牡丹试管苗与扦插苗生根过程中营养物质含量变化研究

王 政，申 萍，王照路，郭冠男，贺 丹，何松林

(河南农业大学林学院, 河南 郑州 450002)



牡丹试管苗与扦插苗生根过程中营养物质含量变化研究

王 政，申 萍，王照路，郭冠男，贺 丹，何松林

(河南农业大学林学院, 河南 郑州 450002)

以牡丹‘凤丹白’无根试管苗与扦插苗为材料，研究2者生根过程中营养物质含量的变化规律。结果表明，在生根过程中试管苗与扦插苗中营养物质含量变化趋势基本一致。可溶性糖含量呈现“下降-上升-下降”的趋势，淀粉含量呈现先下降后上升的趋势，可溶性蛋白含量呈现先上升后下降的趋势。扦插苗中营养物质含量显著高于试管苗且变化幅度较大，但最大值或最小值出现时间比试管苗推迟3～6 d。营养物质的含量及变化可能与插穗生根过程和试管苗不定根的形成相关。

牡丹; 试管苗; 扦插苗; 生根; 营养物质

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)别名富贵花、木芍药等，芍药科芍药属木本花卉，是中国特产的传统名花[1]。自古以来，被尊为“国色天香”、“花中之王”，具有较高的观赏和药用价值。传统的牡丹繁殖系数低，因此组织培养快速繁殖技术的应用，对牡丹苗木产业化发展具有重要意义。但牡丹试管苗根系发生困难，根系质量不高，移栽成活率低一直是限制牡丹组织培养发展的瓶颈之一[2]。植物扦插苗与试管苗生根过程相比具有一定的相似性，2者均为由茎基部诱导形成根原基，根原基生长进而长出不定根。但扦插苗成活率高，其根中维管束与插穗木质部直接相连，根系质量较好，有研究表明，牡丹试管苗的不定根则是由皮层薄壁细胞中的根原基突破表皮形成的，其输导组织与茎的维管束并不相连，导致其根系质量不高且成活率低[3]。营养状况是插穗生根和试管苗不定根形成的基本条件之一，不定根原基的形成及在整个生根过程都需要消耗大量的营养物质，特别是碳水化合物和氮素化合物，不仅是生根和生长所必不可少的，也是生根前维持其生长的重要能源，尤其是碳水化合物中的可溶性糖类更是生根所必需的主要物质[4-8]。目前，在牡丹试管苗与扦插苗生根过程中营养物质含量变化规律方面的研究较少。因此，本试验拟采用牡丹‘凤丹白’的扦插苗和试管苗为材料，研究2者在生根过程中营养物质含量的变化规律，探讨其对牡丹生根的影响，以期为牡丹试管苗的生根研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验选用牡丹品种‘凤丹白’。鳞芽采自洛阳土桥花木种苗有限公司，经消毒灭菌后接种至MS+6-BA 0.5 mg·L-1+NAA 0.5 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+琼脂7 g·L-1(PH值为5.8)的固体培养基上，置于光照培养架常规条件(温度为(24±1)℃，光照强度为36 mol·m-2·s-1，光照时数为12 h·d-1)下诱导培养，第30天后选取生长状况及规格一致的试管苗备用。插穗采自河南农业大学第三生活区实验基地，母株年龄为3 a，插穗为当年生半木质化嫩枝，长10～12 cm，基部直径0.5～0.8 cm。每条插穗留2～3个芽，剪去下部叶片，上端留2～3片叶片，并剪去叶片的1/3以减少蒸腾。插穗下端剪成平滑的斜面备用。

1.2 方法

1.2.1 试管苗生根培养 将供试试管苗接种至WPM+IBA 4.0 mg·L-1+聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1.0 g·L-1+Vc 50 mg·L-1+蔗糖30 g·L-1+植物凝胶(Gellan gum)2.0 g·L-1(PH 为5.8)的固体培养基上，每瓶接种1株，置于光照培养架常规条件下生根培养。

1.2.2 扦插生根 将修剪好的插穗用IBA(1.0 g·L-1)处理，扦插在V(沙)∶V(±)为1∶1的混合基质中，插入深度为插穗长的1/2～2/3，压实基质，浇透水，保持湿润。

