基质与激素对茵芋扦插苗萌芽效应研究

郑天汉,张志才,李 勇,郑雪燕,刘 诚,兰思仁

(1.福建林业厅,福建 福州350003;2.福建洋口国有林场;3.福建林业勘察设计院;4.福建农林大学)

基质与激素对茵芋扦插苗萌芽效应研究

郑天汉1,张志才1,李 勇2,郑雪燕2,刘 诚3,兰思仁4∗

(1.福建林业厅,福建 福州350003;2.福建洋口国有林场;3.福建林业勘察设计院;4.福建农林大学)

由于茵芋野生种质十分稀缺,生产上采取快繁技术培育苗木时,扦插繁植受限于穗条紧缺,组培繁植受限于以芽为主的外植体材料紧缺。为解决茵芋繁植材料问题,本课题采用16种基质类型、5种激素类型及7种浓度水平进行分组试验。探明了珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)配制的混合基质对萌芽促进效果最优、萌芽率达到65.69%,其他依次为珍珠岩＋泥炭(6:4)、珍珠岩＋泥炭＋红心土(3:4:3)、珍珠岩＋泥炭(4:6)、珍珠岩＋河沙(4:6)、泥炭等。摸清5种植物生长素对茵芋扦插苗萌芽促进作用的强弱程度为IAA＋NAA＞IBA＞IBA＋NAA＞NAA＞IAA＞清水对照,而且萌芽率与成活率二者之间呈反规律现象,即萌芽促进作用若强、生根成活作用就弱;发现IAA对茵芋萌芽没有浓度效应,且它与清水对照一样对萌芽促进作用较弱;发现混合激素明显优于单项激素,而且IAA＋NAA(1:1)在(400＋400)mg·L－1浓度水平下对茵芋萌芽促进效应最突出;IBA在1200mg·L－1的浓度水平下对茵芋萌芽促进效应最突出。提出3个促进茵芋萌芽方案:最优方案为珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)的混合基质,配合使用浓度为(400＋400)mg·L－1的IAA＋NAA(1:1)混合激素;次优方案为珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)混合基质,配合实施浓度为1200mg·L－1的IBA激素;方案三为珍珠岩＋泥炭(6:4)混合基质,浓度为(1200＋1200)mg·L－1的IBA＋NAA(1:1)混合激素。

茵芋;基质;激素;扦插苗;萌芽效应

茵芋(Skimmia reevesianaFort)属芸香科(Rutaceae)茵芋属(SkimmiaThunb.)植物,多年生小灌木,树高0.4～1.0m。中国、日本、菲律宾等均有茵芋原生分布,通常生长在海拔1200－2600 m地带。中国东南沿海各省、台湾、湖南、湖北、广西、贵州、云南以及西藏喜马拉雅山等有原生分布[1]。茵芋秋冬季节红果满枝,久留不落,观花、观果、闻香等观赏效果极佳的园林景观植物,宜盘景栽培。茵芋为中国传统药用植物,主治风湿痹痛、四肢挛急、两足软弱[2－4]。无性繁殖具有培育周期短、繁殖系数高、保留母本遗传性状等优点,特别是茵芋的原生分布极少、种质资源十分稀缺,无性繁殖意义大。本试验发现不同基质、激素及其浓度类型对茵芋扦插苗的芽萌发和增殖具有显著影响,相关文献检索也未见基质和激素对茵芋扦插苗的芽萌发和增殖研究报道,本文对此进行了总结与分析,期望为茵芋无性繁殖提供丰富的穗条或外植体材料,以及为精致栽培、品种开发、生长节律调控等提供技术支撑[5－9]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在福建省顺昌洋口国有林场,经度117°53′纬度26°50′,海拔230－300m,年平均气温18.5℃,1月均温6～15℃,7月均温24～35℃,极端最低温－6.8℃,极端最高温40.3℃,无霜期280天。扦插圃地设在棚高2.5m的钢构大棚内,棚顶覆盖一层透光率70%遮阳网。

1.2 供试材料

试验穗条为福建省洋口国有林场培育的3年生茵芋当年生嫩枝。本试验采用的泥炭基质是以杉木皮为基本原料制作,其养份含量:纤维含量49.55g·kg－1,p H 值4.68,粗灰分159.3g·kg－1,有机质82.36g·kg－1,总腐植酸379.8g·kg－1,全氮3.29 g·kg－1,全磷0.72g·kg－1,全钾3.85g·kg－1,干密度0.22kg·m－3。泥炭基质经人工数次混合搅拌均匀,过孔径1cm×1cm网筛。

