核桃砧木、穗条内含物及其与嫁接成活率的关系

蒲光兰, 肖千文*, 赖腾跃, 李　俊, 罗永飞, 韦　莉

(1 四川农业大学 林学院, 四川 温江 611130；2 眉山市林业局, 四川 眉山 620020；

3 石棉县林业局, 四川 石棉 625400；4 四川省林业调查规划院, 四川 成都 610081)



核桃砧木、穗条内含物及其与嫁接成活率的关系

蒲光兰1, 肖千文1*, 赖腾跃2, 李俊1, 罗永飞3, 韦莉4

(1 四川农业大学 林学院, 四川 温江 611130；2 眉山市林业局, 四川 眉山 620020；

3 石棉县林业局, 四川 石棉 625400；4 四川省林业调查规划院, 四川 成都 610081)

摘要：以4个嫁接时期(1月、2月、3月和6月)核桃砧木、穗条内含物的变化特征为对象，研究内含物对核桃嫁接成活的影响。结果表明： 单宁、植物总酚、钠、钾含量以3月最低，蛋白质和镁含量最低水平分别出现在1月和6月；含水率、钾和植物总酚含量以6月最高，全氮、钠和单宁含量以1月最高，而蛋白质和镁含量以3月最高，其余内含物皆因砧木和穗条的不同,极值出现的时期有所差异； 嫁接成活率以3月最高，可达56%； 嫁接成活率与穗条蛋白质、单宁和总酚含量及砧木总酚、钾含量相关性均达显著或极显著水平。四川盆地核桃枝接的最佳时期为3月，穗条蛋白质、单宁和总酚含量及砧木总酚、钾含量是影响核桃嫁接成活的重要因子。

关键词：核桃； 内含物； 变化特征； 嫁接时期； 嫁接成活率

核桃为胡桃科(Juglandaceae)胡桃属(Juglans)植物，其中栽培最多、分布最广的有两个种，即北方普通核桃(JuglansregiaL.)和南方铁核桃(JuglanssigillataDode)，又称核桃种群和铁核桃种群。核桃营养价值极高，具有提神健脑、利于前列腺素的合成等功效，被称为“万岁子”“长寿果”“大力士食品”或“营养丰富的坚果”，是世界上重要的坚果树种，也是我国主要的栽培经济树种，位居四大干果(核桃、扁桃、腰果、榛子)之首，具有较高的经济价值。

四川是我国核桃主产区之一，核桃分布范围广，保存数量多，种质资源十分丰富。四川也是我国核桃和铁核桃种群的交界地带，核桃遗传变异大，品质良莠不齐。受繁育体系的影响，核桃优良品种在四川推广速度和规模迟缓，良种化发展水平总体较低。因此，必须探索一套有效的良种快繁体系。核桃属异花授粉，实生繁殖后代遗传变异极大，推广核桃良种只能依靠无性繁殖。由于核桃组织培养和扦插生根极其困难，嫁接仍是当前推广良种的主要手段。迄今为止，关于嫁接方法和技术理论研究较多[1-3]，然而，核桃由于髓心大、伤流重等特性，生产上嫁接成活率仍然较低。鉴于此，有必要对影响核桃嫁接成活的因素，尤其是针对伤流中富含的可溶性糖、氮素、矿质元素及少量的酚类物质等[4]进行系统研究，从而探寻提高核桃嫁接成活率的有效途径。而目前关于这方面的研究较少[5-6]，特别是针对不同嫁接时期砧木和穗条内含物变化特征及其对嫁接成活率影响方面的研究尚未见报道。本试验通过对砧木、穗条内含物变化特征及其与嫁接成活率的关系进行研究，以探讨核桃嫁接成活的影响因素，确定最佳的嫁接时期，为核桃嫁接成活率的提高及规模化育苗提供理论依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

