綠竹側枝扦插生根機理研究

凡莉莉，薛 磊，榮俊冬，姚 旺，鄭郁善，蘇小青

（1. 福建農林大學 林學院，福建 福州 350002；2. 福建農林大學 園林學院，福建 福州 350002）

綠竹Dendrocalamopsis oldhami是禾本科Gramineae綠竹屬Dendrocalamopsis竹類，是我國著名的筍材兩用大型叢生竹，栽培存活率高，產量大，收益高，具有可觀的經濟利用價值和生態功能的發展潛力。傳統叢生竹造林以蔸帶竿移植為主，具有破壞原竹叢生長和發筍能力的風險，存在運輸和栽植不便，不利于叢生竹生產擴展等問題。扦插作為竹子營養繁殖技術之一，具有簡單方便、成本低和大規模生產等特點。目前關于叢生竹扦插報道多集中在扦插基質[1]、生長調節劑[2]、扦插時間[3]、扦插枝條年齡[4]等方面，對綠竹扦插的研究也集中于扦插育苗技術[5-7]方面，而關于綠竹扦插生根過程中營養物質和抗氧化酶類活性的研究為空白。因此，研究了ABT1處理對綠竹側枝扦插生根過程中主要代謝物質含量和抗氧化酶活性變化的影響，揭示生根過程中，扦插苗物質代謝特征、耐受脅迫的機制，闡明綠竹扦插苗的生根機理，旨在為叢生竹繁殖體系優化和規?；缣峁├碚撘罁图夹g指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在福建農林大學竹類研究所試驗地，地理坐標119°13′51.18″ E，26°05′4.35″ N，屬于亞熱帶季風性氣候，年平均日照數1 700 ～ 1 980 h，年平均降水量900 ～ 2 100 mm，年平均氣溫16 ～ 20℃，無霜期達360 d以上。

1.2 試驗設計

2015年11月初，以福建省漳州市東山縣赤山國有林場2年生綠竹的側枝為實驗材料，選擇健康、無病蟲害、枝條粗壯、枝和葉色鮮綠、芽飽滿的粗壯側枝。剪掉枝梢，插條長3 ～ 4節左右，保留2對健康葉片，每片葉片保留 1/2左右以減少蒸騰作用，側枝基部通過脫脂棉吸水保濕處理，帶回福建農林大學竹類研究所，當日進行扦插處理。用600 mg·L-1的ABT1號處理浸泡插條基部，處理時間為5 min，以黃泥土：泥炭土（1:1）為扦插基質，進行扦插。按照隨機區組試驗設計，3次重復，每重復200根插穗。

扦插前，用多菌靈粉2.5 g·m-2對育苗基質進行消毒，將處理好的插條垂直插入基質并壓實。扦插深度為2 ～3節，插床進行遮陰處理。最高溫度控制在35℃以下，相對濕度保持在85%以上，每日9:00-10:00時定時噴霧，開始生根后適當延長噴霧天數。每隔7 ～ 10 d在插床及周圍噴灑800倍多菌靈溶液1次，防止病蟲害。ABT1號生根粉由上海伊卡生物技術有限公司生產，多菌靈粉由四川國光農業股份有限公司生產。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生根特性 11月初扦插，在扦插當日插條經ABT1處理后取樣，之后，每隔7 d取樣1次，每次每區隨機抽取10根插條，共取樣6次。取出插條后，用超純水將枝蔸沖洗干凈進行生根形態觀察。在扦插35 d后，統計插條生根率、不定根數和不定根根長。

1.3.2 營養物質與酶活性測定 扦插當日取樣1次后，每隔7 d取樣一次，每次每區隨機抽取10根插條，共取樣6次。取出插條后，超純水沖洗干凈，將枝蔸進行冰浴，剝取枝蔸的嫩芽，混合后分為3組，用液氮冷凍后置于超低溫冰箱中保存，用于相關生理生化指標測定。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法[8]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法[8]測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚比色法[9]測定；吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性采用鄰苯二酚比色法[10]測定；多酚氧化酶（PPO）和超氧化物歧化酶（SOD）活性采用南京建成試劑盒測定。