1.2.3 营养物质含量的测定 根据贺丹等[3]、徐盼盼等[9]、刘玉琴[10]对牡丹试管苗和扦插苗生根过程中的观察，发现其生根时期分别为第3～15天和第20～30天，本研究在前人研究基础上，将采样时期定为0～21 d。试管苗生根培养开始和插穗扦插后，分别于0、3、6、9、12、15、18和21 d时随机取材。试管苗每次随机取15株，取其茎基部，混匀后测定；扦插苗每次随机取10株，将插条洗净擦干后取其茎基部1～2 cm，混匀后测定。可溶性糖含量采用赵世杰等[11]的苯酚法测定；淀粉含量采用赵世杰等[11]的蒽酮显色法测定；可溶性蛋白含量采用赵世杰等[11]的考马斯亮蓝法测定。其中各项指标均重复3次，取其平均值。

1.2.4 数据处理 试验数据采用DPS软件3.01版和Excel 2003进行数据统计；采用邓肯式新复极差测验法(SSR法)进行比较，显著水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中可溶性糖含量的变化

试管苗与扦插苗生根过程中可溶性糖含量变化趋势和峰值出现时间基本一致，如图1所示。试管苗在转入生根培养后可溶性糖含量在第0～3天呈上升趋势，第3天时出现第一个峰值1.00%。第3～6天可溶性糖含量迅速下降，之后趋于平稳，保持在较低的水平。第15天后可溶性糖含量再次上升，在第18天时出现第2次峰值1.21%后又呈下降趋势。扦插苗在第0～3天可溶性糖含量保持在较高的水平，随后略有下降，在第9天后可溶性糖含量迅速下降，至第12天时达到最低值0.31%。

注：同一培养天数2条曲线上不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note： Dates with different letters on the same day were significant difference (P<0.05) .The same as below.

图1 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中可溶性糖含量的变化

Fig.1 Changes of soluble sugar content of peony plantlets in vitro and cuttings during root-inducing

第15天后可溶性糖含量迅速升高，在第18天时出现峰值1.66%后又呈下降趋势； 扦插苗可溶性糖含量普遍较高且差异显著，但第9天大幅下降后在第12～15天低于试管苗，同时整个过程中扦插苗可溶性糖含量变化幅度较大。

2.2 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中淀粉含量的变化

牡丹试管苗与扦插苗生根过程中淀粉含量变化趋势基本一致，如图2所示。试管苗中淀粉含量在第0～3天保持平稳状态，第3～6天呈下降趋势，并于第6天达到最小值1.11%；然后第6～9天呈上升趋势，之后波动不大。扦插苗第0～3天淀粉含量略有上升，第3～12天呈下降趋势，第12～15天呈上升趋势，之后趋于平稳，最小值15.20%出现在第12天。最小值出现时间扦插苗比试管苗推迟6天，扦插苗中淀粉含量显著高于试管苗且变化幅度较大。

图2 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中淀粉含量的变化

2.3 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中可溶性蛋白含量的变化

试管苗与扦插苗生根过程中可溶性蛋白含量变化趋势基本一致，如图3所示。转入生根培养基后在第0～3天内试管苗中可溶性蛋白含量变化不大，第3～6天蛋白质含量迅速升高，在第6～9天又迅速下降，第6天时出现峰值，可溶性蛋白含量达到4.10 mg·g-1，第9～21天呈现先下降后上升的趋势，在第15天出现最小值，但变化幅度不大。扦插苗第0～6天可溶性糖蛋白含量呈缓慢上升趋势，变化幅度较小，第6～12天呈现先上升后下降的趋势，其中峰值出现在第9天，可溶性蛋白含量达到3.05 mg·g-1，第12天后趋于平稳。扦插苗峰值出现时间比试管苗推迟3 d，除第6天试管苗出现峰值较高外，整个过程中扦插苗内可溶性蛋白含量较高，有显著性差异。

图3 牡丹试管苗与扦插苗生根过程中可溶性蛋白含量的变化

3 结论与讨论

本试验探讨了牡丹试管苗与扦插苗生根过程中营养物质含量的变化，结果表明，在试管苗及插穗诱导生根的前21 d内，2者可溶性糖含量整体呈现“下降-上升-下降”的趋势，淀粉含量呈现先下降后上升的趋势，可溶性蛋白含量呈现先上升后下降的趋势。扦插苗中营养物质含量普遍高于试管苗且有显著性差异，同时扦插苗营养物质含量变化幅度较大，其可溶性糖含量最大值出现时间与试管苗相同。淀粉含量最小值出现时间比试管苗推迟6 d。可溶性蛋白含量最大值出现时间比试管苗推迟3 d。因此，其营养物质含量最大值或最小值出现时间比试管苗推迟3～6 d。

