板栗、錐栗種內和種間嫁接親和性初步研究

摘要：[目的]為掌握板栗、錐粟種內嫁接以及板栗和錐粟種間嫁接親和性差異，篩選廣親和性砧穗組合應用于生產實踐。[方法]以板栗、錐粟種內和種間4種嫁接類型1年生嫁接苗為材料，對其嫁接口愈合情況、生長性狀、葉片表型及光合生理指標進行調查測定，并采用石蠟切片對嫁接口愈合情況進行細胞學觀測，統計數據進行綜合評價。[結糶]（1）4種嫁接類型中，板栗和錐粟種內嫁接成活率為35.71％～91.33％，且嫁接口愈合情況良好，而板栗和錐栗種間嫁接成活率僅為16.67％～45.00％，且存在部分嫁接口愈合不良現象；（2）板栗或錐栗種內嫁接組合苗高、地徑和葉片數量性狀表現均顯著優于板栗和錐粟種間嫁接組合（plt;005）；（3）不同嫁接類型葉表型性狀均存在差異，其中板栗種內嫁接組合葉面積和葉片厚度均顯著大于板栗嫁接錐粟組合；錐栗種內嫁接組合葉柄長度顯著大于錐粟嫁接板栗組合；（4）細胞學觀察發現，板栗或錐粟種內嫁接砧穗間隔離層消失，砧、穗結合為一體，而種間嫁接砧穗間有隔離層出現；（5）各嫁接組合綜合評價得分排名由高到低依次為A4gt; A7gt; A3gt; A2gt; A1gt; A8gt; A5gt; A6。[結論]板栗和錐粟種間嫁接存在一定的親和性，但普遍低于板栗或錐栗種內嫁接組合的親和性。

關鍵詞：板栗；錐栗；嫁接親和性；生長性狀；綜合評價

中圖分類號：S727.3；S664.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）06-0162-09

目前全世界公認的粟屬（Castanea）植物有7種，其中板栗（Castanea mollissima Blume）、錐栗（Castanea henryi （Skan） Rehderamp; E.HWilson）和茅栗（Castanea seguinli Dode）均為中國特有種，除茅栗外，板栗和錐粟均已實現大規模人工栽培。板栗在我國栽培歷史悠久，其適應性和抗逆性強，是國內分布范圍最廣的栗屬物種，同時，我國板栗擁有極其豐富的種質資源，據不完全統計，我國板栗優良地方品種、新品種等有500多個。錐栗主要集中分布于閩北和浙南山區，其堅果富含淀粉、糖、脂肪、蛋白質及人體所需的各種微量元素和維生素，口感細膩、香甜，風味品質好，同時還具備一定的藥用價值，因此擁有極大的利用潛能。

嫁接繁殖技術在我國已有3 000多年的歷史，在提高產量、品質以及抗逆性等方面具有重要的應用價值，是果樹及經濟林最常見的無性繁殖方式。目前我國栗屬植物主要以嫁接的方式進行育苗和低產林改造等，如通過高位嫁接優良品種對低產低效林或實生林進行改造可以在較短時間內提升其產量和效益，增加經濟收益。然而，嫁接親和性問題普遍存在于不同屬、種乃至品種間，特別是不同屬間、不同物種闖表現尤為明顯。張俊杰等人研究發現，以板栗和普通錐栗分別作砧木嫁接大果錐粟‘桂栗一號’的種間和種內嫁接組合各方面表現差異較大，其中種間嫁接親和性較差，嫁接成活率不足種內嫁接成活率的一半；王天元等人認為，板栗種內嫁接前期均可促進植株早果、早豐，但隨著時間推移，部分品種生長勢衰弱，砧木與接穗間親和性較差。因此，系統開展粟屬種內和種間嫁接親和性研究，從表型、生理乃至細胞層面深入探索影響栗屬嫁接親和性的表觀和內在因素，對于提升我國栗嫁接繁殖效率、促進產業發展等有著重要的實踐意義。

