繡球花扦插水培研究

李可伊，王彥楚，劉新洋，吳 毅，彭繼慶

（中南林業科技大學 生命科學與技術學院，湖南 長沙 410004）

繡球花Hydrangea macrophylla為繡球花科繡球花屬落葉小灌木，別名八仙花、紫陽花等[1]，宜栽種在18 ～28 ℃的溫暖、濕潤、半陰環境。因其管理粗放，病蟲害較少，花序碩大，在城市美化、園林造景、盆栽和切花等方面廣泛應用，因此，繡球花產業在國內發展迅速，已成為廣受人們歡迎的花卉品種之一。目前，國內種植的繡球花品種多由國外引進[2]。繡球花最具觀賞價值的部分是由眾多不孕花組成的碩大花序，越是觀賞價值高的品種越難獲得種子，且繡球花種子形態極小，收集與播種十分困難，無法大規模生產。鑒于此，開展繡球花繁殖技術研究對發展繡球花產業尤為重要。

水培法是一種新型、環保的花卉無土栽培方式，在國外已廣泛運用到各個繁殖領域[3]。不定根的產生是水培繡球花能否成功的關鍵，選擇適宜的生長素種類和濃度可以提高水培成功率。Li 等[4]發現IBA 和NAA 聯合處理甘蔗微芽可促進不定根（AR）的形成，表明生長素是甘蔗微芽AR 形成的正向調節因子。Kim 等[5]通過不同濃度IBA 誘導蘋果砧木M9 和M26 生根，發現不定根的誘導和不良的愈傷組織形成降低了體外培養的幼苗的馴化率。羅嘉亮等[6]研究得出 0.5 mg·L-1的IBA 可有效促進連續繼代培養的杜梨不定芽的生根,證明了其不定根的形成過程與氧化酶有密切的關系。不定根的形成是一個受激素調控的復雜過程，生長素起關鍵調節作用，不僅不同種類和濃度的外源激素會影響不定根的形成，而且植物本身不同部位的生長素含量對形成不定根也有一定影響。

課題組在前期研究過程中發現，在潮濕的生長環境中，基部的繡球花莖段上會長出一些不定根，于是猜想繡球花品種是否可以進行水培繁育。本試驗從激素種類、激素濃度及插條類型3 個影響因素進行研究，進一步探尋繡球花水培繁育的最佳條件，為繡球花繁育提供新的繁育方式。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

以從美國喬治亞大學引進的大花繡球品種為實驗對象，2019年5月，選取長勢一致的當年生枝條作為研究對象。每根枝條剪成上、中、下3 段，上段保留頂芽，帶兩個節間，長約10 cm；中段、下段各帶兩個節間。插條修剪時要求切口平滑，上端切口距上節間約2 cm，切口為平口；下端切口距下節間約2 cm，切口為斜切口。插條的上節間保留2 個葉片，葉片大小保留1/2，下節間的葉片全部去除。

1.2 實驗設計

選用NAA 和IBA 2 種激素，濃度設置為 10 mg·L-1，以無菌水為對照，探究激素種類對繡球花水培生根的影響；通過設置0、5、10、15、20、25 mg·L-16 個不同濃度的NAA 溶液探究激素濃度對繡球花水培生根的影響；以上、中、下3段作插條，分別用0、5、10、15 mg·L-14 種不同濃度的NAA 溶液進行水培，探究插條部位對繡球花水培生根的影響。每個變量均設置3 組重復，每組處理30 個插條。

1.3 培養條件

繡球花外植體水培繁育試驗在光照培養箱（上海博訊BSG-800）中進行，光暗培養條件為16 h/8 h，光照培養條件下溫度設置為25 ℃，暗培養條件下溫度設置為20 ℃。

1.4 數據統計與分析

從水培第15 d 開始，每隔3 d 記錄統計1 次生根外植體數量。培養36 d 后終止試驗，統計最終的外植體生根數，每株外植體的生根數和根長，利用Excel 和SPSS17.0 軟件對試驗數據進行統計分析與制圖，圖中不同小寫字母表示在P＜0.05水平下差異顯著。