1.3 數據處理

實驗數據采用Microsoft Excel 2010進行統計分析；采用SPSS 19.0軟件進行方差分析，在α= 0.05和α= 0.01水平下進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 綠竹側枝扦插生根類型的確定

由圖1表明，綠竹側枝扦插14 d后，枝蔸節上不定根原基開始萌發。14 ～ 21 d，竹蔸節上出現較短的不定根。21 d后，不定根繼續生長，最長的能達到3 ～ 7 cm。35 d后進行生根指標全面調查，ABT1號處理插條生根率最高可達57.25%；生根插條不定根根數范圍為21 ～ 79條；平均根數為49條；不定根根長范圍為1 ～ 7 cm。觀察竹子的扦插生根過程中，插條的切口沒有發生明顯的變化，綠竹扦插生根屬于潛伏不定根原基生根型。根據生根特點，將不定根的形成劃分為3個階段，即不定根誘導階段（0 ～ 14 d）、不定根表達階段（14 ～ 21 d）和不定根伸長階段（21 ～ 35 d）。

圖1 綠竹生根過程Figure 1 Rooting process of D. oldhami cuttings

2.2 扦插生根過程中可溶性糖和可溶性蛋白含量變化

由圖2表明，綠竹插條生根過程中可溶性糖含量呈“下降-上升-下降”的變化趨勢。在0 ～ 14 d，可溶性糖含量下降，在14 ～ 21 d，其含量升高，之后（21 d），其含量又降低。方差分析表明，不同生根時期可溶性糖含量差異顯著（P＜ 0.05），說明可溶性糖含量與綠竹側枝生根有密切聯系。由圖3表明，綠竹插條生根過程中可溶性蛋白含量呈“上升-下降-上升”的變化趨勢。在0 ～ 21 d，可溶性蛋白含量持續上升，在第21 d時達到最高值，其中處理插條比扦插0 d可溶性蛋白含量增加了18.6%。21 d后開始下降，28 d后又有所上升。方差分析表明，不同生根時期可溶性蛋白含量差異不顯著（P＞ 0.05）。

圖2 扦插生根過程中可溶性糖含量變化Figure 2 Changes of soluble sugar content during rooting of D. oldhami cuttings

圖3 扦插生根過程中可溶性蛋白含量變化Figure 3 Changes of soluble protein content during rooting of D. oldhami cuttings

2.3 扦插生根過程中氧化酶類變化

2.3.1 POD活性變化 由圖4表明，在0 ～ 14 d，綠竹插條內POD活性持續上升，在14 d時達到第一個峰值，之后（14 ～ 21 d），POD活性降低，但21 d后，隨著不定根的伸長和發育，其活性升高，并達到第2個峰值。2個峰值分別比扦插前POD含量增加了34.6%和29.15%。經方差分析，不同生根時期POD活性差異顯著（P＜0.05），說明POD活性變化與綠竹側枝生根有密切聯系。

2.3.2 IAAO活性變化 由圖5表明，在0 ～ 21 d，綠竹插條內IAAO活性均呈持續上升趨勢，之后（21 d）大幅度下降，與扦插前差異極顯著（P＜ 0.01），IAAO活性高峰出現在不定根表達時期，其中處理插條比扦插前IAAO含量增加了412.6%。經方差分析，不同生根時期IAAO活性差異顯著（P＜ 0.05），說明IAAO活性變化與綠竹側枝生根有密切聯系；不定根伸長時期14 ～ 28 d）和0 d處理時插條IAAO活性差異極顯著（P＜ 0.01），說明ABT1號處理對IAAO活性扦插后期影響明顯。

圖4 扦插生根過程中POD活性變化Figure 4 Changes of POD activity during rooting of D. oldhami cuttings

