無患子嫁接口愈合與內源激素的關系※

●張佳興 盧俊杰 楊 琪 朱太富 蘇效蘭 羅筱韓，3 王連春※※

（1．西南林業大學林學院 云南 昆明 650224；2．西南林業大學生物多樣性保育國家林業局重點實驗室 云南 昆明 650224；3．中國前寒武系省級地質自然保護區管護局 云南 昆明 650600）

無患子（Sapindus mukorossi）又名木患子、洗手果等，在中國主要分布于云南、貴州、四川等地[1]，是我國特有的落葉喬木植物資源。同時無患子是一種多用途物種，其用途有生物質能源、天然洗滌原料[2-4]、藥用[5-8]、水土保持[7]、環保[10]等。然而無患子種植中大多數為綠化林且效益不可觀，90%以上苗木都是靠母樹種子直接播種培育的實生苗[10]；另外，市場上無患子嫁接苗、扦插苗不足10%，遠不能滿足其大規模產業化生產的需求[12]。嫁接體愈合是實現無患子規模化種植的前提，目前對于無患子嫁接沙藏愈合鮮有研究，因此，本試驗以無患子母樹上無病害、生長健壯的當年生枝條分別作砧木和穂條進行嫁接并沙藏。對嫁接體嫁接愈合過程中砧穂IAA、ABA、GA3的含量以及相互作用的關系進行研究，探究嫁接體對不同激素含量及其比例的響應，以期確定對愈合起著關鍵作用的內源激素種類和濃度，為今后無患子嫁接的推廣提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于西南林業大學溫室大棚，屬于昆明市盤龍區。該區海拔1945 m，全年溫差較小，區內年平均氣溫15℃，最熱月、最冷月平均氣溫分別為19℃和7.6℃。于2022年4月17日開展嫁接試驗，溫室大棚內白天的平均溫度26℃，夜間平均溫度16℃。

1.2 試驗材料

砧木和接穗均采自西南林業大學培育的優良無性系生長健壯的母樹；砧木選取當年生無病害枝條，長度20 cm左右，至少3個芽點，粗度1 cm左右；接穗選用無患子生長健壯、葉芽飽滿、5 cm左右的當年生枝條。

1.3 試驗設計

于2022年4月17日嫁接，采用切接的方法進行無患子枝條與枝條的嫁接，完全隨機區組設計，3次重復，共嫁接150株。嫁接后在接穗和砧木的結合處用無菌紗布綁扎固定，并且露出穂芽部位。嫁接完畢后將嫁接體與地面呈90°擺放進行沙藏。沙床布置在西南林業大學溫室大棚內。白天溫度25～28℃，夜間15～18℃。沙床厚30 cm，長寬均為50 cm，沙子的含水量以用手握緊沙子手指縫不滴水，手松開后沙子成團而不散開為宜。沙藏完畢后在沙床上方蓋上遮陰網。最后按常規管理至嫁接口完全愈合。

1.4 測定方法

內源激素測定方法參考李佳蔓[16]方法，略有改動。

1.5 數據處理

采 用Excel 2019、Origin 2018、SPSS 26.0軟件進行統計、畫圖以及數據分析。

2 結果與分析

2.1 無患子嫁接愈合中砧木和接穗內源激素含量變化

2.1.1 激素IAA含量變化特點IAA激素含量變化，見圖1。無患子砧木和接穗中IAA最初含量分別為459.23，549.76 ng/g。嫁接后4 d時達到最低水平，分別為105.39，160.17 ng/g。說明無患子嫁接體在產生愈傷組織的過程中傷口處有較大的消耗；之后隨著時間推移，嫁接后的IAA含量呈波動上升，32 d時含量最高，砧木和接穗IAA的濃度分別為416.58，502.42 ng/g。總體來看，無患子砧穗IAA含量變化趨勢大體一致，都呈先下降后上升的趨勢。說明砧穗之間發揮著基本相同的作用。

圖1 砧木、接穗IAA含量

2.1.2 激素ABA含量變化特點ABA激素含量變化，見圖2。砧木ABA含量呈先上升后下降的起伏變化。砧木ABA的最初含量為50.27 ng/g，嫁接產生傷口后有一段時間小幅度的增長積累，11 d時稍有回落，推測是由于ABA合成受阻促進愈傷組織形成。砧木始終表現出ABA含量升高的趨勢可能是根系在植株處于逆境中生成的ABA通過木質部導管向地上部運輸被隔斷導致的積累。接穗中的ABA含量呈先下降后上升的趨勢。最初的含量為206.15 ng/g，在歷經創傷后一直到第4天都表現出急速下降的狀態。在第4天的時候含量最低，為122.46 ng/g。說明嫁接體傷口氧化應激時會大量消耗ABA。