2 結果與分析

2.1 激素種類對繡球花水培生根的影響

植物激素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵，外源激素主要誘導根原基產生，從而影響愈傷組織的形成[7]。繡球花外植體生根時間顯示（圖1），在無菌水、NAA 和IBA 處理條件下，繡球花外植體均在15 d 左右開始生根，此后生根率明顯升高，第36 天達到最大生根率，無菌水和NAA 處理的繡球花外植體生根率最高，分別為92.0%和91.9%，IBA 處理的生根率明顯降低，為75.8%（圖2），但經無菌水、NAA 和IBA 處理的插條在生根率方面無顯著差異。平均每株生根數量統計結果顯示（圖3），在無菌水條件下插條的平均每株生根數為24 根，而NAA 和IBA 處理條件下的插條的平均每株生根數量明顯減少，分別為17 和10 根，無菌水和IBA 處理的插條在平均每株生根數量間存在顯著差異。平均每株根長統計結果顯示（圖4），無菌水和NAA 處理條件下平均每株根長差異不明顯，但IBA 處理條件下的平均每株根長最低，僅為24.9 cm，IBA 處理插條的平均每株根長與無菌水和NAA 處理插條的平均每株根長之間具有顯著差異，無菌水和NAA之間無顯著差異。通過對繡球花外植體的生根率、平均每株根長、平均每株生根數綜合分析，無菌水和NAA 處理過的插條生根效果明顯優于經IBA處理插條的生根效果。

圖1 激素種類對生根時間的影響Fig.1 Effect of hormone types on rooting time

圖2 激素種類對生根率的影響Fig.2 Effect of hormone types on rooting rate

圖3 激素種類對生根數的影響Fig.3 Effect of hormone type on rooting number

圖4 激素種類對根長的影響Fig.4 Effect of hormone types on root length

2.2 激素濃度對繡球花水培生根的影響

不同的激素濃度對插條生根影響不同，低濃度可以促進插條生根，而濃度過高則對生根具有抑制作用[8-12]。用不同濃度的NAA 處理插條結果顯示，在濃度為5 mg·L-1時平均生根率達到峰值，為95.0%；0 mg·L-1濃度處理條件下次之，為92.9%；當濃度高于10 mg·L-1時，平均生根率呈下降趨勢（圖5），方差分析結果顯示，25 mg·L-1NAA 與各組濃度NAA 的平均生根率均有顯著性差異，5 與20 mg·L-1NAA 平均生根率具有顯著性差異。平均每株生根數量統計結果顯示（圖6），濃度為0 mg·L-1時的平均每株生根數最多，為23.9根，隨著NAA 濃度的增加，平均每株生根數量呈下降趨勢。在0 與5 mg·L-1NAA 濃度培養條件下，插條的平均每株生根數量無顯著差異，但與20 和25 mg·L-1NAA 濃度培養條件下的插條存在顯著差異。平均每株根長統計結果顯示（圖7），不同濃度NAA 處理插條的平均每株根長也隨著NAA 濃度的升高呈下降趨勢，NAA 濃度為0 mg·L-1時，插條的平均每株根長最大，為42.4 cm，當NAA濃 度 為5 和10 mg·L-1時略有下降，但當NAA 濃度高于15 mg·L-1時，插條的平均每株根長顯著降低，0、5、10 mg·L-1NAA 與15、20、25 mg·L-1NAA 的平均每株根長具有顯著性差異，15 和 25 mg·L-1NAA 的平均每株根長具有顯著性差異。試驗過程中對插條的外部形態觀察發現，當NAA濃度≥15 mg·L-1時，浸入溶液中的插條表皮明顯變紅（圖8），這可能是導致外植體生根率、平均每株生根數和平均每株根長減少的原因。研究結果表明，低濃度NAA 的處理條件下，可以適當提高繡球花插條的生根率，但隨著濃度的升高對繡球花插條的生根率反而有抑制作用，NAA 濃度為5 mg·L-1時，繡球花插條的生根率最高，繡球花插條的平均每株生根數量和平均每株根長也在低濃度條件下達到最大值。

