红锥扦插生根过程中内源激素的变化

黄志玲，郝海坤，曹艳云，彭玉华，王旭军，刘 秀

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 国家林业局中南速生材繁育实验室 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002；2. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

红锥扦插生根过程中内源激素的变化

黄志玲1，郝海坤1，曹艳云1，彭玉华1，王旭军2，刘 秀1

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 国家林业局中南速生材繁育实验室 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西 南宁 530002；2. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

以红锥嫩枝插穗为材料，用清水处理，研究红锥插穗扦插生根过程中插穗基部韧皮部的4种内源激素含量的变化。结果表明：在插穗生根过程中，插穗基部韧皮部的IAA含量在扦插过程中呈现出先升高、后降低、再升高的变化趋势；ABA、ZR、GA3等激素含量在扦插过程中基本呈现出先降低、后升高、再降低的变化趋势。判别生根难易的IAA/ABA比值呈现出先上升、后下降、再上升的变化趋势，ZR/IAA则呈现先下降、后上升、再下降的变化趋势。外部形态学观察结果，红锥插穗扦插后第21d开始生根，第60天生根基本结束，生根率达92.5%，说明插穗自身的激素含量影响生根性状，红锥插穗自身的激素含量有利于生根，故红锥插穗生根能力较强。

红锥；扦插；内源激素

植物内源激素是指在植物体内合成的，对植物的生长发育产生显著调节作用的微量有机物质[1]。根系在支持植物体吸收水分、矿物质和氮素及合成物质方面发挥着重要作用，而植物插条根系再生过程中，形成的主要是不定根和侧根，形成根原基是不定根形成的基础，不同的树种根原基的存在状态或诱发途径是不同的[2]。植物生长素(auxin)在不定根形成中起关键的作用，赤霉素对不定根和侧根的形成影响甚微，而细胞分裂素和脱落酸则抑制不定根和侧根的生长[3]。

红锥Castanopsis hystix，是华南地区重要的乡土阔叶珍贵用材和高效多用途树种[4]。目前关于红锥扦插生根机理方面的研究未见报道，因此，本试验采取清水处理红锥插穗，分析红锥插穗生根过程中内源激素的变化，旨在探讨红锥扦插生根机理，从而为红锥扦插繁殖技术的研究和应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

试验地位于广西林业科学研究院科研苗圃内，位于南宁市北郊，22º56′N，108º21′E。2013 年 7 月，在1年生采穗母株上选取生长健壮、无病虫害的约2个月生半木质化枝条作插穗，插穗平均长度约为15.0 cm，基径为0.22 cm，扦插基质为10 cm×12 cm的黄心土营养袋，扦插前一天用0.3%高锰酸钾消毒营养袋，插后淋透水，用一层70%黑色遮阴网覆盖。

定期随机取样50株。取样时间是: 插后0、6、9、12、15、18、21天，取样共 7次，每次取样后用清水冲洗干净，然后立即用冰盒带回实验室，将插穗基部2 cm处的皮部剥下来作为实验样品，用液氮速冻，然后置于-80℃超低温冰箱保存。2013年8月将实验样品置于放有冰袋的保温盒交由中国农业大学植物生理实验室进行测定，测定时，每个重复测定3次。

1.2 测定项目

采用酶联免疫法（ELISA，Enzyme-Linked immunosorbent assays）[5]测定吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）、细胞分裂素（ZR）和脱落酸（ABA）的4种内源激素含量。

扦插后每隔3天进行1次外部形态观察，分别记录愈伤组织出现期、不定根出现期和发生的部位。采用 Excel 软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 红锥生根过程中外部形态学观察

经外部形态学观察发现，扦插后第9天插穗基部表皮出现呈裂成唇形突起的皮孔，第12天插穗切口开始出现乳白色愈伤组织，第15天不定根开始从插穗基部突破皮层，第21天插穗基部皮孔非常发达，生根率达12%，第40天生根率达87.2%，第60天生根基本结束，生根率达92.5%。

经外部形态学观察，基部愈伤组织极度发达、膨大堆积的插穗，一般没有不定根生成；不定根生成较早、较多的插穗一般没有愈伤组织生成，或是只有少许的愈伤组织；不定根可在插穗基部2.0 cm范围内发生，但绝大多数发生在基部1.0 cm范围内，一般有2～7条根。在扦插过程中插穗有切口皮层腐烂的现象发生，此时不定根可以在腐烂部位的上方生成。从生根部位来看，红锥插穗以皮部生根为主，也有部分为愈伤组织生根。在生根前，插穗基本没有抽生新芽或新叶的现象，在生根以后，插穗会迅速抽生顶芽。