本研究以板栗、錐粟種內和種間4種嫁接類型8個組合1年生嫁接苗為材料，對其嫁接口外部愈合情況、生長性狀、葉片表型及光合生理指標進行調查測定，并采用石蠟切片對嫁接口愈合情況進行細胞學觀測，綜合評價種內與種間嫁接親和性差異，以期篩選出廣親和性砧穗組合應用于生產，并為深入探索栗屬嫁接親和性機理提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地及試驗材料

試驗地位于浙江省麗水市慶元縣松源街道石井村，地處27°25′N、118°50′E，屬亞熱帶季風氣候，四季分明，溫暖濕潤，海拔約300m，土壤為紅黃壤，年均氣溫為17℃，年降水量1760 mm，無霜期245d。

選用小果型、適應性和抗逆性強的板栗農家品種小油栗和錐菜農家品種油榛成熟飽滿、健康無病蟲害的種實，于2022年春季播種培育板栗和錐粟實生苗（砧木），播種行距20 cm，株距10 cm。待實生苗成苗后，當年秋季采用芽接方式進行嫁接。分別采用板栗嫁接板栗、板栗嫁接錐栗、錐栗嫁接錐栗、錐栗嫁接板栗等4種嫁接方式，選用中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所選育的板栗1號、板栗2號、板栗403號、板栗634號、錐栗8號、錐栗26號等優良品種或無性系作為嫁接品系，采集1年生較為粗壯、芽分布均勻且飽滿、健康無病蟲害的枝條，進行嫁接育苗。剪砧于翌年四月上中旬和五月初分兩次進行。4種嫁接類型13個嫁接組合見表1，其中部分嫁接組合（A9～A13）由于嫁接苗數量較少及嫁接后管理不善等因素導致成活的嫁接苗數量較少，無法滿足實驗所需數據的調查與分析，因此后續分析基于嫁接成活數量較多的組合（A1～A8）進行。

1.2試驗方法與數據處理

1.2.1成活率度生長指標測定 2023年8月中旬，統計各嫁接組合嫁接苗的成活率與葉片數量，并采用直尺測量嫁接口處到達接穗頂部的垂直距離作為苗高，游標卡尺測量距地面高度5 cm處作為地徑。每個處理測定30株，3次重復。

1.2.2嫁接口形態學觀察 對8個組合嫁接苗的嫁接口愈合情況進行性狀表述并分類記錄，依據嫁接口外部隆起程度分為3個等級（圖1）。第一級：砧木與接穗相接處無裂痕或裂痕較小，嫁接口平滑；第二級：砧木與接穗相接處有裂痕，嫁接口略微隆起；第三級：砧木與接穗相接處有明顯裂痕，嫁接口明顯隆起。

1.2.3葉表型性狀測定 每個嫁接組合隨機選取30株長勢一致的嫁接苗，并分別以東、南、西、北4個方向從中上部選擇成熟且無病蟲害的功能葉30～50片，放置低溫暫存，后續于實驗室測定葉片表型。測定的葉片表型指標包含葉片寬度（LW）/cm、葉片長度（LL） /cm、葉面積（LA）/Cm2、葉形指數（LSI）、葉柄長度（PL） /mm、葉片厚度（LT） /mm和葉片鮮質量（LFW）/g等，具體測量方法參考本課題組前期研究。測量完成后立即將葉片置于105℃烘箱殺青處理，隨后將溫度調至65℃烘干至質量恒定并稱其干質量，最終根據葉面積（LA）、葉片干質量（LDW）和葉片鮮質量（LFW）依次計算比葉質量（SLW）/（g·cm-2）和葉片含水率（LMC）/％。具體公式如下：

LMC=（LFW-LDW）/LFWx100％ （1）

SLW=LDW/LA （2）

1.2.4光合色素含量測定 每個嫁接組合采集的葉片中，分別隨機選取5枚健康無病蟲害的功能葉用于測定光合色素含量。葉綠素提取方法采用簡易提取法（95％乙醇避光浸提48 h），使用BMGLABTECH多功能酶標儀依次測定A663、A645和A470，并根據吸光度計算葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb），類胡蘿卜素（Car）及總葉綠素含量（ Chla+b），具體公式如下：

