激素处理对北美香柏扦插繁殖及相关氧化酶活性的影响

姚锐+王义强 谭益民 黄瑞春 米小琴

摘要：为了研究提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的方法及氧化酶活性对其生根的影响，以半木质化北美香柏Green Giant插穗為材料，使用激素ABT生根粉、K-IBA（3-吲哚丁酸钾盐）、K-NAA（萘乙酸钾盐）进行处理，激素质量浓度分别设置为2、6、10 g/L，处理时间分别为5、15、25 s，采用正交试验设计，寻求插穗最优生根组合。使用6 g/L K-IBA处理Green Giant插穗15 s，以清水处理作对照，研究不定根形成过程中过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的动态变化。扦插繁殖正交试验结果表明，6 g/L K-IBA处理插穗5 s，其生根率高达91.67%，平均生根数为17.53条，平均根长达到5.01 cm；正交试验极差分析及多重比较结果表明，6 g/L K-IBA [JP2]处理插穗15 s为北美香柏扦插生根最优组合方案。生根过程中氧化酶活性变化分析结果表明，在POD、PPO活性峰值和IAAO活性谷值时期，伴随不定根起始，说明高活性的POD、PPO和低活性的IAAO共同促进了不定根的形成。[JP]

关键词：北美香柏；扦插；生根；氧化酶活性；3-吲哚丁酸钾盐（K-IBA）；萘乙酸钾盐（K-NAA）

中图分类号： S723.1+32文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）11-0097-05[HS）][HT9.SS]

北美香柏，别称北部白雪松、侧柏，其枝叶分布紧凑，树冠尖而狭窄，树高5～15 m，是一种主产于美国北部地区的针叶树种。现代临床医学研究表明，北美香柏乙醇提取物具有抗真菌、抗呼吸道合胞体病毒、抗癌细胞增殖、抑制癌细胞转移、提高人体免疫力等多种药理活性[1]。此外，北美香柏材质密度低，稳定性强，耐腐蚀，抗白蚁，是制作家具、木瓦、栅栏、桥梁的上等材料[2]。北美香柏因其潜在的巨大的药用价值和经济价值而受到各界人士的青睐，据林业调查统计，近年来，仅在北美安大略湖、新西兰等地，北美香柏年均采伐量就高达350 000 m3[3]。面对北美香柏种质资源日渐匮乏的紧迫局势，提高北美香柏繁殖率尤为重要。

既能保持北美香柏优良遗传特性，又能缩短育苗周期的扦插技术是快速提高北美香柏繁殖率的首选途径。扦插成活率主要由生根率决定，而外源施加植物激素是快速提高生根率的常用手段。关于植物激素在北美香柏扦插育苗上的应用，研究者做过相关试验，表明恰当种类激素和适宜的用量，可显著提高成活率。目前，北美香柏的扦插研究中激素处理多采用低浓度浸泡法，缺少对激素种类、激素质量浓度、激素作用时间3因子组合生根效果的筛选，这也可能是导致北美香柏扦插繁殖进展缓慢的原因之一[4-5]。

植物扦插繁殖技术会受到生根机制理论的制约，因此对扦插生根机制的深入研究才能更快地提高北美香柏扦插生根率。植物生根是集物质代谢、能量代谢、形态建立为一体的多向发育过程。已有大量研究表明，根原基的发生伴随着氧化酶活性的变化。过氧化物酶（POD）参与生长素（IAA）、酚类的氧化分解以及细胞壁木质素合成等生理过程[6-8]。有研究发现，生根能力强的葡萄Ramsey插穗POD活性也较高[9]。吲哚乙酸氧化酶（IAAO）通常被认为是POD的同源异构体，其主要功能是氧化脱羧IAA[10]。Güne研究发现，在酚类化合物存在时，IAA氧化产物可促进根原基的形成[11]。Husen发现，激素处理插穗IAAO活性显著高于未经激素处理插穗[12]。多酚氧化酶（PPO）是一种广泛分布植物中、催化酚氧化的核编码含铜酶，它直接调节酚类的合成来影响细胞的分裂、分化以及根原基的发育[13-15]。在葡萄、山茶的不定根诱导期，PPO活性有上升趋势[13-14]。易生根的波斯胡桃 Sunland 在不定根发育过程中，显示较高的PPO活性[15]。

本研究采用不同激素处理的正交试验设计，以期找到提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的最优组合方案。通过测定清水处理和最优组合处理插穗生根不同时期POD、IAAO、PPO活性，分析其变化规律，并进行对比分析，从而研究北美香柏扦插生根机制。

1材料和方法

1.1材料及处理

2015年3月8日于湖南省湘西州森林生态研究试验站北美香柏实验基地采集2年生北美香柏Green Giant母树上的半木质化、8～10 cm插穗。采集完成后，将插穗基部靠齐，并用细绳系成捆状，基部朝下放入盛有少量清水的塑料袋中，并置于阴暗处保存。选用V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1作基质，扦插前使用代森锌可湿性粉剂与基质土壤混合，加薄膜覆盖2～3 d。扦插当天，将基质装入5 cm×6 cm×7 cm无纺布棉袋中，并置于20孔穴盘上。插前，保留3～4张幼嫩叶芽，剪去基部老叶，并用皮筋包扎成20株/捆。使用激素溶液处理插穗时，注意确保插穗基部以下1 cm处完全浸入溶液中，使用秒表准确记录处理时间，处理完毕后，将插穗置于滤纸上晾干，随后将其轻轻插入基质中。基质土壤购自长沙市红星花卉市场，植物激素购自Sigma试剂公司，扦插基地设在中南林业科技大学西苑苗圃温室大棚中。

1.2试验设计

扦插材料为半木质化的北美香柏Green Giant插穗，在前期大量单因素试验基础上，进行激素种类、激素浓度、作用时间的3因素3水平扦插正交试验，共有9种组合处理，每组扦插20株插穗，进行3次重复试验，共扦插540株插穗，扦插基质为泥炭土、河沙，配方为V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1，具体方案见表1。以6 g/L K-IBA处理15 s（正交试验最佳组合），并以清水处理作对照，插后每隔12 d，对扦插材料进行采集，以测定氧化酶活性。

1.3插后管理

光照管理：采用带有遮阳的塑料棚覆盖的沙床，扦插后，每天10：00覆盖遮阳网，17：00揭开。水分管理：扦插当天，立即对插床灌1次透水，在插床上方安装喷雾设施，喷雾频率为2～3次/d。夏季高温时期，及时打开棚内风机、湿帘，使插床及周围环境湿度保持在85%以上，温度控制在18～27 ℃。