圖5 NAA 濃度對生根率的影響Fig.5 Effect of NAA concentration on rooting rate

圖6 NAA 濃度對生根數的影響Fig.6 Effect of NAA concentration on rooting number

圖7 NAA 濃度對根長的影響Fig.7 Effect of NAA concentration on root length

圖8 激素對插條表皮顏色的影響Fig.8 Effect of hormone on skin color of cuttings

2.3 插條部位對繡球花水培生根的影響

不同位置莖段的插條因其木質化程度、分生細胞的數量的不同而對插條生根有較大影響[13-19]。通過對繡球花當年生枝條的上段、中段、下段插條為材料進行研究發現（圖9），不同莖段類型的平均生根率存在差異，低濃度時（0 和5 mg·L-1），平均生根率高低排序為上段＞中段＞下段；當濃度為10 mg·L-1時，中段的外植體的平均生根率高于上段和下段的外植體；當濃度高于15 mg·L-1時，下段的外植體的平均生根率高于中段和上段，這表明當外植體木質化程度較高時，適當提高外源激素的濃度可以提高平均生根率。3 種外植體的平均每株生根數統計結果顯示（圖10），上段和中段平均每株生根數隨著NAA 濃度的升高呈降低的趨勢，下段外植體恰好相反。但在低濃度時，上段和中段插條的平均每株生根數顯著高于下段插條。平均每株根長的統計結果顯示（圖11），NAA 濃度低于10 mg·L-1時，中段插條的平均每株根長顯著高于上段和下段插條，長度最高可達46.37 cm。通過對比不同莖段的生根圖片發現（圖12），繡球花插條的切口處未形成明顯的愈傷組織，并且不定根分布在切口以上的部位，因此繡球花插條的生根方式為皮生根方式。上段插條的不定根分布較中段和下段插條更廣泛，在浸入溶液中的部分均可以生根，這可能與上段插條的木質化程度低，分生細胞較多且分布于整個插條，同時這也可能是上段插條的平均每株生根數比較多的原因。中段和下段插條的生根部位主要集中在節間附近，可能與該處分生組織比較活躍有關，其余部分木質化程度較高，可能難以分化出不定根。

圖9 插條部位對生根率的影響Fig.9 Effect of cuttings on rooting rate

圖10 插條部位對生根數的影響Fig.10 Effect of cuttings on rooting number

圖11 插條部位對根長的影響Fig.11 The influence of cuttings on root length

圖12 不同插條部位生根圖片Fig.12 Rooting pictures of different cuttings

3 結論與討論

在水培生根過程中，選擇合適的激素種類和濃度是水培成功與否的一個關鍵因子，外源激素主要通過調節外植體內部有關內源激素的含量，誘導細胞分化，從而促進不定根的形成，不同種類的外源激素對外植體生根有不同影響。朱玉球等[20]用激素處理紅葉石楠生根實驗結果顯示，激素處理過的紅葉石楠的生根數量低于無菌水組，研究結果與繡球花水培研究結果一致。周余華等[21]以圓錐繡球石灰燈的半木質化嫩枝為材料開展了扦插繁育技術研究，發現7 種基質組合中，蛭石+泥炭混合基質扦插生根率最高，達84%，ABT、NAA 促進生根效果最好。孟新法等[22]對比了3種生長素（IAA、IBA 及NAA）對生根的影響發現，NAA 在促進植物生根方面效果最好，這和繡球花插條水培生根對激素篩選結果一致。研究表明由于IBA 進入植物組織后可迅速被氨基酸結合而成為無活性的結合態生長素[10]，這也可能是利用IBA 處理的繡球花外植體的生根率低于NAA 的原因。IBA 誘導根原基發生后，會導致愈傷組織大量產生而阻礙根的生長[23]，而NAA 處理有利于菌的生長，在插條的切口處可以形成菌落，阻礙愈傷組織的形成[24]，所以使用IBA 的平均每株根長和平均每株生根數遠小于NAA，與研究結果一致。但李進等[25]、鄭健等[26]的扦插試驗表明，同濃度下IBA 生根效果優于NAA，與本試驗結果不同，可能與采用的繁育方法不同有關，扦插繁育時IBA 容易保留在被處理的部位，能有效地促進形成層細胞分裂，而水培繁育則不同，IBA 可以擴散在整個溶液中，導致IBA 無法保留在切口處誘導細胞分裂。另外，植物激素濃度也不宜過高，濃度過高會增加溶液的滲透壓，導致外植體無法利用溶液中的水分從而降低生根率，更嚴重情況可能會導致外植體失水而死亡。

