激素處理對北美香柏扦插繁殖及相關氧化酶活性的影響

姚銳+王義強 譚益民 黃瑞春 米小琴

摘要：為了研究提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的方法及氧化酶活性對其生根的影響，以半木質化北美香柏Green Giant插穗為材料，使用激素ABT生根粉、K-IBA（3-吲哚丁酸鉀鹽）、K-NAA（萘乙酸鉀鹽）進行處理，激素質量濃度分別設置為2、6、10 g/L，處理時間分別為5、15、25 s，采用正交試驗設計，尋求插穗最優生根組合。使用6 g/L K-IBA處理Green Giant插穗15 s，以清水處理作對照，研究不定根形成過程中過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的動態變化。扦插繁殖正交試驗結果表明，6 g/L K-IBA處理插穗5 s，其生根率高達91.67%，平均生根數為17.53條，平均根長達到5.01 cm；正交試驗極差分析及多重比較結果表明，6 g/L K-IBA [JP2]處理插穗15 s為北美香柏扦插生根最優組合方案。生根過程中氧化酶活性變化分析結果表明，在POD、PPO活性峰值和IAAO活性谷值時期，伴隨不定根起始，說明高活性的POD、PPO和低活性的IAAO共同促進了不定根的形成。[JP]

關鍵詞：北美香柏；扦插；生根；氧化酶活性；3-吲哚丁酸鉀鹽（K-IBA）；萘乙酸鉀鹽（K-NAA）

中圖分類號： S723.1+32文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）11-0097-05[HS）][HT9.SS]

北美香柏，別稱北部白雪松、側柏，其枝葉分布緊湊，樹冠尖而狹窄，樹高5～15 m，是一種主產于美國北部地區的針葉樹種。現代臨床醫學研究表明，北美香柏乙醇提取物具有抗真菌、抗呼吸道合胞體病毒、抗癌細胞增殖、抑制癌細胞轉移、提高人體免疫力等多種藥理活性[1]。此外，北美香柏材質密度低，穩定性強，耐腐蝕，抗白蟻，是制作家具、木瓦、柵欄、橋梁的上等材料[2]。北美香柏因其潛在的巨大的藥用價值和經濟價值而受到各界人士的青睞，據林業調查統計，近年來，僅在北美安大略湖、新西蘭等地，北美香柏年均采伐量就高達350 000 m3[3]。面對北美香柏種質資源日漸匱乏的緊迫局勢，提高北美香柏繁殖率尤為重要。

既能保持北美香柏優良遺傳特性，又能縮短育苗周期的扦插技術是快速提高北美香柏繁殖率的首選途徑。扦插成活率主要由生根率決定，而外源施加植物激素是快速提高生根率的常用手段。關于植物激素在北美香柏扦插育苗上的應用，研究者做過相關試驗，表明恰當種類激素和適宜的用量，可顯著提高成活率。目前，北美香柏的扦插研究中激素處理多采用低濃度浸泡法，缺少對激素種類、激素質量濃度、激素作用時間3因子組合生根效果的篩選，這也可能是導致北美香柏扦插繁殖進展緩慢的原因之一[4-5]。

植物扦插繁殖技術會受到生根機制理論的制約，因此對扦插生根機制的深入研究才能更快地提高北美香柏扦插生根率。植物生根是集物質代謝、能量代謝、形態建立為一體的多向發育過程。已有大量研究表明，根原基的發生伴隨著氧化酶活性的變化。過氧化物酶（POD）參與生長素（IAA）、酚類的氧化分解以及細胞壁木質素合成等生理過程[6-8]。有研究發現，生根能力強的葡萄Ramsey插穗POD活性也較高[9]。吲哚乙酸氧化酶（IAAO）通常被認為是POD的同源異構體，其主要功能是氧化脫羧IAA[10]。Güne研究發現，在酚類化合物存在時，IAA氧化產物可促進根原基的形成[11]。Husen發現，激素處理插穗IAAO活性顯著高于未經激素處理插穗[12]。多酚氧化酶（PPO）是一種廣泛分布植物中、催化酚氧化的核編碼含銅酶，它直接調節酚類的合成來影響細胞的分裂、分化以及根原基的發育[13-15]。在葡萄、山茶的不定根誘導期，PPO活性有上升趨勢[13-14]。易生根的波斯胡桃 Sunland 在不定根發育過程中，顯示較高的PPO活性[15]。

本研究采用不同激素處理的正交試驗設計，以期找到提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的最優組合方案。通過測定清水處理和最優組合處理插穗生根不同時期POD、IAAO、PPO活性，分析其變化規律，并進行對比分析，從而研究北美香柏扦插生根機制。

1材料和方法

1.1材料及處理

2015年3月8日于湖南省湘西州森林生態研究試驗站北美香柏實驗基地采集2年生北美香柏Green Giant母樹上的半木質化、8～10 cm插穗。采集完成后，將插穗基部靠齊，并用細繩系成捆狀，基部朝下放入盛有少量清水的塑料袋中，并置于陰暗處保存。選用V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1作基質，扦插前使用代森鋅可濕性粉劑與基質土壤混合，加薄膜覆蓋2～3 d。扦插當天，將基質裝入5 cm×6 cm×7 cm無紡布棉袋中，并置于20孔穴盤上。插前，保留3～4張幼嫩葉芽，剪去基部老葉，并用皮筋包扎成20株/捆。使用激素溶液處理插穗時，注意確保插穗基部以下1 cm處完全浸入溶液中，使用秒表準確記錄處理時間，處理完畢后，將插穗置于濾紙上晾干，隨后將其輕輕插入基質中。基質土壤購自長沙市紅星花卉市場，植物激素購自Sigma試劑公司，扦插基地設在中南林業科技大學西苑苗圃溫室大棚中。

1.2試驗設計

扦插材料為半木質化的北美香柏Green Giant插穗，在前期大量單因素試驗基礎上，進行激素種類、激素濃度、作用時間的3因素3水平扦插正交試驗，共有9種組合處理，每組扦插20株插穗，進行3次重復試驗，共扦插540株插穗，扦插基質為泥炭土、河沙，配方為V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1，具體方案見表1。以6 g/L K-IBA處理15 s（正交試驗最佳組合），并以清水處理作對照，插后每隔12 d，對扦插材料進行采集，以測定氧化酶活性。

1.3插后管理

光照管理：采用帶有遮陽的塑料棚覆蓋的沙床，扦插后，每天10：00覆蓋遮陽網，17：00揭開。水分管理：扦插當天，立即對插床灌1次透水，在插床上方安裝噴霧設施，噴霧頻率為2～3次/d。夏季高溫時期，及時打開棚內風機、濕簾，使插床及周圍環境濕度保持在85%以上，溫度控制在18～27 ℃。