研究区位于四川省成都市青白江区大弯镇富川苗圃，属亚热带湿润季风气候区，降水充沛，四季分明，大陆季风性气候特点显著，夏无酷暑，冬无严寒。春季冷空气活动频繁，气温回升不稳定，常有春、夏旱发生，盛夏多暴雨，有洪涝灾害发生，秋季气温下降快，常有连阴雨天气出现。年平均气温14.9~16.7 ℃，年极端最低气温-2.0~8.0 ℃，全年无霜期 273~279 d，年平均降水量925.4 mm，年平均日照1 239.1 h，多年平均无霜期280 d左右。

1.2试验设计

穗条采自于生长状况良好、长势一致的5年生早实核桃，按树冠外围东、西、南、北4个方向进行混合采样；砧木为1年生铁核桃，所采集的砧木与穗条均为生长健壮、发育充实、粗度在1.0~1.5 cm的1年生枝条。实验共采样4次，即：1月、2月、3月、6月，每次将砧木和穗条采集后随机取出5枝用于内含物的测定，并将 1月采集的穗条预留一部分于0~4 ℃气调室冷藏，冷藏至3月中旬嫁接，其余穗条采后立即用于嫁接，每次嫁接数量1 000~1 100株。1月、2月、3月的嫁接方法为枝接(劈接)，砧木为1年生铁核桃，苗圃的环境条件和接后管理水平等一致，并于7月下旬分别统计苗木嫁接成活率。由于6月为芽接，所以未统计其成活率。

1.3样品处理及测定方法

样品取回后用纸擦净，立即测定含水量，其余样品风干。风干样品放于40 ℃烘箱内8 h后，用植物粉碎机粉碎，过2 mm筛，装于干燥器内，然后置于阴暗处，以供各指标的测定。

含水率的测定：采用鲜重法和干重法[7]；植物总酚的测定：采用普鲁士兰法[8]；单宁的测定：采用单宁酸分析试验方法[9]；蛋白质的测定：采用考马斯亮蓝G-250法[7]；可溶性糖的测定：采用蒽酮比色法[7]；氮采用凯氏定氮法[10]；镁采用原子吸收分光光度法[10]；钾、钠采用火焰光度法[10]。

1.4数据处理

采用Excel 2003进行数据的处理与作图，DPS7.05进行相关分析。

2结果分析

2.1砧木、穗条内含物变化特征

2.1.1水分变化特征组织含水量高低不仅可反映组织活跃的生长能力，同时还可体现组织的幼嫩程度，而前者对嫁接成活非常重要。由图1可知，砧木和穗条含水率在6月最高，显著高于1月、2月和3月。砧木含水率以3月最低(39.6%)，显著低于1月和6月，而1月、2月、3月穗条含水率差异不明显。

2.1.2植物总酚和单宁变化特征植物总酚是植物体内的复杂酚类次生代谢物，包括单宁及相关化合物(如单宁的前体化合物和单宁的聚合物)[11]；而单宁是相对分子质量为500~3 000、化学组成较为复杂、具有鞣性的多元酚。研究表明，砧木和穗条的植物总酚和单宁含量在3月处于最低水平，均明显低于1月、2月、6月(图2、图3)。植物总酚含量砧木和穗条均以6月最高(图2)；单宁含量砧木和穗条均以1月最高(图3)。

图1 水分变化特征Fig.1　The variation of water

图2 植物总酚变化特征Fig.2　The variation of plant polyphenol

图3 单宁变化特征Fig.3　The variation of vegetable tannins

2.1.3可溶性糖和蛋白质变化特征可溶性糖通常指能溶于水及乙醇的单糖和寡聚糖，包括葡萄糖、果糖和蔗糖等，是高等植物的主要代谢产物之一；而可溶性蛋白是植物体内氮素存在的主要形式，其含量的多少与植物体内的代谢有着密切关系，是反映植物体总代谢的重要生理生化指标。由图4~6可知：可溶性糖含量砧木以1月最高(8.195%)，穗条以6月最高(4.608%)，而在3月处于较低水平；蛋白质含量砧木和穗条均表现出3月>6月>2月>1月的趋势，以3月含量最高，1月处于最低水平。

