叉子圓柏繁殖技術研究進展

代金玲，張勝利，張國盛，白玉娥

（內蒙古農業大學林學院，內蒙古呼和浩特 010019）

叉子圓柏（Juniperus sabina）又名臭柏、爬地柏、新疆圓柏、沙地柏等，是柏科（Cupressceae）圓柏屬（sabina）常綠匍匐針葉灌木，少數為直立灌木或小喬木，分布于歐洲南部至中亞和中國西北部[1]。叉子圓柏根系發達、枝葉茂密、姿態優美、四季常綠是園林綠化的優良地被植物。同時其具有抗寒、抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿及抗風沙等特性，是水土保持和防風固沙的優良樹種，在北京、河北、山西、遼寧等多個省市均有引種栽培[2]。叉子圓柏由于自然分布區生態條件惡劣和自身生物學特性，存在種子質量差、萌發率低、實生苗存活率低等問題，導致有性繁殖困難[3]。以扦插為主的無性繁殖是目前叉子圓柏苗木繁殖的主要途徑，但是長期的無性繁殖會導致遺傳基礎變窄等一系列問題。國外對叉子圓柏的研究主要集中在成分分析、生長模式、生理生化等方面，在繁殖方面的研究鮮有報道。而國內科研人員對叉子圓柏繁殖方法進行了積極探索，人工栽培取得了較大的進展并形成了一定規模[4-5]。文章綜述了叉子圓柏人工繁殖技術的研究概況，以期為進一步開發利用叉子圓柏資源提供參考。

1 播種育苗

叉子圓柏實生苗表現出生命力強、抗逆性強、耗水少等優良特性，但有性繁殖卻存在授粉率低、種子質量差及休眠期長等問題。Karsten Wesche等[6]采集了蒙古國南部半干旱區叉子圓柏種子進行了研究，結果發現只有2.5%的種子具有完整的胚，種子發芽率僅為0.14 %。叉子圓柏的果實外被蠟質，種皮堅硬，阻礙了種子吸水，因此播種前還需去除油脂及果肉。為了解決叉子圓柏種子發芽率低的問題，Ayumi Tanaka Oda等[7]用濃硫酸對種子進行了處理，比較了不同處理時間、處理溫度及光照條件對種子萌發率的影響，結果發現濃硫酸處理120 min 時發芽率最高為60 %，最適宜的溫度為25～30 ℃，而光照對種子萌發沒有明顯的影響。王曉云等[8]采用溫水、藥劑、激素、輻射、超聲波等方法對叉子圓柏種子進行處理，均能在一定程度上提高發芽率。但從降低育苗成本、簡單易行、便于推廣等方面考慮，溫水浸種處理最為理想，種子發芽率最高為88%。叉子圓柏種子休眠屬于物理休眠，通過多種處理方法能夠顯著提高發芽率，但實生苗生長緩慢，育苗周期通常為4～5 a，無法滿足當前的市場需求。

2 扦插育苗

由于叉子圓柏枝條在生長期內可形成大量的不定根原基，用帶有不定根原基的枝條作為插穗進行扦插，大大縮短了育苗周期，因此扦插是叉子圓柏人工繁殖中最主要的方法。影響扦插繁殖的因素可分為內在因素和外在因素。

2.1 影響扦插育苗的內在因素

2.1.1 插穗年齡

插穗年齡包括采穗母株的年齡和插穗的年齡。黃濤等[9]以叉子圓柏當年生側枝為插穗，試驗發現3～15 a 生母株其插穗生根能力沒有明顯差異。研究人員認為叉子圓柏以3～5 a生插穗最佳，2 a生次之，嫩枝最差[10-12]。因為較老的枝條發育完全，營養充足，適應力、抗逆性較強，所以扦插成活率較高；而2 a 生枝條不定根原基剛發生，生根能力也較差；嫩枝則不能提供充足的營養物質供根系形成期間消耗的養分，導致成活率降低[13]。但是也有與此相反的結論，認為嫩枝的組織幼嫩，再生能力強，成活率高[14]。