Chla=（12.72A663-2.69A645）xVxM/1000 （3）

Chlb=（22.88A645-4.67A663）xVxM/1000 （4）

Chla+b=Chla+Chlb （5）

Car=（1 000A470-3.27 Chla-104Chlb）/229 （6）

式中：V代表提取液體積（25 mL），M代表樣品質量（0.2 g）。

1.2.5嫁接口解剖學觀測 每個嫁接組合分別隨機選取5株長勢一致，形態無明顯差異的嫁接苗，依次沿嫁接部位縱向切取長約5 mm，截面邊長約2～3 mm的莖段作切片材料，所切取的莖段應當包含木質部、韌皮部和愈傷組織。切取后的樣品立即置于甲醛-乙酸-乙醇（ FAA）固定液中固定[配方：冰醋酸5mL，38％甲醛（福爾馬林）5mL，甘油（丙三醇）5mL，70％乙醇90 mL，]，后放入4℃冰箱低溫保存，以備制作石蠟切片。

石蠟切片具體操作流程為：將嫁接材料從固定液中取出后立即置于梯度乙醇依次進行脫水、透明、浸蠟、包埋、切片、烘干、脫蠟、復水、染色、透明、封片等步驟，隨后放置于光學顯微鏡下觀察。通過光學顯微鏡對不同嫁接類型的嫁接口切片進行砧穗愈合切面組織形態的觀察，并拍照記錄。石蠟切片具體制作流程參照李峰的植物石蠟切片制作試驗流程。

1.2.6數據處理 實驗數據均采用Microsoft Excel軟件進行處理，使用SPSS 27.0軟件對統計數據進行方差分析、Duncan's多重比較、主成分分析和綜合評價。

2結果與分析

2.1種內、種間嫁接組合成活率比較分析

不同砧穗組合嫁接1a后成活率統計顯示（表2），板栗、錐栗種內嫁接成活率達35.71％～91.33％，板栗和錐粟種間嫁接成活率為16.67％～45.00％，種內嫁接成活率普遍高于種間嫁接成活率。其中：A7組合成活率最高，為91.33％；A3組合成活率次之，為84.16％；A9組合成活率最低，僅為16.67％。

根據表3可知，不同砧穗組合嫁接口愈合情況差異較大，其中板栗和錐栗種內嫁接組合嫁接口一級占比率達16.13％～64.29％，砧木與接穗接合處較光滑、無明顯裂痕，而種間嫁接組合嫁接口一級占比率僅為9.68％～15.35％，且砧木與接穗接合處伴有明顯的開裂、膨大現象。

2.2種內、種間嫁接組合生長性狀比較分析

不同砧穗組合生長性狀單因素方差分析顯示（表4），苗高、地徑、葉片數量在組合間均存在極顯著差異（p≤0.05），其中苗高性狀的組合間差異最大，F值達44.304；地徑的組合間差異最小，F值為7.178。各嫁接組合生長性狀多重比較顯示，以板栗為砧木，種內嫁接組合（A1～A4）生長性狀普遍高于種間嫁接組合（A5～A6），其中種內嫁接組合A4各性狀表現最優；以錐栗為砧木，種內嫁接組合（A7）生長性狀顯著高于種間嫁接組合（A8）。此外，除A4外，以板栗為砧木的其他嫁接組合苗高、葉片數量平均值均低于以錐栗為砧木的嫁接組合。

