基質和植物生長調節劑對美國流蘇硬枝扦插生根的影響

胡 濤，曹 鈺，張鴿香

（南京林業大學 風景園林學院，江蘇 南京 210037）

美國流蘇Chionanthus virginicus為木犀科Oleaceae流蘇樹屬Chionanthus的落葉灌木或小喬木，原產美國東南部［1］。美國流蘇的花、葉都具有較高的觀賞價值，開花時節，滿樹白花似雪，花香四溢，清新淡雅，秋天樹葉金黃，另有一番景致，可應用于庭院、公園、水邊和道路綠化等［1-2］。美國流蘇還具有較高的藥用價值，其莖和根皮中含有木脂素和環烯醚萜苷等抗氧化物質，可以作為食品、藥品和護膚品的天然植物原料開發利用［3-4］。因此，美國流蘇具有引種推廣的潛力以及巨大的應用前景。美國流蘇主要為播種繁殖，種子由堅硬的外殼包裹，具有休眠特性［5］，不易發芽，且播種苗生長緩慢，給其引種、繁殖和推廣帶來不便。而扦插繁殖有利于實現美國流蘇等難發芽樹種的大規模生產及推廣。目前，美國流蘇在國內還未得到應用和推廣，相關報道較少，僅在種子、容器育苗和組培方面有所涉及［2,6-7］，在扦插繁殖方面未見報道。進行美國流蘇扦插繁殖試驗有利于實現其規模化繁殖和推廣應用。選用適宜的扦插基質和植物生長調節劑組合可以顯著提升插穗的生根效果［8-9］，而可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白質作為插穗內部的主要營養物質，其含量變化與插穗生根關系密切［10］，直接影響到插穗的生根指標，反映各處理的扦插生根效果。因此，本研究從基質、植物生長調節劑等方面優化美國流蘇硬枝扦插繁殖技術，并通過測定分析插穗生根過程中體內營養物質質量分數的變化，探索其扦插生根過程中的生理變化，以期為美國流蘇扦插繁殖提供理論參考和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在南京林業大學園林實驗教學示范中心溫室苗床上進行。

1.2 試驗材料

試驗材料為來自美國2年生的美國流蘇實生苗，挑選生長健壯、無病蟲害的母株，剪取粗壯枝條，置于水深3～5 cm的桶中進行保濕。剪取插穗長度為8～12 cm，上切口平切，下切口斜切，帶6～8個完整飽滿芽，并保留2片1/2葉。20支扎成一捆，用體積分數為0.3%的多菌靈溶液消毒，清水洗凈后于水中浸泡備用。

1.3 試驗設計

扦插開始于2017年3月18日，各處理3次重復，各重復50根插穗。基質種類試驗：采用單因素隨機區組試驗，插穗用吲哚丁酸（IBA）500 mg·L-1浸泡60 min后，扦插于6種不同的基質中：①珍珠巖， ②草炭， ③河沙， ④V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3， ⑤V（珍珠巖）∶V（草炭）＝7∶3， ⑥V（珍珠巖）∶V（園土）＝7∶3等。植物生長調節劑試驗：采用植物生長調節劑種類（A）、質量濃度（B）、 處理時間（C）進行L9（34）正交試驗， 具體因素和水平見表 1。 扦插基質為V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3。插穗內部營養物質測定試驗： 以V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3為基質， 500 mg·L-1IBA浸泡插穗60 min，以清水處理作為對照（ck），進行單因素試驗，各處理3次重復，每重復50根插穗。

表1 正交試驗因素和水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4 扦插管理

扦插前將基質進行消毒，扦插密度為10 cm×10 cm，深度為插穗的1/2，壓實四周，插好標牌，立即澆透水。通過自動噴霧系統和手動澆水相結合方式，控制空氣和基質的濕度，并定期噴施多菌靈消毒液，腐爛和感染病菌的插穗立即拔出。