2.2 红锥扦插生根过程中韧皮部内源激素含量变化

2.2.1 插穗生根过程中 IAA 含量变化

生长素对插穗的生根起着显著的促进作用，插穗生根过程一般伴随着生长素含量的升高，生根后下降[6]。表1为红锥插穗韧皮部各激素含量。由图1可见，红锥插穗生长素（IAA）含量在不定根诱导期0～9天快速上升，在第9天达到峰值，愈伤组织形成之时IAA含量最高， IAA含量的提高有利于启动根原基细胞分裂，导致根原基膨大，此后IAA含量持续下降,原因可能是高浓度的生长素抑制根的生长，此时IAA含量降低，利于促进不定根的伸长，所以可以初步确定红锥插穗在扦插后第9天左右根原基开始形成。

2.2.2 插穗生根过程中 ABA含量变化

ABA一般被认为是植物体内的抑制性植物激素，但是低浓度的ABA有促进植物生根的作用，高浓度ABA抑制IAA的运输和离体器官的生长，抑制生根的形成[7]。由图2中看出，红锥插穗ABA含量在扦插后0～6天急剧下降，第6天开始上升，并维持在较高的水平，直到不定根突破皮层后，才逐渐下降，ABA含量呈下降趋势，这是因为低浓度的ABA利于诱导根原基。在根原基形成期6～12天ABA含量逐渐上升，ABA含量上升的原因可能是降低逆境对插穗的损伤[8]，之后不定根的形成需要，在12～18天ABA含量又降低，因为低含量的ABA插穗生根有利，在不定根伸长期12～18天ABA含量稍有上升。

表1 红锥插穗韧皮部各激素含量、IAA/ABA、ZR/IAA值†Table 1 Content of hormones, IAA/ABA and ZR/IAA in phloem of C. hystrix scions

图1 红锥插穗韧皮部吲哚乙酸含量变化Fig.1 Change of IAA content in phloem of C. hystrix scions

图2 红锥插穗韧皮部脱落酸含量变化Fig.2 Change of ABA content in phloem of C. hystrix scions

2.2.3 插穗生根过程中 IAA/ABA 含量变化

ABA被认为是阻碍生根的主要抑制剂，但是通常ABA和其他内源激素相互作用比自身作用要大。生长素与细胞分裂素的比例关系影响着根和芽的形成，在含有一定水平的生长素与细胞分裂素的营养环境条件下同一种分生组织既可分化出根，也可分化出芽，降低内源赤霉素水平会刺激不定根的形成[6]。从图3看出，红锥插穗的IAA/ABA在扦插后迅速上升，有利于诱导根原基的发生，9～12天后根原基已基本形成，比值又迅速下降，最后又缓慢回升，在18天后已高于扦插前的水平，可见IAA和ABA两者共同调控着根原基的发生与发育。

2.2.4 插穗生根过程中 ZR 含量变化

细胞分裂素（ZR）的生理作用主要是引起细胞分裂，诱导芽的形成和促进芽的生长，细胞分裂素主要存在于进行细胞分裂的部位，如茎尖、根尖等[8]。由图4可见，ZR在插穗生根过程中总体呈下降趋势，在不定根诱导前期0～9天时，ZR含量下降；在不定根基本形成9～15天时，ZR含量略有回升，在不定根形成的伸长期ZR含量逐渐下降。

图3 红锥插穗韧皮部IAA/ABA变化Fig.3 Change of IAA/ABA in phloem of C. hystrix scions

图4 红锥插穗韧皮部细胞分裂素含量变化Fig.4 Change of ZR content in phloem of C. hystrix scions

2.2.5 插穗生根过程中 ZR/IAA 含量变化

细胞分裂素与生长素的相互作用控制着愈伤组织生根，由图5可见，细胞分裂素与生长素的比值（ZR/IAA）在扦插后0～9天逐渐下降，有利于诱导根原基的发生，9～12天后根原基已基本形成，比值迅速上升，9～12天不定根伸长阶段，细胞进行分化，比值又逐渐下降，说明了ZR/IAA比值的上升有利于愈伤组织的形成，其比值下降有利于不定根的形成。由表1可见，ZR含量低于IAA的水平，符合生根发育中激素的一般规律[9]，可见ZR和IAA两者共同调控着根原基的发生与发育。

2.2.6 插穗生根过程中 GA3含量变化

赤霉素的主要作用是促进植物茎的伸长，对插条生根的影响较复杂，在根原基发端时其促进生根，而在发端前后反而有抑制作用[10]，降低插条内源赤霉素水平会刺激不定根的产生。从图6看出，红锥插穗GA3含量在扦插后0～6天逐渐下降，在扦插6～12天根原基形成期GA3含量逐渐上升，在第12天达到峰值，促进根原基细胞的分裂和生长，但是在不定根突破皮层后的12～18天不定根形成期GA3含量下降，直到18～21天不定根伸长期，GA3含量才略有上升。