图4 可溶性糖变化特征Fig.4　The variation of soluble sugar

图5 蛋白质变化特征Fig.5　The variation of soluble protein

图6 全氮变化特征Fig.6　The variation of total nitrogen

2.1.4氮、镁、钾、钠变化特征氮、镁、钾、钠为植物生长必需的元素，对植物的生长发育发挥着重要作用。由图6~图9可知：全氮含量砧木和穗条均以1月最高，最低水平砧木为3月，穗条为6月；镁含量砧木和穗条均以3月最高，最低水平均出现在6月；钾含量均以6月最高，最低水平均出现在3月；钠含量均以1月含量最高，最低水平均出现在3月。

图7 镁变化特征Fig.7　The variation of magnesium

图8 钾变化特征Fig.8　The variation of potassium

图9 钠变化特征Fig.9　The variation of sodium

注：小写字母和大写字母分别表示差异达显著(P<0.05)和极显著水平(P<0.01)。综上，砧木和穗条植物总酚、单宁、钠和钾含量在3月处于最低水平，蛋白质含量于1月处于最低水平，镁含量以6月处于最低水平；含水率、植物总酚和钾含量均以6月处于最高水平，单宁、全氮和钠含量以1月最高，蛋白质和镁以3月含量最高，其余指标极值出现的月份因砧木与穗条的不同而有异。

2.2不同时期核桃嫁接成活率

不同时期核桃嫁接成活率实验结果见表1。研究表明：嫁接成活率以1月最低，仅23%;3月的嫁接成活率最高，3月采集的穗条成活率可达56%;1月采集的穗条冷藏至3月嫁接，成活率可达65%。由此可见，四川盆地核桃枝接的最佳时期为3月。

表1 不同时期核桃嫁接成活率

2.3嫁接成活率与砧木、穗条内含物的相关关系

由表2可以看出：嫁接成活率与穗条单宁、植物总酚和蛋白质及砧木植物总酚和钾含量相关性均达显著或极显著水平，表明核桃枝接受穗条单宁、植物总酚、蛋白质含量及砧木植物总酚、钾含量的影响较大。

表2 砧木、穗条内含物与嫁接成活率的相关性

注：左下角、右上角分别表示砧木、穗条内含物与嫁接成活率的相关系数。*和**分别表示差异达显著(P<0.05)和极显著水平(P<0.01)。

3讨论

3.1核桃砧木、穗条内含物变化特征

3.1.1水分变化特征嫁接愈合过程中，砧木、穗条特别是穗条保持适宜的水分对切削面输导组织的形成和砧穗愈合有着重要作用。研究表明：枝条1~3月期间含水量差异较小，这是由于枝条处于休眠状态，组织需水量较小，研究结果与宋红苗等人一致[12]；而6月含水量处于较高水平，原因在于四川盆地6月已进入雨季，充足的降水为植物含水量的提高提供了外部条件；此外，6月是核桃旺盛生长期，组织幼嫩，内部生理生化活动剧烈，需要大量的水作为介质，刺激了植物主动吸水，因此枝条含水量较高。

3.1.2植物总酚和单宁变化特征长期以来，多酚和单宁被认为是影响核桃嫁接成活的主要因子，伤流通过酚类物质对核桃嫁接成活起间接作用[13]。本项研究表明：总酚和单宁含量以3月最低，6月处于较高水平，研究结果与王勇、刘和等人认为多酚含量以休眠期最高，而生长期时急剧下降的结论[14-15]相悖，这可能与四川盆地3月冬季伤流几近结束而春季伤流尚未开始有关[4]；6月为生长旺盛季节，同时，气温升高促进了次生代谢物质的形成[16]，因此，作为重要的次生代谢物质——植物总酚和单宁含量以3月最低、6月处于较高水平。