圖5 扦插生根過程中IAAO活性變化Figure 5 Changes of IAAO activity during rooting of D. oldhami cuttings

圖6 扦插生根過程中PPO活性變化Figure 6 Changes of PPO activity during rooting of D. oldhami cutttings

圖7 扦插生根過程中SOD活性變化Figure 7 Changes of SOD activity during rooting of D. oldhami cuttings

2.3.3 PPO活性變化 由圖6表明，在0 ～ 14 d，綠竹插條內PPO活性呈持續上升趨勢，在14 d左右達到峰值，其中處理插條比扦插前PPO含量增加了111%。在14 ～ 21 d，活性下降，之后（21 d），略有上升。經方差分析，不同生根時期PPO活性差異顯著（P＜ 0.05），說明PPO活性變化與綠竹側枝生根有密切聯系；不定根誘導時期（0 ～ 14 d）和0 d處理插條PPO活性差異極顯著（P＜ 0.01），說明ABT1號處理對PPO活性扦插前期影響明顯。

2.3.4 SOD活性變化 由圖7表明，在0 ～ 14 d，SOD活性逐漸上升，活性增強。14 ～ 28 d時，不定根逐漸成形，SOD活性略有所下降，之后（28 d），SOD活性略上升。經方差分析，不同生根時期SOD活性差異極顯著（P＜ 0.01），說明SOD活性變化是影響綠竹側枝生根關鍵因子之一；所有處理時期插條SOD活性差異極顯著（P＜ 0.01），說明ABT1號處理對SOD活性整個扦插時期影響明顯。

3 結論與討論

3.1 綠竹扦插生根特性

綠竹扦插生根屬于潛伏不定根原基生根型，根據生根特點，以不定根的形成劃分為誘導階段（0 ～ 14 d）、表達階段（14 ～ 21 d）和伸長階段（21 ～ 35 d）3個階段。插條基部能否生根是插條扦插成活的關鍵，有研究表明[11]插穗生根率達到50%上可應用于生產。ABT1號處理的綠竹插條生根率最高可達57.25%，這與金愛武[2]用ABT1號處理綠竹插條研究結果相近，與ABT1號在其它植物[12-13]扦插育苗中研究結果相似，但ABT1處理的綠竹插條生根率并不高，具體原因有待進一步研究。在扦插生根時期，可以適當補充營養物質，并做好水肥管理，從而可以提高生根效果，保證育苗存活率。

3.2 營養物質與插條生根的關系

插條生根和生長過程中需要消耗大量營養物質，其中主要是碳水化合物和氮素化合物，而可溶性糖是插條體內碳水化合物相互利用的主要物質，可溶性蛋白是生物體能夠吸收利用的主要氮素化合物，營養物質的含量會直接影響生根過程的發生和進行。張忠微等[14]對金露梅Potentilla frutieosa嫩枝扦插研究表明插條內可溶性糖含量需達到一定的水平才能保證插條的生根。姜志強[15]對櫸樹Zelkova serrata扦插研究表明營養物質與櫸樹插穗生根關系密切，這些觀點與本文研究一致。

綠竹插條內可溶性糖和可溶性蛋白含量變化的轉折點與插條生根過程相聯系，與扦插生根過程中不定根的生長時間相呼應。在不定根誘導階段，綠竹插條進行細胞分裂，呼吸強度增大，代謝旺盛，需要消耗大量營養物質，可溶性糖含量急劇下降。在表達階段，隨著插條抽枝展葉，葉片不斷合成光合產物及體內淀粉的降解，供給生根營養物質，可溶性糖含量升高。而可溶性蛋白含量在不定根誘導期和表達期逐漸增高，待到伸長期，可溶性蛋白含量大量被消耗用以產生不定根。在綠竹扦插生根過程中，可溶性糖含量總體呈現先下降后上升再下降的變化趨勢，而可溶性蛋白則呈相反變化趨勢，這與王新建等[16]和張鴿香等[17]的研究結果不同，但可溶性糖變化趨勢與曾炳山等[18]對柚木Tectona grandis嫩枝扦插研究結果一致，說明可溶性糖和可溶性蛋白含量對插條生根的影響可能因植物不同而異。

