粗枝木麻黄种源水培生根能力及遗传变异研究

付 甜 ，张 勇 ，仲崇禄 ，陈 羽 ，姜清彬 ，陈 珍 ，徐刚标

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.中国林业科学研究院 热带林业研究所，广东 广州 510520）

粗枝木麻黄种源水培生根能力及遗传变异研究

付 甜1,2，张 勇2，仲崇禄2，陈 羽2，姜清彬2，陈 珍2，徐刚标1

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.中国林业科学研究院 热带林业研究所，广东 广州 510520）

以粗枝木麻黄嫩枝为材料，研究其最佳生根条件及不同种源材料的生根能力差异，以期为粗枝木麻黄扩繁和选择利用提供理论参考依据。结果表明：以100 mg·L-1ABT1 处理的小枝生根效果最佳，生根率为90%，其次为75 mg·L-1和50 mg·L-1ABT1 处理，生根率分别为76.67%和70.00%；不同种源材料的生根能力差异有统计学显著意义，具有遗传改良的潜力；基于隶属函数法，7个种源水培生根能力依次为13128＞13146＞13142＞13144＞13139＞13143＞13141，其生根率变幅为70%～100%。

粗枝木麻黄；种源；水培；生根能力；遗传变异

粗枝木麻黄Casuarina glauca是木麻黄科Casuarinaceae木麻黄属Casuarina植物，具有固沙性能好、抗寒性能力强、耐盐碱、耐水淹及根部易形成较多根孽等特性[1-2]，是我国华南和东南沿海主要的防护林树种之一，也是防风固沙农田防护林的先锋树种之一[3]，对海岸带生态系统的恢复具有不可替代的作用[4]。目前，粗枝木麻黄常用的无性繁殖方式是水培法，但其水培扦插生根率仅有10%～60%[5]，这严重制约了粗枝木麻黄优良无性系在生产上的大规模应用。因此，本研究通过筛选粗枝木麻黄水培生根的生长调节剂种类和浓度，分析不同种源嫩枝的水培生根能力差异，获得最适水培生根条件及水培繁殖的最佳种源材料，旨在为加快粗枝木麻黄扩繁和优良水培种源的选择利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料来源

水培材料来源于中国林业科学院热带林业研究所苗圃的粗枝木麻黄半年生实生苗的幼嫩枝条，供试的7个种源的粗枝木麻黄种子由澳大利亚林木种子中心（Australian Tree Seed Centre，ATSC）提供，原产地概况详见表1。

表1 7个粗枝木麻黄的种源信息Table 1 Information of seven Casuarina glauca provenances

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计

生长调节剂配比筛选：选用吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）和中国林业科学研究院林业研究所发明的ABT1 3种生长调节剂种类，每种生长调节剂设置5个质量浓度125，100，75，50，25 mg·L-1，并以清水作对照（CK），共16个处理，每个处理插穗10条，重复3次。

不同种源材料水培生根能力试验：根据生长调节剂配比筛选的结果，采用单因素随机完全区组设计。参试种源数7个，每个种源处理插穗10条，重复3次。

1.2.2 试验方法

2015年6月中旬摘取粗枝木麻黄母株上幼嫩健壮小枝10 cm左右，将小枝基部浸泡于生长调节剂溶液中3～4 cm，4 h后取出用清水洗净，再放入装有清水的烧杯中，放置半遮阴的温室内水培。每日清晨在水温上升之前换水一次[6]，每隔4 d观测1次插穗切口及形态变化，水培50 d后调查插穗的生根情况，统计插穗生根数、最大根长及偏根率[7]，计算生根率。

1.2.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 水培生根过程中插穗外部形态变化

对插穗不定根产生的外部形态观察发现，水培12 d后，部分处理插穗基部皮孔膨大，下切口有愈伤组织出现，但无不定根出现；水培24 d后，部分处理插穗不定根从皮孔伸出，生根部位多在下切口或者侧枝折断创伤处，愈伤组织中也有不定根伸出；水培32 d后，所有处理插穗均已生根，不定根多为单根，不分叉。