3.1.3可溶性糖和蛋白质变化特征作为淀粉合成的前体物质，可溶性糖含量的变化可大致反映植株的碳素代谢状况[17]。实验表明：砧木可溶性糖含量从1月开始，呈逐渐下降的趋势，6月降至最低水平，这可能是由于进入冬季以后，树体进入休眠状态，枝条的淀粉在淀粉酶的作用下，不断分解为可溶性糖，因此，1月处于最高水平；而6月由于枝叶生长需要消耗大量的营养物质。因此，砧木可溶性糖含量变化趋势为：1月>2月>3月>6月，研究结果与汤轶伟结论[18]一致。至6月，尽管此时光合作用逐渐增强，但由于砧木种植密度较大，苗木长势相对较弱，叶片相互交叉严重，从而影响了叶片的光合作用，光合产物不能满足苗木的加长生长和加粗生长，需消耗枝条储备的可溶性糖以保障苗木正常的生长发育，因此，6月砧木可溶性糖呈现最低水平；而穗条可溶性糖含量以生长旺盛季节(6月)高于休眠期(1月、2月、3月)，这可能是由于穗条采自5年生核桃，树体积累了大量的可溶性糖；此外，穗条母树的株行距较大，接受阳光较为充分，随着气温的回升，叶片光合作用加强，形成的光合产物(包括可溶性糖)增加，从而导致叶片向枝条输送的可溶性糖含量增加。

砧木和穗条蛋白质含量变化趋势表现为：3月>6月>2月>1月。3月、6月蛋白质含量处于较高水平，这可能是由于经过休眠期养分的积累，至3月已达最高水平；同时，3月为四川盆地典型的春旱季节，蛋白质含量的提高利于维持树体的渗透平衡。此外，3月核桃芽开始萌动展叶，而6月属于核桃旺盛生长期，此时树体内代谢作用均较强，因而蛋白质含量较高；而1月、2月处于休眠期，其生理代谢相对较弱，因此蛋白质处于较低水平。

3.1.4氮、镁、钾、钠变化特征实验结果表明，全氮含量砧木和穗条均以1月最高，最低水平砧木为3月，而穗条全氮含量最低水平为6月；钠含量均以1月含量最高，而最低水平均出现在3月。砧木和穗条的全氮和钠含量的变化特征总体趋于一致，这可能与核桃休眠期营养物质的积累规律有关。进入休眠期，枝条木质化并充分成熟，其含量于1月达最高水平，而3月由于枝条营养物质逐渐消耗用于满足芽的萌发、抽枝展叶，导致含量降低；穗条6月全氮含量最低，可能是枝条生长，果实发育、花芽分化需要消耗大量的氮素。镁含量先升高后降低，以3月最高，最低水平均出现在6月，可能是由于冬季镁逐渐累积，至3月，镁积累量达最高水平；而6月是核桃光合作用较强的时期[19]，为了满足其光合作用的需要，枝条的镁转移至叶片；此外，6月也是核桃果实的快速膨胀期，枝条的镁同时也向果实转移，以植酸盐的形态储藏，以满足果实生长发育的需要，因此，6月枝条镁含量最低。钾含量在1~3月期间缓慢下降，处于相对较低的状态，而至6月时，钾含量迅速上升，达最大值；而6月是核桃枝条加粗生长较为旺盛的时期，钾具有流动性的特点，往往出现在生长最旺盛的部位[20]，高含量的钾有助于果实的膨大和成熟，为了满足果实生长的需要，因而钾在夏季大量富集。

