不同檉柳接種管花肉蓯蓉差異性研究

金娜 何彩 劉偉 張勤德 張斌

(武威市林業(yè)科學研究院，甘肅 武威 733000)

管花肉蓯蓉[Cistanche tubulosa(Schenk)Wight]是草本植物，屬于多年生專性寄生植物，其寄主為檉柳屬植物[1]。管花肉蓯蓉種子萌發(fā)對環(huán)境條件有特定的要求，若不經(jīng)過預(yù)處理，萌發(fā)率極底。故需要一種萌發(fā)刺激物質(zhì)來打破種子的休眠狀態(tài)才能促使其萌發(fā)。有研究表明，加入一定濃度的GA3加NAA加KT混合溶液并將溫度控制在23℃左右可顯著提高管花肉蓯蓉種子的萌發(fā)率[2，3]。1～100mg·L-1的氟啶酮溶液對管花肉蓯蓉種子有明顯的促進作用[4]，10mg·L-1質(zhì)量濃度的氟啶酮加赤霉素處理36h后的肉蓯蓉種子發(fā)芽率達到了60%[5]。將管花肉蓯蓉種子用蒸餾水浸泡24h，再用1mg·L-1赤霉素處理72h，黑暗條件下，25℃在100mg·L-1氟啶酮溶液中培養(yǎng)21d可有效提高管花肉蓯蓉種子萌發(fā)率[6]。也有研究表明，管花肉蓯蓉種子萌發(fā)的誘導物質(zhì)為還原性的氫醌類物質(zhì)[7]，故可將檉柳根部中提取的氫醌類物質(zhì)作為誘導因子研究其對管花肉蓯蓉種子的萌發(fā)影響。

近年來，對檉柳接種管花肉蓯蓉的研究主要集中在管花肉蓯蓉侵染寄主細胞及其發(fā)育過程、管花肉蓯蓉與寄主檉柳之間的關(guān)系及其栽培技術(shù)研究等方面。苗中芹通過通過透射電鏡和光學顯微鏡觀察了管花肉蓯蓉從侵染到幼苗發(fā)育過程，發(fā)現(xiàn)管花肉蓯蓉與檉柳根接觸前形成吸器，吸器依次從表皮、皮層、韌皮部和木質(zhì)部侵入檉柳根部，并且首次觀察到了管花肉蓯蓉的單級生長現(xiàn)象[8]；馬東明等用去果皮的管花肉蓯蓉種子與檉柳建立了離體接種體系[9]，為研究管花肉蓯蓉種子萌發(fā)、寄生過程等奠定了研究基礎(chǔ)。陳啟明對新疆墨玉縣自然生長的檉柳與管花肉蓯蓉的接種進行了研究，表明水源附近接種率較高、地表覆蓋可提高管花肉蓯蓉成活率[10]；屠鵬飛等系統(tǒng)闡述了檉柳人工造林技術(shù)和管花肉蓯蓉栽培、采收加工及包裝貯藏技術(shù)，為技術(shù)人員和農(nóng)戶提供了技術(shù)參考[11]；王宏國等對山東省東營市大棚設(shè)施栽培管花肉蓯蓉研究表明，設(shè)施栽培可有效促進檉柳和管花肉蓯蓉生長，提高了接種率，并且解決了降水過多導致的腐爛病和冬季凍害問題[12]，但是設(shè)施栽培在生產(chǎn)中應(yīng)用不多，主要是因為大面積的種植會使得生產(chǎn)成本提高，收益降低；建議此方法可用于科研探究活動。楊太新通過對華北平原引種的8種檉柳和接種管花肉蓯蓉的研究，得出不同檉柳在華北平原的引種適應(yīng)性存在顯著差異，并且篩選出了甘肅檉柳和甘蒙檉柳適宜作為寄主在當?shù)匾N栽培[13]。

在新疆南疆地區(qū)、內(nèi)蒙古阿拉善盟、華北平原鹽堿地和山東省黃河三角洲等地區(qū)檉柳接種管花肉蓯蓉技術(shù)已逐漸成熟[14-18]。主要接種成功的檉柳有中國檉柳、甘肅檉柳、甘蒙檉柳和多枝檉柳[19]。截至目前，由于干旱少雨和低溫凍害等原因，在甘肅省河西地區(qū)檉柳接種管花肉蓯蓉技術(shù)還未進行大面積推廣。此地區(qū)檉柳資源豐富，若將檉柳資源開發(fā)出來將大大地提高檉柳本身的價值。本研究以從新疆、民勤縣引進的9種檉柳和從新疆、內(nèi)蒙古購買的管花肉蓯蓉種子為研究對象，通過比較9種檉柳接種管花肉蓯蓉期間檉柳苗木和管花肉蓯蓉生長的狀況，以期為甘肅省河西地區(qū)檉柳接種管花肉蓯蓉提供技術(shù)參考。