1.5 形態指標和營養物質測定

形態指標測定：扦插70 d后測量并統計相關的生根指標，包括愈傷率、生根率、平均不定根數、最長不定根長、最長不定根粗、根系效果指數［11］（平均根長×根系數量/總插穗數）。營養物質測定：采樣時間為扦插當天起，隔12 d，各處理共取樣6次，6根·次-1，3次重復。洗凈后，小刀刮取插穗基部（下切口往上3 cm）的韌皮部，蒽酮比色法測定可溶性糖和淀粉質量分數，考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白質質量分數［12］。

2 結果與分析

2.1 基質種類對美國流蘇扦插生根的影響

受不同基質的影響，插穗生根率、愈傷率、平均不定根數、根系效果指數達極顯著差異（P＜0.01），最長不定根長、最長不定根粗達顯著差異（P＜0.05）。從表2可知：處理④的生根率、根系效果指數和愈傷率最高，分別為43.33%，7.64和60.00%，其他生根指標均達最佳水平，可見具有良好的保水、保溫及透氣性的混合基質生根效果較好；處理⑤的生根率達36.67%，平均不定根數為6.01條，各生根性狀與處理④無顯著差異；處理②的生根率和愈傷率顯著下降，但最長不定根長和最長不定根粗最佳，分別為6.88 cm和0.75 mm，根系效果指數僅次于處理④，說明草炭利于不定根的伸長生長；處理①的生根率與處理②無顯著差異，但根系效果指數下降顯著，為1.69，可能由于珍珠巖缺乏營養、保水性不強而影響不定根生長；處理③的生根率最差，為8.33%，與處理⑥差異不顯著，極顯著低于其他處理，根系效果指數最低，為0.43，也顯著低于其他處理，可能與園土、河沙易板結有關。綜上所述，最佳的扦插基質為V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3， 河沙的扦插生根效果最差。

表2 美國流蘇硬枝扦插不同基質的生根情況Table 2 Rooting situation of hardwood cutting on different mediums of Chionanthus virginicus

2.2 植物生長調節劑對美國流蘇扦插生根的影響

方差分析表明：各植物生長調節劑處理組合間生根率、根系效果指數達極顯著差異。從表3可知：處理⑤（IBA 500 mg·L-1浸泡60 min）的生根率和根系效果指數最高，分別為43.33%和6.65；處理①（100 mg·L-1IAA速蘸插穗基部10 s）的生根率和根系效果指數最低，分別為11.67%和0.22。

表4和表5多重比較可知：IBA處理的生根效果最佳，生根率和根系效果指數分別為35.56%和4.33，極顯著優于NAA和IAA；質量濃度為500 mg·L-1時生根率和根系效果指數最高，分別為30.00%和3.39，顯著高于1 000和100 mg·L-1的處理；植物生長調節劑處理的時間越長，插穗生根效果越好，30和60 min處理間的差異不顯著，但浸泡60 min生根率和根系效果指數略高。因此，最佳生根率組合為500 mg·L-1的IBA浸泡60 min， 500 mg·L-1的IBA浸泡30 min次之。

由表4和表5中R和r值可知：各因素對插穗生根率、根系效果指數影響程度的從大到小依次為生長調節劑種類、處理時間、質量濃度。因此，植物生長調節劑種類的選擇最為重要，其次為處理時間。

2.3 營養物質質量分數的變化

2.3.1 可溶性糖 如圖1A所示：春季硬枝扦插生根過程中，對照（ck）插穗的可溶性糖質量分數變化趨勢為下降—上升，IBA處理插穗呈下降—上升—下降的趨勢。扦插前中期，可溶性糖質量分數一直降低，可能插穗被剪切后，基部受到機械損傷，呼吸效率提升，增強了體內的代謝活動，加大可溶性糖的消耗；之后插穗開始誘導產生愈傷組織，細胞代謝活躍，加上葉芽的萌發、生長，再次加大營養的消耗，導致可溶性糖質量分數持續下降；到第36天，處理插穗的可溶性糖質量分數降到最低值，為25.40mg·g-1，而對照插穗在第48天達谷值，為26.03 mg·g-1。第48～60天，對照插穗可溶性糖質量分數有所上升，此時新葉大量展開，能夠進行光合作用，合成產物向下運輸，部分用于不定根生長，部分在基部積累。IBA處理后插穗的可溶性糖質量分數比對照提前上升，其不定根也較早出現，說明IBA加快了生根進程。最后由于不定根的伸長生長，處理插穗可溶性糖質量分數再次下降。