1.3 试验设计

试验采用基质类型、激素类型、激素浓度的3因素分组试验,分组配置见表1。其中,基质类型(A)是以珍珠岩、泥炭、红心土、河沙为基础材料,按照100%、4:6、6:4、3:4:3四种基质比例(B)配制16种类型,分别为珍珠岩(A1)、泥炭(A2)、红心土(A3)、河沙(A4)、泥炭＋河沙(4:6)(A5)、泥炭＋河沙(6:4)(A6)、泥炭＋红心土(4:6)(A7)、泥炭＋红心土(6:4)(A8)、珍珠岩＋泥炭(4:6)(A9)、珍珠岩＋泥炭(6:4)(A10)、珍珠岩＋河沙(4:6)(A11)、珍珠岩＋河沙(6:4)(A12)、珍珠岩＋红心土(4:6)(A13)、珍珠岩＋红心土(6:4)(A14)、珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)(A15)、珍珠岩＋泥炭＋红心土(3:4:3)(A16);其他5种激素类型及其浓度详见表1。扦插前2d,将基质浇透水,开始扦插前1d用0.1%的高锰酸钾消毒基质,扦插前2h再用1000倍液的多菌灵消毒1次。每处理扦穗50条,无重复试验。穗条浸泡清水后再浸泡激素溶液,穗条基部浸泡时间5s。

表1 茵芋扦插试验分组设计

1.4 统计分析

2015年9月18日实施扦插,2015年12月21日调查。试验数据采用Excel2003进行统计,Q检验法比较试验效应。

2 结果与分析

2.1 基质与激素试验效应的方差分析

不同基质配比类型、不同激素及其浓度水平对茵芋扦插苗萌芽的影响效应详见表2,即16种基质类型之间的差异极显著,5种激素类型之间的差异极显著,激素浓度之间的差异达到显著水平,基质与激素、基质与浓度的交互作用差异不显著。5种激素类型在不同浓度处理间,C2:IAA＋NAA在不同浓度处理间的差异极显著,C3:IBA在不同浓度处理间的差异极显著,C1、C3、C5在不同浓度处理间的差异不显著。试验表明,基质配比类型、激素及其浓度水平是影响茵芋扦插苗萌芽的重要因子。虽然基质类型、激素及其浓度水平之间的方差分析差异显著或极显著,但是某些水平间十分显著的差异往往掩盖某些水平之间的差异不显著。为此,本研究采用Q检验法,分别对基质类型、激素及其浓度水平进行了多重比较。

表2 茵芋扦插苗萌芽效应方差分析

2.2 不同基质类型对茵芋萌芽的影响

图1可见,16种基质类型对茵芋扦插苗萌芽影响效应明显。其中,基质A15对茵芋芽的促萌效应最显著,与促萌效应最弱的A1相比较,萌芽率比增348.7%。16种基质促萌效应的多重比较结果见表3,A15、A10、A16、A9、A11、A2等6种基质的扦插苗萌芽率较 高,依次为 65.69%、48.17%、46.70%、46.47%、45.34%、44.98%;A1、A4、A3等基质的扦插苗萌芽率明显较低,依次为 14.64%、17.31%、18.43%,A1、A4、A3与其他13种基质类型的多重比较都达到极显著差异。由于A1、A4、A3基质为珍珠岩、河沙、红心土,说明扦插成活后基质中适量养分有利于改善扦穗的营养供给,从而促进茵芋的萌芽生长。另外,由 A15、A10、A16、A9、A11、A2等6种基质的配制组成可见,泥炭对促进茵芋萌芽的作用较突出,红心土加大了扦插基质的粘性,降低了扦插基质的疏松透水透气性能,既不利插穗生根成活,也不利萌芽生长。由此可见,泥炭是影响茵芋萌芽发育的主要因素,这对茵芋栽培中科学配制培养基质具有重要的指导意义。

图1:不同基质类型对茵芋扦插苗萌芽影响

表3 16种扦插基质对茵芋扦插苗萌芽效应的多重比较

续表3

2.3 不同激素类型对茵芋萌芽的影响

5种激素类型方差分析结果差异极显著,表明不同激素类型对茵芋扦插苗萌芽影响差异大,图2明显体现了不同激素对茵芋扦插苗萌芽影响效果:激素C1、C2、C3的促进作用明显地优于 C4、C5;C3即IBA在16中基质中的促进作用普遍较好,而且IBA在基质A15中的促进效果最优,不同激素处理中萌芽率最低为A4中的C1处理,则最优处理的萌芽率(87.5%)是最低处理萌芽率(3.57%)的23.5倍。5种激素对茵芋促萌效应的多重比较结果详见表4,激素促萌效应为C2＞C3＞C1＞C5＞C4。其中,C2即IAA＋NAA(1:1)的混合激素对茵芋萌芽发育的影响效果,显著地优于C4、C5、C1、C3的影响效果,激素C4、C5、C1、C3两两之间对茵芋萌芽发育的影响效果差异却不显著。