2.2 植物生长调节剂对水培生根的影响

方差分析结果（见表2）表明：不同植物生长调节剂及浓度处理的粗枝木麻黄水培生根率、生根数和最大根长差异，在统计学上有极显著意义；偏根率差异，在统计学上有显著意义。不同处理的插穗生根性状差异见表3，5个质量浓度条件下，ABT1处理的插穗生根率均高于其他两种植物生长调节剂，用ABT1、IBA及NAA处理的插穗处理质量浓度增加时（除125 mg·L-1外），其生根率随之提高，当质量浓度增加到125 mg·L-1时，其生根率明显下降，说明ABT1 100 mg·L-1为粗枝木麻黄水培生根的最适质量浓度，其次为75 mg·L-1和 50 mg·L-1。

为避免生根率这一单一性状无法客观有效的评价插穗生根能力，综合生根率、生根数、最大根长及偏根率的隶属得分，从而全面反映插穗的生根能力。表3中隶属函数值更好地反映了各处理水培生根效果，其中100 mg·L-1ABT1为最佳处理组合，其生根率最高，生根数最多，最大根长最长，偏根率最低，隶属函数值高达3.6；对照组隶属函数值是1.1，处于倒数第3位，说明某些植物生长调节剂处理对插穗水培生根起负作用。

表2 不同处理插穗水培生根性状的方差分析†Table 2 Analysis of variance in rooting traits under different treatments

表3 不同处理插穗水培生根性状差异及隶属函数值†Table 3 The differences of rooting traits and the value of subordinate under different treatments

2.3 不同种源材料的水培生根能力

根据植物生长调节剂种类及浓度对粗枝木麻黄水培生根影响的试验结果，选择最适条件，对粗枝木麻黄不同种源进行水培生根试验。方差分析（见表4）结果表明：不同种源粗枝木麻黄水培生根率和偏根率差异，在统计学上有显著意义；生根数和最大根长差异，在统计学上有极显著意义。不同种源插穗的生根性状差异见表5，生根率以G1，G7最好，G2最差；生根数以G6最好，G3最差；最大根长以G1最好，G6最差；偏根率以G1最低，G3最差。单一性状的排序结果无法客观地评定多性状对种源生根能力的综合效果，采用隶属函数法综合评定不同种源水培生根能力。根据表5中各种源隶属函数值大小，7个种源水培生根能力依次为：13128（G1）＞13146（G7）＞ 13142（G4）＞ 13144（G6）＞ 13139（G2）＞13143（G5）＞ 13141（G3）。

表4 不同种源插穗水培生根性状的方差分析Table 4 Analysis of variance in rooting traits on different provenances

2.4 不同种源生根能力的遗传变异

遗传力及遗传变异系数等遗传参数是制定树种遗传改良策略的主要参考指标[10]，表6为参试种源生根能力性状的遗传参数估算值。若以0～15%、15%～30%、30%～45%分别表示遗传变异系数较小、中等、较大[12]，由表6可知，生根率、生根数、最大根长及偏根率的遗传变异系数均为中等，变化范围为11.33%～26.06%；从表型变异系数看，生根率、生根数及最大根长为中等，而偏根率为较大，变化范围为16.83%～34.51%；这表明表型变异和遗传变异有相同的趋势，但不完全一致。广义遗传力的大小体现遗传因素和环境因素对性状表现的程度，生根率的广义遗传力为0.45，受中等遗传控制；生根数，最大根长和偏根率的广义遗传力分别是0.81，0.70和0.54，受强度遗传控制；以上数据说明粗枝木麻黄的水培生根能力具有很大的遗传改良潜力。

表5 不同种源插穗水培生根性状差异及隶属函数值Table 5 The differences of rooting traits and the value of subordinate on different provenances