2.3種內、種間嫁接葉表型性狀比較分析

不同砧穗組合葉表型性狀單因素方差分析顯示（表5），10個葉表型性狀在不同嫁接組合間均存在差異，其中部分性狀組合間差異達到顯著甚至及顯著水平，如葉柄長度組合間差異最大，F值為31.283（p≤0.05）；而其余性狀組合間差異較小，如葉長，F值僅為2.199；各性狀多重比較結果顯示，相同砧木下種內、種間嫁接組合葉片性狀差異與相同接穗下種內、種間嫁接組合葉片性狀差異有所不同。以板栗為砧木，種內嫁接組合（A1-A4）葉面積和葉片厚度均顯著大于種間嫁接組合（A5～A6），葉形指數均顯著小于種間嫁接組合；以錐栗為砧木，種內嫁接組合（ A7）葉柄長度顯著大于種間嫁接組合（A8）；以板栗1號為接穗，種內嫁接組合（A1）含水率顯著大于種間嫁接組合（A8）；以錐栗8號為接穗，種內嫁接組合（A7）葉面積、葉片鮮質量、葉片干質量等性狀顯著大于種間嫁接組合（A5）。

2.4種內、種間嫁接光合色素含量比較分析

由不同砧穗組合光合色素含量單因素方差分析可知（表6），葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿h素和總葉綠素含量在組合間均達到顯著性差異（p≤0.05）。各組合間性狀多重比較結果顯示，8種嫁接組合中，以板栗為砧木的種內嫁接組合（A1～A4）葉綠素a含量均顯著小于種間嫁接組合（A5～A6），而以錐栗為砧木的種內嫁接組合（A7）葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素及類胡蘿卜素含量均顯著大于種間嫁接組合（A8）。其中種內嫁接組合A7葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素及類胡蘿卜素平均含量最高，顯著大于其余嫁接組合。

2.5種內、種間嫁接口解剖學觀測

不同砧穗組合嫁接口解剖結構（圖2）顯示，因接穗和砧木之間存在親和性差異，各嫁接類型的嫁接口愈合情況在顯微觀察下存在明顯的區別，其中親和性較差的種間嫁接組合（A5、A8）生長1a后，嫁接口愈合面兩側仍可見到砧木和接穗細胞變異或壞死，形成隔離層；而親和性較強的種內嫁接組合（A1、A7）生長1a后，砧木和接穗切口接合處隔離層基本消失，新的維管形成層向外形成次生韌皮部，且含有新生的篩管；向內形成木質部和次生木質部，有新生導管產生，愈傷組織所分化出的產物填充空隙，砧、穗結合成一體，愈合過程基本結束。

2.6種內、種間嫁接組合綜合分析

對葉面積（X1）、葉片鮮質量（X2）、葉片干質量（X3）、比葉質量（X4）、總葉綠素（X5）、苗高（X6）、地徑（X7）、葉片數量（X8）、愈合情況（X9）和成活率（X10）共10個數量性狀值進行Z-score標準化，導入SPSS 27.0軟件中進行主成分分析，并根據主成分特征值大于1的原則進行主成分提取。由表7可知，前4個主成分累計方差貢獻率達到81.906％，基本解釋10個性狀指標中的大部分信息，綜合反映出栗屬植物不同砧穗組合的特性，因而提取前4個主成分作為后續親和性評價的綜合指標。由表8可知，第一主成分特征值為4.163，解釋了總性狀信息的41.625％，主要綜合了葉片干質量和葉片鮮質量的信息；對第二主成分貢獻較大的性狀為地徑，反映了17.511％的原始信息；對第三主成分貢獻較大的性狀為總葉綠素和成活率，反映了13.819％的原始信息；對第四主成分貢獻較大的性狀為總葉綠素，反映了8.951％的原始信息。

根據前4個主鼢的貢獻率，得到綜合評價方程：

Y=0.416 3 Y1+0.591 4 Y2+0.729 6Y3+0.819 1Y4

通過綜合評價方程對8種嫁接組合進行得分計算，（表9）并將綜合得分由大到小進行排序，依次為A4gt; A7gt; A3gt; A2gt; A1gt; A8gt; A5gt; A6?？梢姺N內嫁接組合A4為最優嫁接組合。