1 材料

管花肉蓯蓉種子來源于新疆維吾爾自治區(qū)南疆于田縣和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學。從新疆和民勤縣引種的9種檉柳為長穗檉柳(Tamarix elongata Ledeb.)、多花檉柳(Tamarix hohenackeri Bunge)、白花檉柳(Tamarix androssowii Litw.)、多枝檉柳(Tamarix ramosissima Lcdcb)、蜜花檉柳(Tamarix arceuthoides Bunge)、短穗檉柳(Tamarixlaxa Willd.)、細穗檉柳(Tamarix leptostachys Bunge)、剛毛檉柳(Tamarix hispida Willd.)、甘蒙檉柳(Tamarix austromongolica Nakai)。引進9種檉柳生長于荒漠鹽堿地，引種材料為當生枝條，枝條長度30cm，粗度為1.0～1.2cm，每個檉柳引種200個枝條。2018—2022年開展了不同檉柳扦插育苗、組培、接種管花肉蓯蓉等試驗研究，試驗田土壤為沙瓤土。

2 方法

2.1 管花肉蓯蓉種子篩選

分別用30目、35目、40目、45目的篩子將管花肉蓯蓉種子進行分級篩選，選取種子直徑大于0.5mm的用于本試驗。

2.2 管花肉蓯蓉種子接種前處理

將管花肉蓯蓉種子用1mg·L-1赤霉素和10mg·L-1氟啶酮的混合溶液浸泡30～36h后用紗布過濾掉多余混合溶液備用。

2.3 檉柳扦插基質(zhì)處理

將營養(yǎng)基質(zhì)與干凈的沙土1∶1混合均勻，用0.1%高錳酸鉀進行消毒后備用。

2.4 檉柳扦插苗接種

將同2.2步驟做好前期處理的管花肉蓯蓉種子與2.3步驟處理的營養(yǎng)土1∶5混合拌種，均勻地撒入準備好的透明塑料花盆中，撒種部位離花盆底部約5cm左右深度，花盆直徑為17cm，再將9種不同檉柳插穗用200mg·L-1的生根粉浸泡20min后扦插到花盆中，每盆5株，扦插時注意要使檉柳插穗的下端盡量保持在接種了管花肉蓯蓉種子的中間位置，以便提高后期接種成功率。將每個花盆編好號之后，置于溫度23～25℃，濕度30%，光/暗周期為12/12h，光強2000lx左右的培養(yǎng)室。180d后觀察接種情況。

2.5 石蠟切片制作

將得到的檉柳和管花肉蓯蓉體系采用普通石蠟切片法進行切片，用番紅固綠染色法進行染色，用Pannoramic 250FLASH(匈牙利3DHISTECH)掃描儀進行切片掃描。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同檉柳接種管花肉蓯蓉生長情況

由表1 可知，引種的9 種檉柳中除短穗檉柳和剛毛檉柳上未成功接種管花肉蓯蓉之外，其余7種檉柳均可成功接種管花肉蓯蓉；其中，白花檉柳單株檉柳寄生數(shù)量和接種率最高分別為5.7個和57%；多枝檉柳接種180d后肉蓯蓉平均最大橫徑最大達到了4.5cm，白花檉柳達到了4.3cm；管花肉蓯蓉在這7種檉柳上的的寄生方式都屬于末端寄生。

表1 不同檉柳接種管花肉蓯蓉差異性比較

3.2 管花肉蓯蓉形態(tài)和結(jié)構(gòu)觀察

從不同檉柳接種管花肉蓯蓉結(jié)果可知，管花肉蓯蓉寄生部位在檉柳根部的中段和末端2個部位，屬于末端寄生現(xiàn)象。從管花肉蓯蓉外觀和形態(tài)可以看出，見圖1a，管花肉蓯蓉幼芽顏色呈淡黃色，外部由鱗片包裹。寄生了管花肉蓯蓉的檉柳根與未寄生的檉柳根相比，見圖1b，根部明顯變粗，說明寄生之后檉柳根部開始大量吸收營養(yǎng)物質(zhì)，以滿足寄生植物的營養(yǎng)需求。