不同的激素濃度對插條生根影響也不同，本試驗發現NAA 為5 mg·L-1濃度處理繡球花外植體的 平均生根率最高，當NAA 濃度超過15 mg·L-1時，繡球花外植體的平均生根率、株平均生根數和株平均根長明顯下降。李檸等[27]研究表明： 150 mg·L-1的IBA 可促進楓楊硬枝扦插生根，但濃度高于450 mg·L-1時則出現抑制現象，與本試驗結果生根趨勢一致，植物對激素的需求有一個最適范圍，低濃度時能促進愈傷組織的形成，有利于細胞再分化為根原基，從而促進生根。而激素濃度過高則會誘導插條生成次級代謝產物，影響了插條內部的某些氧化還原反應，妨礙了根生長的正常生理代謝，從而抑制生根，甚至產生毒害作用[13-14]。但也存在差異，張沛健等[8]試驗結果顯示NAA 濃度越高越能促進金蒲桃插穗生根，可能與植物個體差異有關。吳華芬等[28]以MS+6-BA 1.0 mg·L-1+IBA 0.05 mg·L-1為基質，發現繡球花的分化增殖效果明顯，而生根則使用保持在濕度85%環境條件下進行試管外生根效果較好。說明生根效果除了受激素濃度控制外，還與環境濕度有關，后續可以進一步討論。

插條的木質化程度和分生細胞的數量決定著外植體的生根效果。木質化程度越高，分生細胞數量越低，所以更難產生不定根[16-18]。盧瑞克等[13]發現木質化程度較低的連翹插條更易于扦插生根。劉文等[14]對雜交構樹插穂扦插生根的研究中發現未木質化插穗生根狀況最好，半木質化與完全木質化較差。涂振偉[15]研究表明紅石葉楠的枝條梢段和中段的扦插效果最好，基段及抽梢的扦插效果較差。張國華等[29]以蛭石為基質研究發現，以枝條上部為插穗的生根效果最好。這些結論與本研究結果一致，繡球花上段外植體的木質化程度最低，有些甚至未木質化，結果也顯示上段外植體的生根率最高，生根數量也較多。但上段外植體并不是繡球花水培的最佳外植體，這是由于上段外植體的平均每株根長遠低于中段外植體，而平均每株根長是衡量苗木優良的核心指標，平均每株根長越長表明幼苗的根系越發達，在移栽和后期生長中就會越有優勢。也有大量研究表明木質化程度高的外植體營養物質含量高，有利于維持根的發育[19-21]。黃梅等[16]在艾納香扦插生根的試驗過程中發現木質化程度最高的下部枝條生根效果較好。安曉英[17]對青海云杉扦插研究中，下部插條的生根數大于上部。在駱暢等[18]對米槁的研究中，插穗生根效果下部＞中部＞上部。莖段的木質化程度對生根的影響因植物種類不同存在差異，繡球花水培繁育的最佳外植體為半木質化程度的中段外植體。

繡球花水培生根是一個復雜的過程，生根效果好壞是許多條件綜合作用的結果，本試驗側重考慮激素種類、濃度及插條部位的影響，但對基質選擇、浸泡時間、溫度等方面還未涉及，后續還需進一步研究，本次試驗為繡球花繁殖技術提供了新思路。