表3 美國流蘇硬枝扦插不同植物生長調節劑的生根情況Table 3 Rooting situation of hardwood cutting with different plant growth regulators of Chionanthus virginicus

表4 美國流蘇硬枝扦插不同植物生長調節劑對生根率的影響Table 4 Effects of different plant growth regulators on rooting rate of hardwood cuttings of Chionanthus virginicus

表5 美國流蘇硬枝扦插不同植物生長調節劑對根系效果指數的影響Table 5 Effects of different plant growth regulators on the root effect index of hardwood cuttings of Chionanthus virginicus

2.3.2 淀粉 由圖1B可知：IBA處理插穗淀粉質量分數的變化趨勢為下降—上升，對照插穗則為下降—上升—下降。扦插開始后，淀粉質量分數處于持續下降的趨勢，到第36天，處理和對照插穗的淀粉質量分數都達到谷值，分別為37.92和26.95 mg·g-1。由于插穗基部愈傷組織的形成、不定根的誘導以及葉芽的萌發等，導致插穗需要水解大量的淀粉來形成糖類等營養物質，以維持插穗的生根進程。0～12 d處理插穗淀粉質量分數下降速度較快，可能是由于IBA的處理加速了淀粉的水解所致。36～60 d，處理插穗的淀粉質量分數處于上升趨勢，此時新葉展開，進行光合作用同化產物，并形成不定根以吸收養分，淀粉得以轉化儲存下來。對照插穗的淀粉質量分數在48～60 d再次下降，可能由于其不定根形成、生長較緩慢，需要消耗淀粉用于不定根的生長，也導致后期營養不足，生根率降低。

圖1 美國流蘇插穗內部營養物質質量分數的變化Figure 1 Changes of nutrient contents in cuttings of Chionanthus virginicus

2.3.3 可溶性蛋白質 如圖1C所示，IBA處理插穗的可溶性蛋白質質量分數含量呈下降—上升—下降的趨勢，對照插穗呈下降—上升的趨勢。起初，可溶性蛋白質質量分數持續下降，第24天時，處理插穗的可溶性蛋白質質量分數降到谷值（6.78 mg·g-1），對照插穗則在第36天達谷值，為6.74 mg·g-1。一系列的生理活動加大了插穗體內能量的消耗，可溶性蛋白質被轉化為能量用于插穗生根。同時，此階段可溶性糖、淀粉質量分數也處于下降趨勢，減少了蛋白質的合成原料，導致其合成量減少。24～36 d，IBA處理插穗可溶性蛋白質質量分數呈上升趨勢，可能葉片的光合產物以及其他物質的轉化，能夠滿足此時的愈傷組織形成所需，可溶性蛋白質得以儲存，為后期不定根的誘導、形成積累了營養物質。對照插穗在第36～60天處于上升趨勢，可能由于其生根進展較緩慢，對能量的消耗較少，且新葉的展開為插穗提供了能量，使得體內可溶性蛋白質逐漸增多。