3.3 氧化酶活性與插條生根的關系

PPO，POD，IAAO和SOD是目前學術界公認的在扦插過程中與插條生根關系最為密切的幾種酶[19]，綠竹的扦插生根過程與各類氧化酶類的活性變化密切相關。在不定根的萌發階段，POD，PPO，IAAO及SOD活性升高，待生根以后，逆境狀態逐漸消除，4個氧化酶活性開始下降，插條內IAA含量增加，高濃度的IAA促進了不定根的生長發育。氧化酶活性規律性變化與不定根形成各個階段的形態發生密切相關，這與尹萬元[20]研究結果一致。

POD是植物活性氧清除系統中重要的酶，具有維持活性氧自由基產生與清除系統平衡[21]，參與IAA分解，調節插條內IAA含量等重要作用。在誘導時期，POD活性升高是生根能力的標志[22-23]，同時降解IAA的能力增強，導致IAA的含量減少，促進根原基的發育和不定根的誘導。在表達時期，POD活性降低，IAA含量積累增多，促進不定根的生長。同時POD也是參與木質素合成的關鍵酶之一[24]。在不定根伸長時期，隨著根的木質化，POD參與合成木質素，因此POD活性再次升高。POD活性在扦插過程中出現兩個峰值，這與以往研究結果一致[25-26]。

PPO能夠催化各種酚類氧化，其中催化后的酚類物質與IAA形成的“IAA-酚酸復合物”是不定根的生根輔助因子[27-28]。綠竹扦插初期，PPO活性逐漸增高，催化形成的“IAA-酚酸復合物”相應增多，有利于插條根原基的發育和不定根的誘導，促進不定根的形成，這與王瑞等[29]對油茶Camellia oleifera組培苗生根研究結論一致。待生根后，PPO活性開始下降，低活性的PPO能夠減少IAA的消耗，IAA含量得到積累，促不定根伸長發育。

IAAO是分解IAA的專一性酶，能降解IAA，調節植物體內IAA水平，從而影響植物生長發育等生理過程[30]。綠竹在扦插初期，高活性的IAAO可以氧化IAA，減少插條內IAA含量，促進側芽萌發，符合低濃度IAA有利于誘導生根的觀點[31-34]。待不定根形成后，IAAO活性下降，低活性的IAAO能夠減少IAA的消耗，增加插條內IAA的含量，促進不定根的伸長，這與扈紅軍等[35]用榛子Corylus heterophylla嫩枝扦插生根研究相關氧化酶活性變化的結果一致。IAAO和POD同為IAA分解代謝的關鍵酶，在IAA分解代謝過程中起著關鍵作用[36]，但通過方差分析表明，不同生根時期之間IAAO活性比POD活性變化差異更為顯著，說明在綠竹扦插生根過程中IAAO活性是調控插條IAA含量水平的關鍵因素。

SOD是氧自由基清除酶促防御系統中的重要成員，與植物抗氧化能力直接相關[37-38]。綠竹扦插初期，插條離開母株時，處于逆境生長，插條內部的營養物質和超氧陰離子大量積累，從而使SOD活性增強。待不定根逐漸成形，逆境狀態逐漸緩和導致 SOD活性略有所下降，這一部分研究與趙云龍[39]對糙葉杜鵑Rhododendron scabrifoliumSOD活性變化趨勢研究一致。

3.4 小結

綜上所述，營養物質含量和各類氧化酶活性的變化與綠竹扦插生根相互聯系，既能獨立影響，又能共同作用，影響生根。通過ABT1號處理可以提高可溶性糖和可溶性蛋白含量，調節各類氧化酶活性，促進生根，說明ABT1號處理可以提高綠竹扦插生根效果，可為綠竹及其它叢生竹類扦插生產提供技術支持和理論依據。

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