注：EP為檉柳根的外表皮(Epidermis)；En為檉柳根的內(nèi)皮層(Endodermis)；C為檉柳根皮層(Cortex)；PX為檉柳根的初生木質(zhì)部(Primary xylem)；SX為檉柳根的次生木質(zhì)部(Secondary xylem)；PR為韌皮射線(Phloem ray)；XR為木射線(Xylem ray)；Ha為管花肉蓯蓉吸器(Haustorium)；HR為寄主根(Host root)；ES為富集物(Enriched substance)。圖1 管花肉蓯蓉形態(tài)和結(jié)構(gòu)

未接種管花肉蓯蓉的檉柳根部橫切面表皮層完整，導管組織排列整齊，見圖1c。但是寄生了管花肉蓯蓉的檉柳根部表皮層被擠壓變形甚至有的皮層細胞被破壞，見圖1d，管花肉蓯蓉的韌皮部細胞侵入檉柳根部的韌皮部，最終侵入到木質(zhì)部，此種寄生方式屬于典型的末端寄生方式。沒有寄生管花肉蓯蓉檉柳根木質(zhì)部細胞內(nèi)無富集物質(zhì)，見圖1e，而寄生了管花肉蓯蓉的檉柳根韌皮部和木質(zhì)部細胞均有富集物質(zhì)，見圖1f。

4 討論與結(jié)論

管花肉蓯蓉在不同檉柳上生長情況存在差異。從新疆和民勤縣沙生植物園引種的9種檉柳中有7種檉柳可以成功接種管花肉蓯蓉，單株檉柳寄生數(shù)量從高到低依次為白花檉柳、甘蒙檉柳、細穗檉柳、多枝檉柳、密花檉柳、長穗檉柳和多花檉柳，接種率與楊太新等[20]研究結(jié)果存在差異，其研究結(jié)果中只成功接種了3種檉柳，分別是中國檉柳、甘肅檉柳和甘蒙檉柳，而本研究中成功接種的檉柳達到了7種，其中包括甘蒙檉柳。存在差異的原因可能是以下幾點。引進的不同檉柳的適應(yīng)性存在差異，本研究中引進的檉柳適應(yīng)性更強，接種成功率更高；采集和購買的管花肉蓯蓉種子質(zhì)量存在差異，市面上管花肉蓯蓉種子質(zhì)量參差不齊，采集時盡量選擇完全成熟的管花肉蓯蓉，購買種子時要從正規(guī)合法經(jīng)營的單位購種；管花肉蓯蓉種子接種前的篩選和前處理方法存在差異，如接種前對種子進行分級篩選，或者用氟啶酮、赤霉素和氟草敏等對種子進行前處理，可提高接種率；接種時間、方法和接種深度的差異，不同研究者運用的接種方法不同，有的采用溝播，有的采用穴播有的用種子紙、刨根涂種[21]，不同引種地需要探索適宜當?shù)氐慕臃N時間、方法和接種深度；引種地氣候、環(huán)境等條件的差異，不同地區(qū)有效積溫、降水量、土壤結(jié)構(gòu)等都存在差異，引種時需注意以上因素的影響[22]。

與未寄生的檉柳根相比較寄生了管花肉蓯蓉的檉柳根部明顯變粗，且其韌皮部和木質(zhì)部細胞含有大量富集物(糖類和脂類物質(zhì))這與駱翔等的研究結(jié)果一致[23]，但是當管花肉蓯蓉生長至一定階段富集物在寄主檉柳根部慢慢消失，對于富集物消失的時間點、影響因子及作用機理等還需進一步探索。

管花肉蓯蓉在檉柳上的的寄生方式屬于末端寄生方式，最終都是以破壞皮層細胞的方式侵入寄主細胞，并且與寄主細胞的維管組織相連，吸取寄主水分和養(yǎng)料供本身生長發(fā)育需要。但其最終會危害寄主根部細胞，導致寄主衰弱甚至死亡[24]。故在生產(chǎn)中選擇寄主時建議選擇樹勢較強，適應(yīng)性強的樹種，必要時進行施肥灌溉等技術(shù)手段提高檉柳根系活力[25]，可大幅度提高管花肉蓯蓉的產(chǎn)量。因此，建議甘肅河西地區(qū)在生產(chǎn)中選用適應(yīng)性較強和接種率較高的甘蒙檉柳。