艾納香插條不定根發生與發育的解剖學觀察

陳振夏，黃梅，陳曉鷺，于福來*，龐玉新，陳鴻發

(1.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所 海南省艾納香工程技術研究中心，海南 海口 571101；2.廣東藥科大學 中藥資源學院，廣東 云浮 527500； 3.海南艾納香生物科技發展股份有限公司，海南 海口 570208)

艾納香〔Blumeabalsamifera(L.) DC.〕為菊科艾納香屬植物，是中藥艾片的唯一來源植物，廣泛分布在我國海南、貴州、廣東、廣西等省[1]，主要含揮發油和黃酮類等成分，具有祛風除濕、通竅、抑菌、抗氧化等多種功效[2-3]，其提取物艾片、艾納香油等是多種中成藥及香料添加劑原料。隨著對艾納香提取物需求量的日益增長，艾納香已成為貴州紅水河地區農民的主要經濟來源。長期以來，艾納香種植技術落后，優良品種缺乏，其中優良種質擴繁是難點。扦插繁殖操作簡單，在短時間內可繁殖大量優質苗木，因此，常被用于種質擴繁。而研究植物扦插生根的形態特征和解剖特性，揭示扦插生根的本質，對選擇合適的繁育技術、提高艾納香扦插苗的成活率具有一定理論指導作用。

扦插成活率除了與外部環境及扦插措施等密切相關外，從解剖學角度出發，插穗生根與是否含有潛伏根原基及莖的構造也有一定關系[4]，研究表明，皮層中有環狀或者多層厚壁組織時[5]，或者缺乏潛在根原基時[6]，則生根較難，反之則生根較易[7]。目前僅見黃梅等[8]對艾納香扦插繁殖技術進行了一定研究，發現基質、外源激素及扦插部位等對艾納香扦插成活率均有一定影響，而對艾納香插條生根過程的解剖學研究還未見報道。因此，從解剖學角度研究艾納香不定根發生及發育，對提高艾納香扦插苗的成活率具有重要意義。基于此，本研究從解剖學角度初步探索艾納香不定根的發育過程，以期為研究艾納香插條生根機制提供解剖學證據，從而為提高扦插生根率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料選自于農業農村部儋州熱帶藥用植物種質資源圃中的四年生艾納香實生苗上的當年萌發的健壯、無病蟲害枝條。

HistoCore AUTOCUT硬組織切片機(Leica)，鎢鋼切片刀(Leica)，生物組織攤片機(KEDEE)，GFL-230烤箱(天津市萊玻瑞儀器設備有限公司)，載玻片(Servicebio)，Nikon Eclipse E100正置光學顯微鏡(日本尼康)，Nikon DS-U3成像系統(日本尼康)，番紅固綠(植物)染液(Servicebio)；無水乙醇、二甲苯、中性樹膠均采購于國藥集團化學試劑有限公司；過氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯、過氧化苯甲酰、乙二醇乙醚乙酸酯均購自麥克林。

1.2 方法

選取四年生艾納香植株當年萌發的健壯營養枝下部枝條制備插穗，插穗長度12 cm左右，上端平剪，下端斜剪。將剪好后的枝條放在1 000倍多菌靈溶液中滅菌15 min，在500 mg·L-1NAA溶液中速蘸10 s后扦插。分別于扦插第0、7、14、21、28、35和42天隨機選取5～8支，直至不定根產生，進行外部形態觀察和解剖學觀測。將用于解剖觀察的插條沖洗干凈，從插條基部切取約2.0 cm長的穗段，進行硬組織切片(固定→脫水→浸塑→包埋→切片→脫塑→番紅染色→脫色→固綠染色→透明封片)，顯微鏡鏡檢，圖像采集分析。

2 結果與分析

2.1 艾納香扦插生根過程插條的外部形態觀察

從扦插到形成不定根需要約35 d。艾納香四年生木質化插穗表皮呈黃褐色，韌皮部呈綠色(圖1中1)；扦插14 d后，插穗皮部的皮孔開始膨大，形成許多米粒狀突起(圖1中2)；約35 d，極少部分的插穗切面出現愈傷組織(圖1中3)，且插穗皮部突起的頂端綻開，陸續長出白色晶瑩的不定根(圖1中4)；扦插42 d后，插穗開始大量生根，且根部快速生長，長出側根，插穗上端萌發出的葉片也開始快速長大(圖1中5～6)。從外部形態看，不定根基本從插穗皮部生出。因此，艾納香扦插的生根類型為皮部生根型。