图5 红锥插穗韧皮部ZR/IAA变化Fig.5 Change of ZR/IAA in phloem of C. hystrix scions

图6 红锥插穗韧皮部赤霉素含量变化Fig.6 Change of GA in phloem of C. hystrix scions

3 讨论与结论

插穗体内的内源激素是扦插不定根形成过程中的重要因素，内源激素的作用不是单一的、单向的，而是互为作用，协同参与愈伤组织的形成、根原基的诱导和形成、不定根的形成与伸长。

（1）红锥扦插生根过程中，插穗韧皮部的IAA含量在扦插过程中呈现出先升后降再升的变化趋势，与韩华[11]、吕梅等[12]、刘明国等[13]、马振华等[14]的研究结果相一致，即在不定根的诱导期IAA含量提高是促进红锥插穗生根的主要因素。ABA、ZR、GA3等激素的含量在扦插过程中基本呈现出先降低、后升高、再降低的变化趋势。ABA含量的变化趋势与马振华、张晓平、徐丽萍等[14-16]的研究结果相一致，在根原基诱导期和不 定根伸长期呈下降趋势，在根原基形成期含量上升。虽有研究表明，ABA含量在整个生根过程呈下降趋势[13]，但都一致认为ABA对不定根的形成起抑制作用。ZR含量在整个生根期呈持续下降，但其下降过程的变化趋势与徐丽萍 、魏树强等[16-17]的研究结果相似，表现能够促进插穗的生根。GA3含量的变化趋势也表现出促根作用，并与徐丽萍等[16]的研究相一致。

（2）有研究表明，IAA/ABA比值可作为生根难易的判别标准[18-19]，但比值达到何种程度对生根最佳，因树种而异。本试验中IAA/ABA比值在生根过程呈现出先上升、后下降、再上升的变化趋势，与武晓东[20]、刘明国等[13]的研究结果相一致。ZR/IAA则呈现先下降、后上升、再下降的变化趋势，与武晓东[20]的研究结果相同，但与徐丽萍 、魏树强等[16-17]的研究结果相反，这可能与树种特性不同有关。本试验中所采用的红锥插穗属嫩枝扦插，且扦插季节为夏季，故在未使用激素处理的条件下插穗亦能够快速生根，且生根率高达92.5%，说明插穗自身的激素含量影响生根性状，红锥插穗自身的激素含量有利于生根，故红锥插穗生根能力较强。此次试验为今后红锥扦插采用外源激素处理等进一步研究提供较好的理论基础。

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Changes of endogenous hormones in Castanopsis hystrix cuttings

HUANG Zhi-ling1, HAO Hai-kun1, CAO Yan-yun1, PENG Yu-hua1, WANG Xu-jun2, LIU Xiu1
(1. Key Lab. of Central South Fast-growing Timber Cultivation of China State Forestry Administration, Guangxi Key Lab. of Superior Timber Trees Resource Cultivation, Forestry Research Institute of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530002,Guangxi, China; 2. Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

Castanopsis hystrix cutting scions were cultivated in rooting beds, and four endogenous hormones in the basal phloem were measured. The results show that in the process of scion rooting, the IAA content presented a trend that fi rstly went up, then lowered and again climbed up; while ABA, ZR and GA3reduced at beginning, then increased and again decreased; The IAA/ABA ratio, which used to discriminate diff i cult degree of scion rooting, showed a trend of up-down-up, and ZR/IAA ratio displayed down-up-down trend;The external morphological observation showed that the scions began to take roots by 21 days, and stopped rooting by 60 days, with a rooting rate approximately 92.5%. These indicate that the scions’ hormones inf l uenced rooting processes, C. hystrix scions’ endogenous hormone favored their rooting, so the scions of C. hystrix had strong ability in rooting.

Castanopsis hystrix; cutting; endogenous hormone

S718.43

A

1673-923X(2015)02-0022-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.02.005

http: //qks.csuft.edu.cn

2014-05-28

广西优良用材林资源培育重点实验室开发课题“红锥扦插生根的解剖和生理机制研究”（12A0201）；国家发改委重大项目“广西主要珍贵树种种质资源收集库建设项目”（桂发改农经［2010］599号）

黄志玲，工程师；E-mail：hzl200@126.com

黄志玲，郝海坤，曹艳云，等. 红锥扦插生根过程中内源激素的变化[J].中南林业科技大学学报, 2015,35(2):22-25,43.

[本文编校：吴 彬]