3.2砧木、穗条内含物对核桃嫁接成活的影响

砧木和穗条质量与嫁接成活率关系密切，其充足的营养条件是提高嫁接成活率的前提条件。而砧木和穗条的营养水平主要受经营管理水平和采摘季节影响较大。因此，确定最佳的采摘季节和嫁接时期对嫁接成活率的提高至关重要。已有研究表明，易嫁接成活的核桃品种酚类物质含量相对较高，而难成活品种较低[21]。本项研究表明：砧木和接穗单宁与植物总酚含量在1~3月期间呈逐渐降低的趋势，以3月含量最低，且植物总酚含量与嫁接成活率呈极显著的负相关关系，而穗条单宁含量也与嫁接成活率呈显著相关关系，研究结果与该结论相悖，而与史俊燕等人结论一致[6]。这是由于砧木、接穗嫁接愈合过程中，核桃组织内所含的单宁氧化缩合形成不溶于水的单宁聚合物，同细胞内的蛋白质接触从而使其沉淀，呈原生质颗粒化，并在砧穗削面间形成“隔离层”，使接口难以愈合[21]。蛋白质在1~3月含量逐渐升高，与嫁接成活率呈正相关关系。嫁接成活率以3月最高，这是由于此时砧木和穗条植物总酚、单宁含量最低，蛋白质含量最高，且砧木含水率最低所致。由此表明：穗条单宁、总酚、蛋白质及砧木总酚、钾含量是影响核桃嫁接成活的重要因子，四川盆地核桃枝接的最佳时期为3月。

4结论

砧木和穗条单宁、植物总酚、钠和钾含量以3月最低，蛋白质含量以1月含量最低，镁含量以6月含量最低；含水率、植物总酚和钾含量均以6月含量最高，单宁、全氮和钠含量以1月最高，蛋白质和镁含量以3月最高，其余指标极值出现的月份因砧木与穗条的不同而有异。四川盆地核桃枝接的最佳时期为3月，其余地区嫁接时间的确定需结合当地气候条件；穗条单宁、总酚、蛋白质及砧木总酚、钾含量是影响核桃嫁接成活的重要因子。

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Study on the correlation between the inclusion variations in stock and scion walnut and grafting survival rate

PU Guanglan1, XIAO Qianwen1*, LAI Tengyue2, LI Jun1, LUO Yongfei3, WEI Li4

(1 College of Forestry, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, Sichuan, China;2 The Forest Bureau of Meishan, Meishan 620020, Sichuan, China;3 The Forest Bureau of Shimian, Shimian 625400, Sichuan, China;4 Sichuan Forestry Inventory and Planning Institute, Chengdu 610081, Sichuan, China)

Abstract:The effects of variation characteristics of inclusions in walnut stock and scion on the survival of walnut grafting during 4 grafting terms (including January, February, March and June) were studied. The results indicat that the contents of vegetable tannins, plant polyphenol, sodium and potassium were the lowest in March, and the lowest value of soluble protein and magnesium appeared in January and June, respectively. However, the contents of magnesium and soluble protein were the highest in March. The highest value of water, potassium and plant polyphenol appeared in June, and that of total nitrogen, sodium and vegetable tannins appeared in January. In addition, the maximum and minimum contents of other inclusion appeared in different months because of the difference of stock and scion.The grafting survival rate was the highest in March. It was up to 56%.The correlation between the grafting survival rate and the content of soluble protein, vegetable tannins and plant polyphenol of scion was significant at P≤0.05 or P≤0.01, respectively. On the other hand, it was also significant at P≤0.05 or P≤0.01 between the grafting survival rate and the content of plant polyphenol, potassium of stock. Therefore, the best term to graft walnut in the Sichuan basin is in March, and the contents of soluble protein, vegetable tannins, plant polyphenol of scion and plant polyphenol, potassium of stock are important factors in affecting the grafting survival rate of walnut.

Key words:walnut; inclusion; variations; grafting period; grafting survival rate

中图分类号：S664.1

文献标志码：A

*通信作者:肖千文, 男, 教授, 博士生导师。E-mail: xqw0835@163.com

基金项目：国家自然科学基金(41371230)；四川省“十二五”农作物育种攻关项目(2011NZ0098-10)

收稿日期：2015-03-11

doi:10.15983/j.cnki.jsnu.2016.02.325

文章编号：1672-4291(2016)02-0079-06

第一作者：蒲光兰, 女, 高级实验师, 主要从事经济林栽培与品种选育方面的研究。E-mail: 582871397@qq.com.