激素类型试验结果说明:

①科学施用外源激素类型,能改善茵芋内源激素含量,从而促进茵芋植株芽器官的生长发育。

②C4即IAA和C5即NAA对茵芋扦插苗萌芽促进效应较弱的两种激素类型,组合成C2即IAA＋NAA(1:1)的混合激素,对茵芋促萌效果却最优,表明IAA和NAA按1:1配制的混合激素具有明显的促萌效果。

③C1是由IBA＋NAA按1:1配制的混合激素,同样也具有一定的混合效应,但混合效应略逊色于C2的混合效应。

④C3即IBA的促萌效应优于C1,也突显了IBA对茵芋促萌的重要作用。

⑤5种激素对茵芋扦插苗萌芽影响的强弱程度表现为C2＞C3＞C1＞C5＞C4,但是对扦插成活率的影响则表现为C4＞C2＞C1＞C3＞C5,二者呈反规律状态,即萌芽促进作用若强、生根成活促进作用就弱。此现象表明,在茵芋栽培过程中应根据生长发育阶段特点施用激素,促进茵芋芽分化与发育时则宜施用IAA＋NAA(1:1)混合激素或IBA激素,促进茵芋生根成活时则适宜施用IAA激素。

图2:不同激素对茵芋扦插苗萌芽率效应

表4 不同激素处理对萌芽生长的多重比较结果

2.4 不同激素浓度对茵芋萌芽的影响

5种激素类型的不同浓度水平对茵芋扦插苗萌芽影响效应详见图3,所有处理的茵芋萌芽率都明显高于清水对照(28.12%),说明本试验所采用的IBA＋NAA、IAA＋NAA、IBA、IAA、NAA等5种植物生长素都对茵芋萌芽具有促进作用。方差分析显示,不同激素浓度水平对茵芋促萌具有显著差异,表5的Q检验和多重比较结果可见,不同激素浓度水平仅D2、D3与Dck比较达到显著差异,其他浓度水平间多重比较不显著。说明(800＋800)mg·L－1、(1200＋1200)mg·L－1的两种浓度对茵芋促萌具有显著作用。

虽然5种激素类型的不同浓度水平都对茵芋萌芽具有促进作用。但是,相同激素类型在不同浓度水平下具有明显差异(详见表2):激素C2、C3的不同浓度水平呈现极显著差异,激素C1、C5、C4的不同浓度水平差异不显著。其中,C2:IAA＋NAA(1:1)在(400＋400)mg·L－1、(800＋800)mg·L－1、(1200＋1200)mg·L－1、清水对照等4种浓度水平中,茵芋平均萌芽率 分别为 54.87%、49.45%、43.39%、28.12%,即(400＋400)mg·L－1浓度对茵芋萌芽促进的效应最突出,萌芽率是清水对照的1.95倍;C3:IBA在400mg·L－1、800mg·L－1、1200 mg·L－10、清水对照等4种浓度水平中,茵芋平均萌芽率分别为 46.90% 、33.75% 、54.28% 和 28.12%,1200 mg·L－1浓度水平下茵芋萌芽率是清水对照的1.93倍,即IBA激素在1200mg·L－1浓度处理中对茵芋萌芽促进的效应最突出。

进一步分析不同激素类型及其浓度水平的萌芽促进效应可以发现,激素C4即IAA在400 mg·L－1、800 mg·L－1、1200 mg·L－1、清水对照等4种浓度水平中,茵芋萌芽率分别为25.53%、29.87%、29.8%和28.12%,即IAA 在不同浓度水平间对茵芋萌芽率几乎没有影响,说明IAA与清水对照一样对茵芋萌芽率几乎没有促进作用;同时,NAA的不同浓度水平的茵芋萌芽率分别为43.57%、39.57%、34.86%、28.12%,说明 NAA 与清水对照一样对茵芋萌芽率的促进作用较小。由此可见,激素C2对萌芽发挥促进作用,主要来源于IAA＋NAA的组合效果。同理,激素C1对萌芽的促进效应,一方面是来源于IBA,另一方面是来源IBA＋NAA的组合效果。

