山木通扦插生根過(guò)程中內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化

趙 爽， 鄭 剛， 季夢(mèng)成， 蔡 進(jìn)， 劉志高

(浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江臨安 311300)

通信作者：劉志高，博士研究生，副教授，主要從事觀(guān)賞植物栽培與育種技術(shù)研究。E-mail：vzhigao@sina.com。

山木通(Clematisfinetiana)為原產(chǎn)于浙江的鐵線(xiàn)蓮屬藤本植物，具有較強(qiáng)的攀緩特性，且花色潔白，花朵繁茂，是較好的園林綠化材料，但因其多生長(zhǎng)于高海拔處的灌叢及山谷石縫中，引種栽培較為困難，雖然可以進(jìn)行種子繁殖，但種子萌發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，發(fā)芽率低，使其園林栽培應(yīng)用受到限制。植物激素是植物體內(nèi)產(chǎn)生的一類(lèi)在低濃度時(shí)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、代謝、環(huán)境應(yīng)答等生理過(guò)程產(chǎn)生重要調(diào)控作用的代謝產(chǎn)物，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和對(duì)環(huán)境的應(yīng)答中發(fā)揮重要的作用[1]。已有許多研究表明，內(nèi)源激素與插穗生根密切相關(guān)，內(nèi)源激素的動(dòng)力學(xué)變化是誘導(dǎo)不定根的主導(dǎo)因素[2-4]。本試驗(yàn)通過(guò)研究山木通扦插生根過(guò)程中內(nèi)源激素含量及其相互比例的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，以期為進(jìn)一步揭示山木通的生根機(jī)制，縮短其培育周期和獲取高質(zhì)量無(wú)性系植株提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 插穗的準(zhǔn)備 試驗(yàn)插穗取材于浙江農(nóng)林大學(xué)鐵線(xiàn)蓮種質(zhì)資源圃(地理位置30°14′N(xiāo)，119°42′E)，收集野生山木通3～5年生實(shí)生苗，于天氣晴朗的早晨采集長(zhǎng)勢(shì)健壯、無(wú)病蟲(chóng)害的當(dāng)年生枝條。為防止插穗失水，枝條剪下后立即放入清水中，備用。

1.1.2 插床的準(zhǔn)備 本試驗(yàn)于2016年5月下旬在浙江農(nóng)林大學(xué)溫室內(nèi)苗床(10 m×1.2 m)上進(jìn)行，頂部配置遮陽(yáng)網(wǎng)，日照充足，白天溫度25～28 ℃，夜間溫度23～25 ℃。扦插基質(zhì)為河沙，扦插前用20%多菌靈可濕性粉劑1 000倍液進(jìn)行基質(zhì)消毒。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)清水對(duì)照和100 mg/L 吲哚丁酸(IBA)浸泡插穗基部2 h 2組處理，每組處理200個(gè)插穗。插穗為5～6 cm帶芽莖段，保留1/3葉片，扦插深度為2/3，插后澆透水。扦插當(dāng)天取樣1次，之后每隔10 d取1次樣，共6次，每次隨機(jī)選取3株插穗，用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(簡(jiǎn)稱(chēng)ELISA)測(cè)定吲哚乙酸(IAA)、脫落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZR) 4種內(nèi)源激素的含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Oringin7.5和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 山木通插穗生根的形態(tài)變化過(guò)程

對(duì)插穗生根過(guò)程觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，山木通插穗生根為皮部生根型，雖然扦插過(guò)程中能形成愈傷組織，但未有根系從愈傷處長(zhǎng)出。插穗生根整體分為3個(gè)時(shí)期：誘導(dǎo)期、不定根形成期和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期。IBA處理的插穗扦插后0～10 d切口基部膨大，20～30 d根系突破皮層，30 d后根系進(jìn)入伸長(zhǎng)生長(zhǎng)階段。對(duì)照組不定根和愈傷組織的大量形成期均較處理組晚4～5 d，且根系數(shù)量不及處理組，根系不如處理組發(fā)達(dá)(圖1、圖2)。

