苗齡對茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發生的影響

張曉蕊 董春娟 尚慶茂

（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業農村部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081）

茄果類蔬菜包括番茄（Solanum lycopersicumL.）、辣椒（Capsicum annuumL.）和茄子（Solanum melongenaL.），是世界性主栽蔬菜種類。據聯合國糧食及農業組織（FAO）統計，2019 年全球番茄、辣椒、茄子栽培面積分別達611.7 萬hm2、456.6 萬hm2、263.1 萬hm2，總產量分別達24 363.5 萬t、6 161.5 萬t、9 078.9 萬t（www.fao.org）。扦插育苗常用于茄果類蔬菜的快繁、嫁接、種質資源保存等（王娜 等，2008；李文甲和羅愛華，2014；張煥欣 等，2017a；陳昊 等，2018），而不定根（adventitious root，AR）的形成是扦插成功的關鍵。

不定根發生于植物非根組織，能夠增加根系吸收面積，提高水分和養分吸收能力，增強植株抗逆性（Vidoz et al.，2010；Calvo-Polanco et al.，2012；da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016）。不定根發生可分為3 個階段：①誘導期。不定根起源細胞感知內外信號，進行重新編程，為分生組織形成做準備（de Klerk et al.，1999；Ahkami et al.，2009）。② 啟動期。分生組織形成，不定根起源細胞進行細胞分裂和增殖（de Klerk et al.，1999；Taramino et al.，2007）。③表達期。不定根原基中形成維管系統，與鄰近的維管束相連接，根原基突破表皮層并繼續伸長，不定根突破表皮伴隨著莖表皮細胞的程序性死亡（Steffens &Sauter，2005；Li et al.，2009；Steffens et al.，2012；Pacurar et al.，2014）。

植物內在遺傳特性、植株生理狀態和扦插環境等均顯著影響不定根的發生（da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016），其中不同苗齡的扦插植株因其生理狀態不同而影響生根。對14、18、22 d苗齡的豌豆植株進行扦插，發現隨著苗齡的增加，豌豆插條下胚軸生根率及不定根數量都顯著下降（Rasmussen et al.，2015）；在綠豆下胚軸插條中，7 d 苗齡的插條形成不定根數量多于5 d 及9 d 苗齡（黃愛霞，2004）；油松2 周齡下胚軸插條生根率及最長根長顯著大于6 周齡（張金娥和孔冬梅，2014）。

嫁接接穗的扦插再生可以提高嫁接殘株利用效率、縮短育苗時間，嫁接是茄果類蔬菜常用的育苗方式，減小嫁接苗齡可以縮短育苗時間，提高產出率，因此研究不同苗齡植株扦插生根情況具有實踐意義。本試驗以番茄、辣椒和茄子為試材，分析2葉1 心、3 葉1 心、4 葉1 心扦插苗莖基不定根發生數、總長度和生根區域等變化動態，旨在為茄果類蔬菜扦插育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 幼苗培養

供試番茄品種中雜302，辣椒品種中椒6 號，茄子品種園雜471，均來自中國農業科學院蔬菜花卉研究所。播種前室溫浸種6 h，5% NaClO 消毒10 min，用蒸餾水沖淋5 次，28 ℃恒溫催芽。選取萌發一致的種子，播于填裝草炭∶蛭石∶珍珠巖為3V∶1V∶1V混配基質的72 孔穴盤，置于玻璃溫室自然溫、光、濕環境條件下生長，期間梯度灌溉含N 50～200 mg · L-1花多多20-20-20-TE（上海永通化工有限公司）肥料溶液。

1.2 扦插處理

番茄、辣椒、茄子幼苗分別培養至2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心期分批進行扦插處理。剔除弱苗和畸形苗，選取生長一致的幼苗，在莖基部平切，扦插至內盛液面高度20 mm 去離子水的亞克力塑料盒，塑料盒規格：長 × 寬 × 高=213 mm ×152 mm × 30 mm，外表面用錫紙包裹避光，扦插深度15 mm。然后置于智能人工氣候箱（PRX-450D，寧波賽福實驗儀器有限公司），26 ℃恒溫，光照強度50 μmol · m-2· s-1，10 h 光周期，空氣相對濕度85%～90%。每日定時補充去離子水，保持液面高度20 mm。

1.3 不定根觀測

番茄、辣椒、茄子不定根始現至扦插后240 h，每隔24 h 取樣測定不定根發生相關指標。3 次重復，每重復8 株。采用計數器統計≥0.5 mm 根長的不定根數，植物根系分析儀（LA-S 型，杭州萬深檢測科技有限公司）測定不定根總長度，游標卡尺測量生根區長度（下胚軸基部至不定根發生頂端距離）。

平均根長=不定根總長度/不定根數

不定根密度=不定根數/生根區長度

1.4 數據處理

試驗結果采用3 次獨立生物學重復的平均值 ±標準誤表示，采用Microsoft Excel 2016 和Origin 2017 軟件進行數據處理和作圖，采用Origin 2017軟件進行線性擬合分析。