图3 不同激素浓度对茵芋扦插苗的萌芽效应

表5 不同激素浓度对扦插苗萌芽效应多重比较

续表5

3 小结与讨论

基质配比、激素及其浓度是影响茵芋萌芽的重要因子。基质配比、激素及其浓度水平对茵芋萌芽促进作用的差异明显,16种基质类型之间的差异极显著,5种激素类型之间的差异极显著,激素浓度之间的差异达到显著水平,基质与激素、基质与浓度的交互作用差异不显著。选择最宜基质类型、激素及其浓度,对茵芋促萌具有重要意义。

在基质配比类型中,珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)配制的混合基质对萌芽促进效果最优、萌芽率达到65.69%,其他依次为珍珠岩＋泥炭(6:4)、珍珠岩＋泥炭＋红心土(3:4:3)、珍珠岩＋泥炭(4:6)、珍珠岩＋河沙(4:6)、泥炭等6种基质。珍珠岩、河沙、红心土基质,由于其营养成分低,萌芽率也低,说明扦插成活后基质中适量养分有利于改善扦穗的营养供给,从而促进茵芋的萌芽生长。另外,泥炭对促进茵芋萌芽促进作用明显,红心土降低了扦插基质的疏松透水透气性能,既不利插穗生根成活,也不利萌芽生长。

IBA＋NAA、IAA＋NAA、IBA、IAA、NAA 等5种植物生长素对茵芋扦插苗萌芽都具有促进作用,特别与清水对照的差异极为明显。

激素试验表明:

①科学施用外源激素类型,能改善茵芋内源激素含量,从而促进茵芋植株芽器官的生长发育。激素处理以IAA＋NAA(1:1)的促萌效应最突出。

②IAA和NAA虽然对茵芋扦插苗萌芽促进效应较弱,但是,IAA和NAA按1:1配制的混合激素对茵芋促萌效果却最优,说明不同激素的合理配比具有显著的综合效应。

③5种激素对茵芋扦插苗萌芽影响的强弱程度表现为C2＞C3＞C1＞C5＞C4,但是对扦插成活率的影响则表现为C4＞C2＞C1＞C3＞C5,二者基本呈反规律状态,即萌芽促进作用若强、生根成活促进作用就弱。说明在茵芋栽培过程中应根据生长发育阶段特点施用激素,促进茵芋芽分化与发育时则宜施用IAA＋NAA(1:1)混合激素或IBA激素,促进茵芋生根成活时则适宜施用IAA激素。

5种植物生长素的不同浓度水平中,所有处理的茵芋萌芽率都明显高于清水对照。其中,IAA＋NAA(1:1)在(400＋400)mg·L－1浓度水平下的促进效应最突出,萌芽率是清水对照的1.95倍;激素IBA在1200mg·L－1的浓度水平下对茵芋萌芽促进的效应最突出,萌芽率是清水对照的1.93倍。激素IAA没有浓度效应,它与清水对照一样对茵芋萌芽几乎没有促进作用;NAA与清水对照比较则具有一定的萌芽促进作用,但是浓度效应不明显。

促进茵芋扦插苗萌芽的最优组合为:珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)混合基质,IAA＋NAA混合激素按1:1配制为(400＋400)mg·L－1的浓度施用。

在基质与激素、基质与激素浓度的交互作用虽然未达显著程度,但是,每一种处理都不是孤立的,基质配比、激素及其浓度水平等对茵芋萌芽必然存在着一定程度的交互作用。所以,茵芋萌芽促进方案不能仅仅依据单个处理因素的分析结果进行简单的组合,可根据基质配比的变化相应地调整激素类型及其浓度水平。据此,本研究除了推荐上述最优方案作为第一方案之外,为生产上就地取材和降低生产成本,以及根据不同基质条件确定茵芋促萌优化方案,另外推荐2组促萌方案以资应用。方案二:珍珠岩＋泥炭＋河沙(3:4:3)混合基质,配合实施浓度为1200mg·L－1的IBA激素;方案三:珍珠岩＋泥炭(6:4)混合基质,浓度为(1200＋1200)mg·L－1的IBA＋NAA(1:1)混合激素。