2.2 山木通插穗生根過(guò)程中內(nèi)源激素含量的變化

2.2.1 插穗生根過(guò)程中IAA含量的變化 IAA為植物生長(zhǎng)素，對(duì)插穗生根起到顯著的促進(jìn)作用，內(nèi)源IAA含量的動(dòng)態(tài)變化可影響不定根的發(fā)生[5]。大量試驗(yàn)證實(shí)，IAA是促進(jìn)插穗形成不定根的主要激素，與根源基的發(fā)生密切相關(guān)[6]。由圖3可知，經(jīng)IBA處理的插穗與對(duì)照組變化趨勢(shì)相似，IAA含量均呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化趨勢(shì)，但處理組IAA含量較對(duì)照組高，且根系的生長(zhǎng)狀態(tài)也較對(duì)照組好，表明一定含量的IAA有利于根源基的發(fā)育分化，外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑IBA對(duì)內(nèi)源激素IAA的合成具有促進(jìn)作用。處理組與對(duì)照組峰值、谷值分別出現(xiàn)在處理20、30 d，結(jié)合外部形態(tài)觀(guān)察可知，處理20 d時(shí)正處于不定根誘導(dǎo)期，IAA含量升高有利于根源基的發(fā)育，導(dǎo)致根源基膨大，處理組、對(duì)照組插穗內(nèi)IAA含量分別較扦插前提高了25.89、19.48 ng/g。處理30 d時(shí)處于插穗生根的旺盛期，消耗了大量的內(nèi)源IAA，處理組、對(duì)照組IAA降幅分別為17.82、15.48 ng/g。處理30 d后根系長(zhǎng)出，IAA含量稍有回升并維持在一定水平。處理前20 d，經(jīng)IBA處理的插穗在不定根誘導(dǎo)期IAA含量較對(duì)照組高6.68 ng/g。

2.2.2 插穗生根過(guò)程中ABA含量的變化 ABA是植物體內(nèi)天然的抑制性激素，能夠抑制頂芽的生長(zhǎng)，但低濃度的ABA對(duì)生根有一定的促進(jìn)作用，高濃度的ABA抑制生長(zhǎng)素的運(yùn)輸[7-8]。由圖4可知，處理組插穗內(nèi)ABA含量整體低于對(duì)照組，說(shuō)明低濃度ABA在插穗生根過(guò)程中起到一定的作用。經(jīng)IBA處理的插穗與對(duì)照組ABA含量變化趨勢(shì)相同，均在誘導(dǎo)期下降，表達(dá)期升高，伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期再下降，且在誘導(dǎo)階段下降明顯，處理組、對(duì)照組降幅分別為19.18、9.42 ng/g，說(shuō)明低濃度的ABA有利于根源基的發(fā)生。處理組插穗內(nèi)ABA含量在不定根誘導(dǎo)期較對(duì)照組低14.65 ng/g，可見(jiàn)IBA的處理能夠降低插穗內(nèi)ABA含量，促進(jìn)生根。與圖3比較可以看出，ABA與IAA含量的變化此消彼長(zhǎng)，趨勢(shì)相反。

2.2.3 插穗生根過(guò)程中GA3含量的變化 有研究表明，GA3是抑制不定根形成的主要物質(zhì)，即使是低濃度的GA3也會(huì)對(duì)不定根產(chǎn)生影響，它主要通過(guò)抑制根源基的分裂或根源基的進(jìn)一步發(fā)育來(lái)抑制根系的形成[9]。由圖5可知，在山木通扦插過(guò)程中，GA3含量變化趨勢(shì)與ABA含量變化趨勢(shì)一致，呈現(xiàn)“下降—升高—下降”的趨勢(shì)。對(duì)照組GA3含量高于處理組，在不定根誘導(dǎo)期GA3含量下降明顯，20 d達(dá)到谷值，處理組、對(duì)照組最大降幅分別為1.99、1.13 ng/g。以上結(jié)果說(shuō)明，在不定根誘導(dǎo)期需要較低濃度的GA3，高濃度的內(nèi)源GA3對(duì)插穗生根有抑制作用。在扦插前10 d，對(duì)照組GA3含量無(wú)明顯變化，處理組GA3含量則呈大幅下降趨勢(shì)，說(shuō)明外源IBA的處理能夠降低內(nèi)源GA3的含量，對(duì)插穗生根有促進(jìn)作用。