3討論

嫁接成活率及嫁接口愈合情況是體現嫁接親和性的直觀依據，成活率的高低在一定程度上可以反映出嫁接親和性的大小。通常親和性較好的嫁接組合成活率較高，而親和性較差的嫁接組合成活率較低。楊邵等人探究了不同油茶品種嫁接組合在愈合過程中生理指標的動態變化，并得出結論油茶不同嫁接組合的嫁接親和性與嫁接成活率呈現出顯著正相關。本研究對栗屬植物不同嫁接組合的成活率進行調查后發現，栗屬植物種間嫁接雖可以成活，但與種內嫁接相比成活率較低，同時觀測砧木與接穗外部接合處發現，板栗和錐栗種間嫁接組合嫁接口開裂明顯且伴有膨大現象，而種內嫁接組合嫁接口光滑且無明顯開裂現象，該結果表明砧木與接穗親緣關系越近，則嫁接成活率越高，嫁接親和性越好，與Goldschmidt等人的研究結論一致。

嫁接親和性的強弱會直接體現在嫁接后苗木的生長發育，因此苗高、地徑等生長性狀是衡量嫁接親和性的重要指標。周開兵等人以不同砧木的橋橘幼樹為材料，對其生長情況進行觀測，結果表明嫁接組合親和性越強，其幼樹生長勢越強。本研究對板栗、錐栗不同嫁接組合生長性狀進行分析，結果表明無論以板栗為砧木或是以錐栗為砧木，種內嫁接組合生長性狀普遍優于種間嫁接組合。隨后對8種嫁接組合進一步分析發現，相同砧木下種內、種間嫁接組合葉片性狀差異與相同接穗下種內、種間嫁接組合葉片性狀差異表現不同，其中葉長等部分性狀在種內嫁接組合與種間嫁接組合之間均無顯著差異，與季新月等人研究結論相似。該結論表明葉表型性狀穩定性較高，受種間嫁接影響較小或是由于嫁接時間不充足，種間嫁接的影響還未顯現，后續還需持續觀測。

目前已有的研究結論認為，除光照、溫度、水分等外界因素以外，導致嫁接親和性差異的內部原因是砧木與接穗間木質部維管及胞間連絲不充分，進而影響砧木和接穗間水分及營養物質的運輸。因此實驗后續對A1、A5、A7、A8四種嫁接組合其嫁接口進行顯微觀察。結果表明，板栗或錐栗種間嫁接組合砧木與接穗相交處細胞壞死或發生變異，進而形成隔離層，隔離層的出現導致形成層與維管束的連接中斷，從而限制水分及淀粉等養分堆積于嫁接口處，致使愈傷組織分化大量薄壁細胞，引起嫁接口處膨大，而種內嫁接組合無隔離層出現，砧穗維管束組織完整連通，砧木與接穗結合為一體，由此可判斷嫁接口內部愈合情況是導致不同砧穗組合苗期生長性狀與外部愈合情況產生差異的主要原因之一，與上述結論相呼應。此外，有研究結果表明，優良的嫁接組合可以增強SOD、POD和CAT等抗氧活性酶的活性，從而提升植物的抗性水平，因此后續研究應從保護酶活性表現方向開展深入研究。

4結論

本實驗以板栗、錐栗種內和種間4種嫁接類型一年生嫁接苗為材料，對其成活率、生長性狀、葉表型性狀、光合生理指標和嫁接口細胞學觀測等性狀表現綜合研究發現，板栗和錐栗種間嫁接具有一定的親和性，但種內嫁接各項性狀指標普遍表現更優，擁有更高的嫁接親和性；利用主成分分析法對10個數量性狀進行綜合分析，得出8種嫁接組合中綜合表現最優的組合為以板栗作砧木，以板栗634號作接穗的種內嫁接組合A4，綜合表現最差的組合為以板栗作砧木，錐粟26號作接穗的種間嫁接組合A6。本研究結論為后續深入探討栗屬植物種內嫁接以及不同物種間嫁接親和性差異提供了理論依據。