2.1.2 插穗規格

插穗的粗度和長度會對扦插效果有一定影響。通常較粗或較長的插穗儲存的營養物質較多，能夠更大程度上滿足生根時的營養需求。孫愛玲等[15]進行了叉子圓柏插穗粗度試驗，選用直徑＜4 mm、4～5 mm、5～6 mm、6～7 mm、＞7 mm 的插穗進行扦插。結果發現直徑在6～7 mm 時，插穗生根情況最好，生根率達到86.81%，總根長最長，為560.3 cm。杜成成等[16]研究中也發現直徑在6～7 mm 之間的插穗生根情況最好。趙廣智等[17]采用長度＜12 cm、12～17 cm、17～25 cm 的插穗進行扦插，其中長度在12～25 cm 插穗生根率最高。陳文宏等[18]研究認為1 a 生插穗以25 cm 為宜，2～3 a 生插穗可適量短些，以20 cm左右為宜。

2.1.3 插穗部位

不同部位的插穗生根率有所不同，這主要是由于不同部位根原基數量和儲存的營養物質含量不同。張志鵬等[19]研究結果表明，不同部位插穗的生根率由高到低分別為上部＞中部＞下部。楊宏偉等[20]卻發現枝條中部插穗生根率最高，其次是下部，而枝條的上部插穗生根效果最差。雖研究結果不相同，但均可證明叉子圓柏扦插繁殖時可利用部位較多，有效增大了母株扦插繁殖的利用率。

2.2 影響扦插育苗的外在因素

2.2.1 插穗處理

插穗處理可分為物理處理和化學處理。王敏等[21]研究了刻傷和黃化兩種物理處理方法對叉子圓柏硬枝插穗生根的影響，結果顯示刻傷處理后愈傷誘導率顯著降低，基部腐爛率及平均腐爛長度顯著增大，刻傷處理綜合效果較差。而黃化處理14 d后綜合生根效果最好，生根率為100%，其原因可能是黃化處理抑制了生根阻礙物的形成與積累，從而促進插穗生根。叉子圓柏扦插化學處理常用激素有吲哚乙酸（IAA）、萘乙酸（NAA）和生根粉（ABT1、ABT2、ABT6、ABT7、GGR6）等。杜成成等[16]用500 mg·L-1NAA 處理插穗，其生根率為83.33 %，比對照高出35.83%。劉元鉛等[22]將插穗先浸入濃度為50 mg·L-1的ABT2溶液中2～4 h后再進行扦插，插穗成活率在95%以上。很多報道中篩選出的最佳激素處理濃度和處理時間不同，可能是由于扦插條件和調查時間不同所導致的。

2.2.2 扦插時間

叉子圓柏扦插常在春季4～5 月和秋季9～10 月進行。王麗等[23]比較了春季兩個不同扦插時間（4月上旬、4月下旬）的生根情況，得出4月上旬的扦插生根效果最佳。魏海斌[24]以叉子圓柏嫩枝為材料，研究了不同扦插時間（5～9月）對成活率和生根情況的影響，結果發現，6 月份扦插的叉子圓柏成活率、側根數和側根長度均明顯優于其他月份。而周鋒利等[13]研究認為叉子圓柏嫩枝扦插適宜在夏季進行，此時枝條含水量高，營養物質多，細胞的分裂、分化能力強，容易生根。

2.2.3 扦插角度

根據叉子圓柏的生長特性，扦插時多采用斜插。研究人員發現，扦插角度與插穗成活率密切相關。畢生良等[25]用叉子圓柏插穗進行了25°、35°、45°、90°不同角度的扦插試驗，結果表明以35°扦插效果最好，生根率達96.7%。薛順英等[26]也發現扦插角度為35°時，叉子圓柏插穗生根率和成活率最高。扦插角度較小時易導致插穗被淹沒，造成通氣不良，無氧呼吸加強，這不僅影響能量供應，還會使根部受到有毒物質（如乳酸）的毒害。而扦插角度較大時，插穗與土壤接觸面積小，使根從土壤中吸收養分的機會和數量減少，營養供應不足、生根少、不易成活。

2.2.4 扦插基質

扦插基質的材料和配比是影響扦插后生根好壞及成活率的重要因素之一，但研究發現叉子圓柏扦插對基質的要求并不嚴格。Calvin Chong[27]以城市固態廢物和珍珠巖等混合作為基質對叉子圓柏等9 種針葉樹進行了扦插試驗，其中叉子圓柏生根率最高可達81%。杜成成等[16]研究表明叉子圓柏插條在不同基質中均能生根，但在1/3細河沙加2/3田園土混合基質中的生根效果最好。