2.2 艾納香扦插生根過程中組織結構變化

2.2.1 扦插前插條的解剖構造

觀察艾納香木質化枝條的橫切面(圖2中1、2)可知，艾納香莖由外向內依次為表皮、皮層、維管柱。表皮位于最外層，細胞呈長方形，且排列緊密，主要起保護作用。皮層則由多層薄壁細胞組成，細胞較大，呈長方形至橢圓形。皮層以內為維管柱，由韌皮部、形成層、木質部和髓組成，木質部有明顯的導管和輻射狀的木射線。枝條中心部分是髓部，由較多體積較大的薄壁細胞組成。髓射線由薄壁細胞構成，起源于髓部，與木射線相連。木射線和髓射線一起貫穿木質部與韌皮部，連接髓與皮層，有橫向運輸作用。大量的切片觀察表明，扦插前在艾納香插條的皮層、韌皮部、形成層、木質部等各部位均未發現潛伏根原基的存在，根原基應該是在扦插后誘導分化而來的，屬于誘導生根型。

2.2.2 扦插后插條的解剖結構變化及不定根的發生發育

艾納香扦插不定根的形成主要經歷了根原基形成和不定根產生。扦插14 d后，維管形成層與木射線交叉處的細胞恢復分生能力，恢復分生能力的細胞胞質變濃，核質增加，分裂形成一團細胞核較大，排列更為緊密，與周圍細胞有明顯區別的薄壁細胞團。薄壁細胞又不斷分裂，分化出細胞核較大、胞質較濃，染成紅色的不定根原始細胞(圖2中3)。根原基原始細胞繼續分裂，與根原基相連的形成層周圍的細胞分裂分化較快，最終形成楔形不定根原基(圖2中4)，不定根原基隨后不斷向前分裂突破皮層伸出形成不定根(圖2中5)，同時形成與插條輸導組織聯系起來的維管束。因此，依據不定根起源的部位，艾納香插穗扦插的生根類型為分生組織生根型。

3 小結與討論

3.1 艾納香扦插的生根類型

扦插不定根根原基一般分為潛伏根原基和誘導根原基[9]。由于未在艾納香插穗中發現潛伏根原基，不定根是由誘導根原基發育而來。因此，艾納香的生根類型為誘導生根型。扦插過程中，艾納香插條的維管形成層與木射線交叉部位的薄壁細胞恢復分裂能力，分裂分化形成根原基，繼而發育成不定根。在不定根的發生過程中，根原基的形成至關重要，由于艾納香為誘導生根型，插條薄壁細胞脫分化，恢復分裂能力，需要一定條件，如適宜的溫度、濕度、激素處理等，而影響根原基發育的因素也有很多，如扦插基質、適宜的環境、植物生長調節劑等[4]。在適宜的環境下，采用適宜的生長調節劑處理，不僅可以促進薄壁細胞脫分化，也能促進根原基的快速發育，從而提高插條的生根率，縮短生根時間。

1、2為四年生插穗橫截面切片，2為1的局部放大，3為不定根原始細胞形成，4為不定根原基形成，5為不定根形成。Ar為不定根；Ca為形成層；Co為皮層；Ep為表皮；Pf為韌皮纖維；Ph為韌皮部；Pi為髓；Pr為髓射線；Rpic為不定根原始細胞；Rp為不定根原基；V為導管；Xy為木質部；Xr為木射線。圖2 艾納香插條生根過程解剖觀察結果

3.2 莖的解剖結構與不定根形成的關系

研究認為，皮層中有環狀或多層厚壁組織時，生根較難[10]；反之，如果在沒有環狀厚壁組織或者厚壁組織不連續時，則不定根發生較為容易[7]。劉衛東等[6]研究發現，桉樹扦插生根困難與插穗皮層存在環狀厚壁組織及缺乏潛在根原基有關。艾納香插穗中并未發現有環狀厚壁組織，但扦插生根率也較低[8]，可能是由于沒有潛在根原基，且枝條中髓部較大，容易失水導致的。

3.3 插條不定根的發生與愈傷組織的形成

在不定根形成過程中常伴隨愈傷組織的產生，愈傷組織對維持插穗水分平衡、傷口愈合及防止插條腐爛等起到重要作用。王新剛[11]發現，生根較好的玫瑰插穗都有一些愈傷組織產生，但愈傷組織過多反而會影響根的形成。林艷等[12]發現，愈傷組織不利于插穗生根；劉勇等[9]則發現，愈傷組織的形成與插穗生根無直接關系。本研究發現，艾納香插條愈傷組織的形成與不定根產生是彼此獨立的。僅有少數插穗上有少量愈傷組織形成，大部分生根的插穗切口并未形成愈傷組織，故愈傷組織的形成與否與生根并無直接關系。由此可知，愈傷組織與插穗不定根的發生之間的關系因植物品種不同而異。