2.2.4 插穗生根過(guò)程中ZR含量的變化 細(xì)胞分裂素的主要生理作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)芽形成和促進(jìn)芽的生長(zhǎng)，細(xì)胞分裂素主要存在于進(jìn)行細(xì)胞分裂的部位，如莖尖、根尖等[10]。由圖6可見(jiàn)，處理組與對(duì)照組插穗內(nèi)ZR含量變化趨勢(shì)不一致，IBA處理的山木通插穗韌皮部ZR含量呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢(shì)，對(duì)照組生根前ZR含量持續(xù)下降，生根后期ZR含量維持在一定水平。新根形成前ZR含量下降，說(shuō)明低濃度ZR對(duì)不定根的形成有促進(jìn)作用；新根形成后，ZR含量上升，可能是由于生長(zhǎng)期活動(dòng)旺盛，需要大量細(xì)胞分裂素以及新根重新合成細(xì)胞分裂素[5，11-12]。

2.2.5 插穗生根過(guò)程中IAA/ABA值的變化 IAA被認(rèn)為是促進(jìn)生根的植物生長(zhǎng)素，ABA是抑制插穗生根的主要抑制物質(zhì)， 但是通常生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的相互作用要比自身單獨(dú)作用大，生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例關(guān)系影響著根系的形成[13]。從圖7可以看出，IAA/ABA值在扦插前20 d一直處于上升趨勢(shì)，這有利于根源基的誘導(dǎo)；在插穗生根旺盛期，IAA/ABA值下降；生根后期，IAA/ABA值有所回升。IAA/ABA 值的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)插穗的不定根誘導(dǎo)與表達(dá)，可見(jiàn)IAA與ABA共同調(diào)控著根源基的發(fā)育。處理組IAA/ABA值始終高于對(duì)照組，可見(jiàn)IBA處理能夠提高插穗內(nèi)IAA含量，降低ABA含量，從而促進(jìn)生根。

3 結(jié)論與討論

內(nèi)源激素含量是影響插穗不定根形成的重要因素，插穗內(nèi)的生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素不是單獨(dú)作用的，而是相互協(xié)同參與根源基的分化與發(fā)育，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑通過(guò)調(diào)控內(nèi)源激素的含量促進(jìn)插穗生根。山木通扦插生根類(lèi)型屬于皮部生根型，不定根的形成可分為3個(gè)時(shí)期，即不定根誘導(dǎo)期(0～20 d)、表達(dá)期(20～30 d)和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期(30～50 d)。

在山木通扦插過(guò)程中，內(nèi)源激素含量的變化與不定根形成的各時(shí)期相對(duì)應(yīng)，插穗韌皮部的IAA含量在誘導(dǎo)期升高，表達(dá)期下降，伸長(zhǎng)期回升，與劉明國(guó)等對(duì)北美香柏的研究結(jié)果[14]、呂梅等對(duì)紅榿木的研究結(jié)果[15]、馬振華等對(duì)四倍體刺槐硬枝扦插內(nèi)源激素的研究結(jié)果[16]一致，即根源基誘導(dǎo)期IAA含量升高是促進(jìn)插穗生根的重要原因。ABA與GA3含量變化趨勢(shì)相同，均與IAA含量變化趨勢(shì)相反，即在誘導(dǎo)期下降，表達(dá)期升高，伸長(zhǎng)生長(zhǎng)期又下降，誘導(dǎo)期低濃度的細(xì)胞分裂素是促進(jìn)插穗生根的關(guān)鍵因素。這與李朝嬋等對(duì)長(zhǎng)蕊杜鵑[17]和董勝君等對(duì)山杏嫩枝扦插內(nèi)源激素的研究結(jié)果[18]相同，但與張雪等對(duì)灰氈毛忍冬內(nèi)源激素的研究結(jié)果[19]相反，說(shuō)明內(nèi)源激素在插穗生根過(guò)程中的作用機(jī)制較為復(fù)雜。ZR含量在山木通插穗生根過(guò)程中變化幅度不明顯，處理組與對(duì)照組插穗內(nèi)ZR含量變化趨勢(shì)不一致，經(jīng)IBA處理的插穗ZR含量呈“上升—下降—上升”的趨勢(shì)，對(duì)照組ZR含量整體呈下降趨勢(shì)，前期下降較快，后期保持在一定水平，這與楊秀蓮等關(guān)于波葉金桂的研究[20]相一致。有研究表明，IAA/ABA值可作為辨別生根難易的標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。本試驗(yàn)中IAA/ABA值在生根過(guò)程中呈現(xiàn)“升高—降低—升高”的變化趨勢(shì)，且處理組插穗內(nèi)兩者的比值高于對(duì)照組，可見(jiàn)IBA處理對(duì)插穗生根有一定的促進(jìn)作用。但處理組和對(duì)照組的IAA/ABA值較低，這可能是抑制山木通插穗生根的原因之一。

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