。這與杜仲[8]、金露梅[16]的扦插生根過程中的變化基本一致。可溶性蛋白在不定根形成之前不斷下降，說明蛋白質分解為愈傷組織的形成提供構成營養，與凹葉厚樸[17]扦插生根過程中蛋白質的變化曲線一致?？偟翟诓欢ǜ纬善诓粩嘞陆担f明低氮更利于生根。不定根的形成產生需要較低的 C/N，直到側根生長期才需要較高的C/N，這與落羽杉[18]扦插生根過程中C/N的變化基本一致。但與前人對許多其他植物在這方面的研究結果不盡相同，因此筆者認為，高C/N能促進生根這一理論不一定適合所有植物。POD活性在根原基誘導期及側根伸出期分別出現高峰，說明生根率與POD活性呈正相關，這與前人對歐榛[19]、馬尾松[20]的扦插研究結果一致。

3.3 ABT生根粉對營養物質變化的影響

雖然ABT生根粉對插穗內部可溶性糖的變化影響不大，但可溶性蛋白、淀粉、總氮、C/N的含量以及POD活性與對照組相比均發生了明顯的變化：促進可溶性蛋白運作的速度，促進淀粉轉化為可溶性糖的速度，加速總氮含量的生成，降低了C/N。此外，還提高了其POD的活性，尤其是在愈傷組織形成期及不定根原基誘導的關鍵期。有研究證明，這些物質含量的動態變化與插穗生根相關，說明生長調節劑是通過調節插穗內代謝物質的含量來促進插穗生根[21]。

本試驗中朱砂丹桂嫩枝扦插的生根率還不是很高，本研究只是對影響扦插成活率的最佳組合以及相關因素進行了初步試驗，要找到朱砂丹桂扦插的最佳時期和配方、高效的育苗途徑還有待深入研究。

參考文獻：

[1]向其柏，劉玉蓮. 桂花資源的開發與應用現狀及發展趨勢[J]. 南京林業大學學報：自然科學版，2004，28（增刊1）：104-108.

[2]李士保，王長海，蔡鳳林，等. 丹桂苗木繁育技術研究[J]. 現代農業科技，2009（22）：198，201.

[3]趙英永，戴 云，崔秀明，等. 考馬斯亮藍G-250染色法測定草烏中可溶性蛋白質含量[J]. 云南民族大學學報：自然科學版，2006，15（3）：235-237.

[4]張志良. 植物生理學實驗指導[M]. 北京：高等教育出版社，1990：154-155.

[5]黃光文，沈玉平，李常健.甘薯淀粉含量測定的新方法[J]. 湖南農業科學，2010（17）：109-111.

[6]李忠光，龔 明. 愈創木酚法測定植物過氧化物酶活性的改進[J]. 植物生理學通訊，2008，44（2）：323-324.

[7]景麗潔，袁東海，王曉棟，等. 水生植物總氮測定中兩種消化方法的比較[J]. 環境污染與防治，2005，27（5）：392-394.

[8]Rafiqul Hoque A T M. Rootability of Dalbergia sissoo Roxb. cuttings from different clones at two different levels and their primary field growth performance[J]. Dendrobiology，2008，59：9-12.

[9]呂明霞. 梅花硬枝扦插繁殖與貯藏養分的關系[J]. 浙江農業科學，2000（4）：48-50.

[10]徐麗萍，上官新晨，喻方圓.秤錘樹嫩枝扦插過程中營養物質含量的變化[J]. 江西農業大學學報，2012，34（1）：50-53.

[11]李振堅，陳俊愉，呂英民. 木本觀賞植物綠枝扦插生根的研究進展[J]. 北京林業大學學報，2001，23（增刊2）：83-85.

[12]大山郎雄. 植物扦插理論與技術[M]. 北京：中國林業出版社，1989：89.

[13]郭素娟. 林木扦插生根的解剖學及生理學研究進展[J]. 北京林業大學學報，1997，19（4）：64-69.

[14]原牡丹，侯智霞，翟明普，等. IAA分解代謝相關酶（IAAO、POD）的研究進展[J]. 中國農學通報，2008，24（8）：88-92.

[15]Calderon Baltierra X V. Changes in peroxidase activity during root formation by Eucalyptus globules shoots raised in vitro[J]. Plant Perox Newlett，1994（4）：27-29.

[16]張忠微，石素霞，等. 金露梅嫩枝插穗生根過程中營養物質含量變化研究[J]. 河北農業大學學報，2008，31（4）：56-59.

[17]馬英姿，宋 榮，宋慶安，等. 凹葉厚樸扦插繁殖的生根機理研究[J]. 中國農學通報，2012，28（33）：112-117.

[18]吳落軍. 落羽杉的扦插繁殖技術與生根機理研究[D]. 南京：南京林業大學，2007.

[19]扈紅軍，曹幫華，尹偉倫，等. 不同處理對歐榛硬枝扦插生根的影響及生根過程中相關氧化酶活性的變化[J]. 林業科學，2007，43（12）：70-75.

[20]劉玉民，劉亞敏，馬 明，等. 馬尾松扦插生根過程相關生理生化分析[J]. 林業科學，2010，46（9）：28-33.

[21]王關林，吳海東，蘇冬霞，等. NAA、IBA對櫻桃砧木（Prunus pseudocerasus Colt）插條的生理、生化代謝和生根的影響[J]. 園藝學報，2005，32（4）：691-694.