圖2 砧木、接穗 ABA含量

2.1.3 激素GA3含量變化特點GA3含量變化， 見圖3，砧木中的GA3含量最初為1467.95 ng/g，之后一直到第4天ABA含量整體表現出了波動下降的趨勢，最低含量為650.81 ng/g。這是因為GA3為了在砧穗間啟動嫁接體傷口重連過程而進行了降解。在之后的過程中，GA3整體波動較大但總體的變化是呈上升趨勢，說明GA3加速次生結構生成，有利于嫁接體重建體構成。接穗中的GA3含量變化跟砧木有所不同，呈先上升后下降，最低含量為2572.17 ng/g，最高含量為4471.36 ng/g。從圖3中可明顯觀察到，接穗中GA3的含量整體要比砧木高許多。

圖3 砧木、接穗GA3含量

2.1.4 激素IAA/ABA、GA3/ABA、以及GA3/IAA比值變化特點由圖4可知，砧木與接穗的IAA/ABA比值變化大致相同，都是呈先下降后上升的波動趨勢。0～4 d時，砧木由于嫁接后受到損傷，ABA含量增強同時IAA含量被消耗，符合IAA與ABA拮抗作用機理。11 d之后隨著比值增加，IAA含量由于積累而增大、ABA含量減少，有利于細胞增殖分裂及木質部與韌皮部的連接。接穗的IAA/ABA比值的走向比較穩定，說明穩定的內源激素水平對嫁接后的植株生長不可或缺。由圖5可知，在砧木與接穗的GA3/ABA比值總體呈先下降后上升的趨勢，4 d后比值波動性上升，這與高比值GA3/ABA能激發形成層細胞活躍狀態有關。接穗中，最初連續4 d的比值呈曲折上升趨勢，之后于砧木的比值呈現出來的趨勢大體相同。整個過程處于一個動態平衡狀態。

圖4 砧木、接穗IAA/ABA含量

圖5 砧木、接穗GA3/ABA含量

由圖6可知，砧木和接穗GA3/IAA比值的變化特點大致相同，都是波動性上升然后下降。0～4 d，砧木中的GA3含量增加是為了減輕抑制促進細胞增殖分化與植株生長的作用。之后二者比值下降是由于隨著時間的推移IAA的含量逐漸積累。

圖6 砧木、接穗GA3/IAA含量

2.2 嫁接愈合過程中內源激素含量相關性分析

相比于單一激素含量，不同內源激素含量于植物生長的關系更加緊密。對嫁接愈合整個過程砧木和接穗中IAA、ABA、GA3的含量進行相關性分析，由表1可知，砧木中IAA與GA3、GA3與IAA/ABA都存在顯著正相關關系。相關系數分別為0.828和0.757，因此認為它們之間存在相互調控的作用。同時，IAA與IAA/ABA、IAA與GA3/ABA、GA3與GA3/ABA，以及IAA/ABA與GA3/ABA都存在極為顯著正相關關系。相關系數分別為0.953，0.835，0.924，0.878。由表2可知，接穗中，IAA與ABA、IAA與IAA/ABA都存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.884和0.951；另外，ABA與IAA/ABA、GA3/ABA與GA3/IAA都存在顯著正相關關系，說明IAA能夠正反饋調節IAA的生物合成與積累。