表6 7个种源生根性状遗传参数估算Table 6 Evaluation of genetic parameters of rooting traits of the seven provenances

3 结论与讨论

（1）从生长调节剂配比筛选的结果来看，随着粗枝木麻黄插穗处理浓度的增加，其生根率呈先升后降的趋势，这与生长调节剂对插穗产生不定根具有促进作用[13]，过高浓度抑制插穗生根[14]相一致。

（2）本研究中发现，粗枝木麻黄部分插穗产生大量愈伤组织，但不定根很难从愈伤组织中长出，不定根主要从下切口或者侧枝折断创伤处产生。这与短枝木麻黄生根过程基本一致[15]。因此，制备插穗时，下切口斜切，使切口面积更大化，仅留2～3条侧枝进行光合作用，增加创伤以及防止水分过快蒸腾散失，有利于插穗成活。李继华[16]将插穗的生根类型分为3类，即皮部生根型、愈伤组织生根型和中间生根型(既有皮部根又有愈伤根)。基于本研究结果，初步认为粗枝木麻黄生根插穗兼具3种生根类型，以皮部生根型为主。

（3）目前对扦插成功与否的判定颇有争议[17]，单一性状评价无法客观准确判定插穗移栽后的成活率等潜力[18]。因此，本研究测定粗枝木麻黄嫩枝插穗生根率、生根数、最大根长及偏根率，并计算出每个性状指标的隶属函数值后将其叠加，以全面评价粗枝木麻黄嫩枝插穗生根效果以及水培苗的苗木根系质量。

（4）与短枝木麻黄种源生根能力变异（H2=0.945）基本相一致[19]。粗枝木麻黄水培生根能力受到较强的遗传控制，具有较高的广义遗传力（生根率H2=0.45；生根数H2=0.81；最大根长H2=0.70；偏根率H2=0.54）。这暗示着，开展粗枝木麻黄种源选择，除了生长量、干形、抗性、适应性等指标外，应重视小枝水培生根能力的选择。

一些研究认为，生长调节剂的作用效果与母株年龄、外界环境条件、促进生根的方法及其本身的使用方法密切相关[20]，所以今后木麻黄水培生根试验还需对这些影响因素进行综合研究。

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Study on the water-cultured rooting ability and its genetic variation among Casuarina glauca provenances

FU Tian1,2, ZHANG Yong2, ZHONG Chong-lu2, CHEN Yu2, JIANG Qing-bin2, CHEN Zhen2, XU Gang-biao1
(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2. Research Institute of Tropical Forestry, CAF, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

Appropriate hormone and optimal concentration for water-cultured rooting of Casuarina glauca and rooting ability of various provenances were studied in order to provide the theoretical references for the hydroponic propagation of casuarinas and laid the foundation for expanded propagation and application of C.glauca. The results were showed as follows: hormone of ABT-1 in concentration of 100 mg·L-1was the best treatment in rooting ability of C.glauca, the rooting rate was 90%. There are very significant differences rooting ability within provenances, and genetic factor exerts more influences on rooting ability than environment factor,indicated that there is immense potential for genetic improvement of rooting ability; Seven provenances of C.glauca were ranked in rooting ability according to subordinate function values as follows: 13128＞13146＞13142＞13144＞13139＞13143＞13141,the rooting rate range was from 70% to 100%.

Casuarina glauca; provenance; water-culture; rooting ability; genetic variation

S723.1+32.1

A

1673-923X(2016)08-0049-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.08.010

2015-12-29

广东省林业科技创新项目（2014KJCX017）；“十二五”林业科技支撑计划专项（2012BAD01B0603）；国家自然科学基金项目（31470634）

付 甜，硕士研究生

徐刚标，教授，博导；E-mail：gangbiaoxu@163.com

付 甜，张 勇，仲崇禄，等. 粗枝木麻黄种源水培生根能力及遗传变异研究 [J].中南林业科技大学学报，2016, 36(8):49-52, 71.

[本文编校：文凤鸣]