可溶性糖作为植物组织能源的储备，为不定根的形成提供能量[12]。本试验中，试管苗与扦插苗可溶性糖含量均呈现“下降-上升-下降”的变化趋势。第 0～3 天试管苗中可溶性糖大量积累，第 3～6 天迅速下降，贺丹等[3]研究表明，牡丹试管苗根原基的形成开始于第 3～5天，第 9～15 天根原基进一步分化，开始突破表皮。说明根原基形成前期植株体内营养物质积累，为根原基的发生提供能量。第 15～18 天可溶性糖含量再次升高，第18天时达到峰值，这与王永伟[12]的研究结果基本一致，不定根形成后试管苗具有了吸收外界营养的能力，促进了叶片的光合作用[13,14]，故在不定根伸长期可溶性糖含量开始积累上升。扦插苗可溶性糖变化趋势与试管苗相似，但糖含量大幅下降开始于第9天，可能与扦插苗根系发生比试管苗晚有关。在第 12～15 天扦插苗可溶性糖含量降到最低且低于试管苗，表明根系发生过程中扦插苗中可溶性糖含量变化幅度较大。相关研究表明，营养水平对根系的发生有很大的影响，易生根植物体内营养物质含量较高，且在生根过程中营养物质有更大幅度的变化[15～18]。本试验中由于扦插苗本身营养物质较丰富，因此可溶性糖含量普遍较高，且变化幅度大于试管苗，因此营养物质不足可能是试管苗生根困难的原因之一。

淀粉作为植物细胞内积累的一类重要生物大分子，与可溶性糖相互转化，以直接或间接的方式影响植物形态建成。植物组织自身储藏的淀粉只有转化为总糖才可供植物生长利用，因此植物生长发育过程也是淀粉消耗的过程[12,14]。本研究中，试管苗与扦插苗生根过程中淀粉含量变化均呈现先下降后上升的趋势。试管苗第3～6天和扦插苗第6～12天内淀粉含量下降，随后淀粉含量上升，可能是因为在根原基形成初期需要消耗大量能量，此时组织中储藏的淀粉不断转化为生根所需的营养物质，而当植物不需要太多能量时则以淀粉的形式贮藏。

植物体中的可溶性蛋白多是组织中的一些功能性蛋白，其与植物的形态发生有关，可溶性蛋白含量的高低可间接反应各种代谢活动的强弱[19]。本试验中，试管苗与扦插苗生根过程中可溶性蛋白含量变化基本均呈现先上升后下降的趋势。试管苗第3～6天可溶性蛋白迅速积累，可能为激活薄壁细胞分裂起了一定作用[20]，第6～15天呈下降趋势，其中第 6～9天急剧下降，可能与根原基形成需要消耗大量能量有关。扦插苗峰值出现时间比试管苗推迟3 d，但扦插苗中可溶性蛋白含量普遍较高，与相关研究[4,21]高营养物质含量易生根的结果一致。

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(责任编辑：李莹)

Study on the change of nutrient content of peony cuttings and plantletsinvitroduring root-inducing

WANG Zheng, SHEN Ping, WANG Zhaolu, GUO Guannan, HE Dan, HE Songlin

(College of Forestry，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China)

The change of nutrient content of peony cuttings and plantlets in vitro during root-inducing with cultivar of “Feng Dan Bai” was studied. The results showed that in the rooting process, trends in nutrient content of plantlets in vitro was similar to that of the cuttings. It was found that content of soluble sugar showed the tendency of decreasing-increashny-drecreashny.The content of starch showed the tendency of increasing farst and then decreasing, increased, and the content of soluble protein increasing first and then decreasing.Compared with plantlets in vitro, nutrient content of cuttings was higher and there was a bigger variation in the change of nutrient content. But the maximum and minimum of cuttings appeared three to six days later than plantlets in vitro. The change of nutrient content may be closely related to root-inducing.

peony；plantlets in vitro；cuttings；root；nutrient

2013-11-13

国家自然科学基金项目(31272189)；国家农业科技成果转化资金项目(2012D0001018)；郑州市科技创新团队项目(10CXTD147)；河南省教育厅科学技术研究重点项目(14A220003)

王 政(1980-)，男，河南南阳人，讲师，博士研究生，主要从事园林植物生物技术研究。

何松林(1965-)，男，河南淮阳人，教授，博士研究生导师。

1000-2340(2015)03-0349-04

S685.11

A