表1 嫁接愈合過程中砧木內源激素的相關分析

表2 嫁接愈合過程中接穗內源激素的相關分析

3 討論

3.1 嫁接愈合過程中內源激素的探討

嫁接愈合的時間會隨著種類、樹齡、嫁接時期及部位不同而存在一定差異；不同研究者對嫁接愈合階段的劃分不同，但愈合過程都會經歷隔離層形成、愈傷組織形成、形成層分化及維管輸導組織形成等階段，兗攀等[19]。植物激素是嫁接體發育的控制因子之一[20]。落葉喬木千年桐的研究表明，嫁接口愈合過程經歷了5個階段，分別是隔離層形成期、愈傷組織分化形成期、愈傷組織連接期、形成層分化連接期和維管組織分化形成期[21]。嫁接當天，砧木和接穗都處于峰值，推測是由于嫁接后的機械損傷短暫性的引起積累，之后隨著嫁接口的劇烈反應，連續4 d呈現急劇下降趨勢，砧穂IAA含量都在第4天達到谷值，此時對應上隔離層形成時期。砧木和接穗IAA含量在嫁接后18 d和32 d處于峰值；ABA含量在砧木中嫁接后4、18和32 d處于峰值，在接穗中11、18和32 d處于峰值，且第32天含量最高。GA3含量在砧木中嫁接后11 d和25 d處于峰值，且第25天含量最高；在接穗中呈波動性上升，且第32天含量最高。無患子嫁接愈合過程中3種激素的動態變化呈現出“V”形。嫁接后32 d IAA和GA3含量均達到最大值，有利于形成維管組織。這與盧善發的研究結果相似[20]。嫁接后4 d內ABA含量逐漸下降，這與IAA的變化趨勢基本一致。且之后的關鍵時期，IAA和ABA激素含量呈動態上升，推測ABA也可能對嫁接愈合作出了貢獻[22]。圖1～圖3所呈現的變化特點證實了砧木和接穗IAA、ABA、GA3的含量變化都會影響無患子嫁接愈合的進程。

IAA通過影響維管束橋形成時間和數目以及連接砧木和接穗的管狀分子數目影響嫁接體發育[22-24]。在嫁接后的初期觀察到砧木與接穗之間IAA差異較大，之后隨著時間推移，直至32 d砧木與接穗的含量差異才越來越小。高含量的IAA會增加次生木質部和韌皮部細胞的數量，大量使用同時誘導韌皮部和木質部出現。本試驗中，雖然砧木和接穗IAA含量存在差異，但上下部IAA含量的積累和消耗反應是相似的。ABA在嫁接愈合的全程都發揮著作用，砧木和接穗整體的起伏變化相似，相對于IAA來說ABA的表達量不高，后期高水平ABA 有利于由營養生長向生殖生長的轉化[25]，符合后期ABA波動上升的趨勢。研究表明GA3能促進植物的營養生長和防止植物器官脫落[26]。GA3能通過調節周質維管的排列，從而促進細胞的生長方式[27]。這驗證了嫁接后期GA3含量達到升高，在第32天達到峰值。此時該嫁接體處于維管束分化階段。

3.2 嫁接愈合過程中內源激素含量相關性的探討

植物內源激素對生理現象的影響，不僅表現在其絕對含量的高低，而且與各種激素間的相對比值密切相關，各激素間相克相成，并不是單一激素起作用，而是多種激素共同作用的結果，特別是促進與抑制生長激素的平衡對植物生長產生重要作用[28]。該試驗對無患子嫁接愈合中砧木和接穗中的3種激素IAA、ABA和GA3進行相關性分析，砧木中：發現三種激素都存在相關性，但是IAA與GA3相關性更強，研究表明，GA3能促進IAA的合成，同時施加外源GA3能夠增加內源IAA含量同時降低ABA的含量。嫁接后的維管束重新連接及細胞分裂重接都離不開GA3激素的影響[29]。接穗中：3種激素中相關性更強的是IAA與ABA。IAA主要是促生長功能，而ABA作為一種抗逆境的激素，在嫁接初期發生機械損傷后，會消耗一些ABA抵抗逆境。之后隨著嫁接愈合ABA的消耗量變少，逐漸產生積累。對3個激素之間比值進行研究發現，IAA/ABA、GA3/ABA以及GA3/IAA之間存在很明顯的相關性，說明它們顯著影響著嫁接愈合的過程。不同激素之間的協同和拮抗作用機理在此表現的淋漓盡致。砧木和接穗IAA/ABA的比值變化趨勢基本一致，其中IAA的降低和ABA的升高正體現了拮抗作用。GA3/ABA比值在砧木和接穗中呈現了動態平衡的特點。而GA3與IAA變化特點與前面幾組都不同，砧木和接穗變化趨勢基本一致，都是波動性上升后下降，這個特點凸顯了2種激素的協同作用。筆者的研究只針對無患子嫁接體愈合砧、穗部位的3種內源激素IAA、ABA和GA3，通過對它們的動態變化特點進行分析。

4 結論

在嫁接愈合的關鍵階段，選擇適當適量的內源激素有利于提高嫁接的成功。一方面可選用高濃度的激素GA3對嫁接體進行處理；另一方面，也可選用高濃度的IAA。最后注意嫁接后的養護管理。