3 討論與結論

3.1 基質種類對扦插生根的影響

插穗生根環境由基質構成，基質的理化性質對生根極為重要，理想的基質應具有優良的透氣、保水性和一定的營養［13］。本研究中，基質種類對美國流蘇插穗生根效果影響顯著，V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3的基質扦插生根效果最好，其生根率、根系效果指數和愈傷率均最高。與青錢柳Cyclocarya paliurus［14］，美國紅楓Acer rubrum［15］等扦插試驗結果一致，可能因為珍珠巖+蛭石具有較好的保溫、保濕和透氣性。V（珍珠巖）∶V（草炭）＝7∶3的基質生根效果次之，可能由于草炭的透氣透水性一般，插穗基部易腐爛，但草炭富含有機質，保水能力強，往往能夠提升不定根的數量和質量［16］。本研究就單一基質而言，草炭的生根率高于珍珠巖和河沙，珍珠巖的扦插生根效果較差，是由于珍珠巖保水性不強，且缺乏營養。河沙和園土在扦插過程中極易板結，導致扦插效果較差，為不理想的扦插基質。小果核果茶Pyrenaria microcarpa［17］和復葉槭Acer negundo［18］等扦插試驗也表明：河沙為最不理想的扦插基質。本研究對比可知：混合基質的扦插生根效果優于單一基質，與細葉水團花Adina rubella［16］和番石榴Psidium guajava［19］的結果一致，說明混合基質能夠彌補單一基質的不足，優化其理化性質。可見，依據不同植物進行合理的基質配比，可以提高生根效果。

3.2 植物生長調節劑對扦插生根的影響

本研究中，植物生長調節劑種類、質量濃度和處理時間對插穗生根率均有顯著影響。其中，種類對生根率的影響最大，IBA的扦插效果顯著優于NAA和IAA，與希蒙得木Simmondsia chinensis［20］，大無花果Ficus roxburghii［21］和流蘇樹Chionanthus retusus［22］等扦插生根試驗結論一致。可能是由于IAA性質較不穩定，容易在光下被氧化或在植物體內被吲哚乙酸氧化酶（IAAO）降解，NAA質量濃度較高易傷害插條， IBA 性狀穩定， 不易被分解［23］。 大葉桃花心木Swietenia macrophylla［24］和山木通Clematis finetiana［25］等多數試驗均認為IBA促進插穗生根效果突出。質量濃度為500 mg·L-1時生根率顯著提升，說明適中的植物生長調節劑質量濃度往往更有利于提升插穗的生根率，質量濃度過低時促根效果不顯著，過高時對插穗造成傷害，影響到生根［21,26］。處理時間為30和60 min時，兩者的生根效果差異不顯著，但浸泡60 min的生根率略高。本研究的質量濃度較適中，10 s速蘸時間過短，生根效果較差。綜上所述，本研究最佳植物生長調節劑組合為500 mg·L-1的IBA浸泡60 min。

3.3 營養物質與生根

插穗體內營養物質的水平對插穗的生根能力影響很大［10］。扦插開始后插穗的可溶性糖質量分數一直處于下降趨勢，插穗的機械損傷、愈傷組織的形成、新葉的萌發和不定根的形成等，消耗了大量的可溶性糖。此變化趨勢與短梗大參Macropanax rosthornii扦插的研究結果一致［27］。此外，相關研究［28］表明：插穗的生根率與可溶性糖質量分數呈正相關關系。因此，扦插生根后期較低的可溶性糖質量分數也是其生根率低的原因之一。在IBA的作用下，插穗淀粉質量分數在前期下降幅度較大，櫸樹Zelkova schneideriana［29］和裸花紫珠Callicarpa nudiflora［30］等試驗同樣出現此現象，均認為植物生長調節劑加速了淀粉的水解，產生更多的可溶性糖等物質，加快了插穗生根進程，有利于提升生根率。觀察可溶性蛋白質變化曲線可知：植物生長調節劑縮短了生根周期，利于不定根的形成。

3.4 總結

美國流蘇為難生根樹種，使用500 mg·L-1的IBA浸泡插穗60 min，扦插于V（珍珠巖）∶V（蛭石）＝7∶3的基質中，生根效果最佳，生根率為43.33%。IBA處理加快了營養物質的變化，縮短了生根周期，有利于提升生根率。在實際生產中，美國流蘇硬枝可以作為繁殖材料進行充分利用，以擴大繁殖規模。