2.2.5 濕度、溫度和光照條件

苗木在生長期，需要合適的溫度、濕度和光照，否則會嚴重影響其生根與生長。研究者在發表的論文中均提及扦插時應保持濕度，減少葉面蒸騰，維持生根前插穗體內的水分平衡[28]。一般相對濕度控制在75%～85%，過度的噴霧或澆水，容易導致插穗腐爛。苗床溫度過高過低都不利于插穗生根，以保持苗床基質溫度控制在25～30 ℃間最為適宜，冬季應采取保溫措施[29]。在扦插初期往往要進行遮陰，強烈的直射光對插穗生根不利。但在不定根大量形成后，要逐漸加大光照量，適宜的光照強度和光照時間有利于促進插穗葉片的同化作用，并促進生長素的形成，進而有利于插穗生根。

3 埋條和壓條繁殖

埋條繁殖具有成活率高、成苗整齊、方法簡單等優點。孟維英等[30]在早春土壤解凍后，選取叉子圓柏完全木質化且生長健壯的枝條進行埋條繁殖，將枝條剪成25～30 cm長度，平放在土中，覆蓋3～5 cm 的土，踏實后澆透水，40 d 后生根，第二年即可形成新植株。蘇順林等[31]在黑龍江地區進了叉子圓柏的引種栽培，采用埋條繁殖方法，成活率達98%以上。另外，由于叉子圓柏緊貼土壤的枝條能夠萌發不定根，所以在生產實踐中還可以進行壓條繁殖。楊永智等[32]和楊金城等[3]在春季對叉子圓柏進行壓條繁殖，將緊貼地面生長的匍匐枝壓入提前開好的溝內，覆蓋3～5 cm厚的土，保證土壤濕度，第二年將主枝和分枝分割開，分枝繼續培養1 年后即可進行移植造林。姜楠等[33]在壓條時用金屬絲窩成U形向下將枝條卡住，同時頂梢用插棍綁縛固定露在地面，同樣在第二年將充分生根的枝條自基部與母株剪斷，分株移栽。因壓條繁殖是在不脫離母株條件下促其生根，具有營養供給充足、成苗枝條時間短、成活率高等優點。

4 組織培養

自從19世紀初植物組織培養技術誕生以來，已有130 余科1 500 余種植物通過組織培養獲得了完整植株，其中柏科有20余種[34]。但組織培養技術未能在柏科植物繁殖上廣泛應用，主要原因有針葉外植體消毒困難，外植體分化率低，試管苗生根困難且培養周期長[35]。目前，對叉子圓柏組織培養研究僅有2例報道，2000年李春艷等[36]以叉子圓柏葉、莖尖、莖段和根尖為外植體，在MS、SH 培養基上成功誘導出愈傷組織，其中莖尖脫分化能力最強，SH+6-BA0.5 mg·L-1+NAA1.0 mg·L-1+IBA0.5 mg·L-1為誘導愈傷組織最佳的培養基，但試驗中未能誘導其分化進而獲得再生植株。而之后的很長一段時間對于叉子圓柏組織培養方面的研究一直是空白，直到2008年石美麗[37]以西北農林科技大學林學院苗圃栽植的4 a 生叉子圓柏的新生莖段為外植體，經過消毒、芽誘導、芽伸長和生根等培養獲得了叉子圓柏的組培苗，并且組培苗移栽成活率可達93%。截至目前，叉子圓柏的組織培養相關研究報道甚少，并且相關技術也未成熟，尚未能應用于生產實踐。

5 展望

叉子圓柏因其特有的生物生態學特性，在固沙造林和園林綠化中顯現出越來越重要的作用。針對叉子圓柏有性繁殖困難的問題，應選取優樹建立種子園，從而獲得高產、穩產、優質的種子。并對播種前種子預處理方法進行系統的研究，有效解除種子休眠，提高種子發芽率。在諸多研究報道中，雖然叉子圓柏人工繁殖尤其是扦插繁殖已經比較系統，但扦插繁殖也面臨一些問題。隨著扦插次數的增加，扦插苗的優良性狀會逐漸退化，退化原因及機理還有待研究。叉子圓柏研究中雖有壓條和埋條繁殖的報道，但母樹選擇、枝條培育及苗木管理等方面技術還需完善。另外，組織培養技術在裸子植物無性繁殖領域具有極大潛力，今后仍需進一步篩選有效的外植體消毒方法，建立高效、穩定初代和增殖培養體系，創造有利于組培苗生根的環境。同時應開展組織分化、生根機理方面的基礎研究，通過多種方法縮短叉子圓柏育苗周期，提高幼苗的成活率及質量，加速優良品種的推廣栽培，為叉子圓柏無性系發展開拓道路。