2 結果與分析

2.1 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發生時間和數量

圖1 為番茄、辣椒、茄子扦插苗莖基不定根發生情況。如圖2 所示，無論不定根發生時間或數量，番茄均明顯優于辣椒和茄子。番茄扦插苗比辣椒、茄子扦插苗不定根發生時間提早約48 h，扦插后192 h，4 葉1 心番茄、辣椒、茄子扦插苗不定根數量分別為16、8、4 條。此外，茄果類蔬菜扦插苗不定根發生還受苗齡的影響，番茄3 葉1 心扦插苗的不定根數量約是2 葉1 心、4 葉1 心扦插苗的2倍，辣椒4 葉1 心扦插苗不定根數量最多，茄子3葉1 心扦插苗不定根數量最多；茄子4 葉1 心扦插苗不定根發生時間比2 葉1 心、3 葉1 心扦插苗延后24 h 左右。由此可見，與辣椒和茄子相比，番茄扦插苗莖基不定根發生最早、數量最多；苗齡對番茄、辣椒扦插苗莖基不定根發生時間沒有影響，苗齡增大延遲茄子扦插苗不定根的發生。

2.2 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發生總長度

如圖3 所示，茄果類蔬菜扦插苗不定根總長度與扦插時間呈顯著正相關關系。以y表示不定根總長度，x表示扦插后小時數，番茄2 葉1 心、3 葉1心和4 葉1 心扦插，相關方程分別為y=1.430 4x-108.071 4，R2=0.994 6；y=1.044 2x-15.495 5，R2=0.867；y=0.659 1x-44.941 1，R2=0.986 3。辣椒2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關方程分別為y=0.502 2x-52.994 0，R2=0.958 5；y=0.351 3x-30.397 5，R2=0.967 0；y=0.241 6x-27.715 7，R2=0.986 5。茄 子2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關方程分別為y=1.169 1x-129.555 4，R2=0.983 1；y=0.539 8x-66.939 6，R2=0.898 2；y=0.258 7x-43.372 7，R2=0.954 2。番茄、辣椒、茄子均為2 葉1 心扦插苗不定根總長度增加最快，苗齡越大，不定根總長度增加越慢；同一苗齡不定根總長度增加速率為番茄＞茄子＞辣椒。從苗齡來看，不定根總長度番茄3 葉1 心扦插苗最長，茄子和辣椒均為2 葉1 心扦插苗最長。

2.3 茄果類蔬菜扦插苗莖基生根區長度

如圖4 所示，3 個苗齡茄果類蔬菜生根區長度均為番茄＞辣椒＞茄子，以3 葉1 心扦插后240 h為例，番茄扦插苗生根區長度分別為辣椒、茄子的2.92 倍和11.34 倍。從苗齡來看，番茄和辣椒扦插苗生根區長度為4 葉1 心＞3 葉1 心＞2 葉1 心，表明扦插苗的苗齡越大，生根區越大；反之，生根范圍向莖基部集中。

2.4 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根平均長度和生根區不定根密度

如圖5、6 所示，茄果類蔬菜不定根平均長度隨扦插時間呈增加趨勢，且與不定根總長度增長趨勢相似，說明不定根伸長遠大于不定根數量的增加；生根區不定根密度因蔬菜種類表現出較大的差異，茄子生根區不定根密度隨扦插時間明顯增加，而番茄、辣椒的增幅則相對平緩，說明單位時間內茄子不定根發生數量高于生根區延展，番茄、辣椒不定根發生數量與生根區延展幾乎同步進行。

3 結論與討論

不定根數量、長度和生根區域是衡量扦插苗不定根發生的標志。本試驗發現茄果類蔬菜扦插苗不定根發生數量、不定根總長度和生根區長度隨扦插時間的延長而增加，然而，3 種茄果類蔬菜不定根發生又表現出明顯差異，番茄扦插苗不定根發生時間、數量和總長度明顯優于辣椒和茄子。

茄果類蔬菜不定根發生時間、數量和長度與苗齡有關。苗齡越小，不定根數量越少、長度越長，越易于誘導生根。這與其他物種中的研究結果是一致的，如擬南芥12 d 苗齡較26 d 苗齡植株下胚軸扦插1 周內更易生成不定根（Díaz-Sala et al.，2002）；對豌豆的研究發現，不定根形成的抑制與植株從營養生長向生殖生長的轉變有關，隨著豌豆幼苗從營養狀態到成花狀態的發育，不定根的形成逐漸減少（Rasmussen et al.，2015）。此外，苗齡越小，生根區部位越向基部集中。這可能與下胚軸徑向結構變化或生根前后的物質分配有關，可進一步研究。以這些規律為依據，生產上若應用扦插進行無性繁殖或嫁接接穗再生，則應在達到所需機械強度的基礎上，盡量選擇苗齡較小的時期；若要通過誘導不定根達到加強根系的目的，則應在苗齡稍大之后進行。

苗齡不同，莖組織發育程度和內在物質含量不同，苗齡增大導致的生根能力降低與扦插植株組織結構相關。研究表明，在冬青扦插中，破壞厚壁組織束有助于生根（Edwards &Thomas，1980）。與幼嫩植株插條相比，成年插條纖維增多，可能阻礙某些化學物質進出細胞，導致細胞對激素、信號分子、機械損傷等刺激的敏感性降低（White &Lovell，1984）。另外，隨著苗齡增大，扦插植株積累的內含物質如碳水化合物等含量增加（黃開勇，2016），為不定根原基細胞分裂過程提供了物質基礎和能量供應。不定根的發生涉及到細胞潛在分裂能力、細胞物質和能量代謝以及對內外信號的響應（Bellini et al.，2014；董春娟 等，2016；張煥欣 等，2017b），因此扦插植株不定根的發生需綜合考慮組織木質化和營養物質積累等多方面因素。至于苗齡如何影響到不定根的發生，哪個因素在哪個時間位點占主導作用，目前尚不明確，有待進一步研究。