由结果可知,不同激素类型对茵芋促萌作用具有明显的差异,因此,建议生产上应根据茵芋不同发育阶段的培养目标,科学制定技术措施和合理施用外源激素。例如,本试验所采用的生长素类激素IAA＋NAA(1:1)不仅对茵芋萌芽促进具有显著作用,而且对茵芋其他器官的发育没有负向影响;但是,本课题另一组以缩节胺、赤霉素、6－苄氨基嘌呤、乙烯利、多效唑等激素类型的促萌试验结果显示,虽然它们对茵芋萌芽都具有明显的促进作用,然而缩节胺却抑制了茵芋叶片的生长,导致部分参试茵芋植株叶片出现明显缩小和叶色转为深绿色的变异,对营养生长发生明显的延缓作用,从而抑制茵芋的营养生长。由此可见,在茵芋萌芽发育阶段适宜使用IAA＋NAA(1:1)激素,不宜使用缩节胺,二者也不宜混合使用;当茵芋营养生长达到预期目标后,则适宜使用缩节胺以便控制营养生长,促进花序和果实的发育。

茵芋为雌雄异株植物,实生苗的雌雄株分化比例为11.2:88.8,茵芋扦插繁殖成苗率高、扦插周期较短、繁殖系数高,而且能够延续雌、雄株分化特性及其他遗传性状。因此,本文的芽增殖研究,对培育景观价值更佳、经济价值更高的雌株茵芋具有重要意义。

鉴于不同内源激素直接受制于植物遗传控制影响、植株器官的影响、植物生长发育节律的影响、穗条发育年度及其质量、以及外部生态环境的影响等,生产上应注意根据实际情况进一步优化促萌方案,以便实现效率与效益兼优。

[1]黄成就.中国植物志[Z].科学出版社,第34卷第2分册:芸香科,1997:110.

[2]常志青,等.茵芋碱的镇痛、解痉和镇静作用[J].中国药理学报,1982,3(3):163.

[3]常志青,等.茵芋碱对小鼠、大鼠和猴无身体依赖性[J].中国药理学报1982,3(4):223.

[4]张洪杰,张明哲.多脉茵芋化学成分的研究[J].北京大学学报(自然科学版),1997,33(6):720－723.

[5]刘振华,于延冲,向凤宁.生长素响应因子与植物的生长发育[J].遗传,2011,33(12):1 335－1 346.

[6]王玉祥,昌冲,陈述明.外源激素IAA、GA3、NAA对苜蓿开花结实及种子特性的影响[J].中国农学通报,2015,3l(14):1－7.

[7]张薇,王文俊,李莲芳,等.施肥及喷施B－Y2和IBA对云南松苗木芽萌发和穗条产量的影响[J].西南林业大学学报,2015,35(6):66－71.

[8]孟艳琼,李仁杰,伊兴凯,等.红星茵芋离体花梗腋芽诱导及丛生芽增殖研究[J].中国农学通报,2007,23(l1):81－84.

[9]陈奶莲,汪攀,吴鹏飞,等.匀强电场对杉木外植体芽诱导的影响[J].森林与环境学报,2015,35(1):13—18.

Matrix and hormone effect on cutting seedlings sprout ofSkimmia reevesianaFort.

ZHENG Tianhan1,ZHANG Zhicai1,LI Yong2,ZHENG Xueyan2,LIU Cheng3,LAN Siren4∗
(1.Fujian Forestry Department,Fuzhou 350003,PR China;2.Fujian Yangkou State－owned Woodland;3.Fujian Forestry Survey and Design Institute;4.Fujian Agriculture and Forestry University)

SinceSkimmia reevesianawild species are scarce,rapid propagation techniques are used to cultivate seedlings.However,cutting propagation is limited by the shortage of cuttings,tissue culture propagation is limited by the lack of explants(mainly buds).To solve the problem of breeding materials and germination promoting technology,this study used 16 kinds of matrix,5 types of hormone and 7 levels of concentration as grouping tests.Types of matrix ration were considered as the main factor,each type was one experiment with different hormone and different levels of concentration.As a result,the mix medium of perlite,peat and river sand(3:4:3)showed a best effect,where germination rate was 65.69%,followed by perlite and peat(6:4),perlite,peat and red subsoil(3:4:3),perlite and peat(4:6),perlite and river sand(4:6),peat,et al.What’s more,five kinds of auxin made different effects on cutting seedlings sprout of skimmia.The result as follows:IAA ＋NAA＞IBA＞IBA＋NAA＞NAA＞IAA＞water control.Germination rate and survival rate had an inverse relationship.In other words,if germination promoting effect was strong,then root survival was weak,and vice versa.IAA had no concentration effect andwas as weak as water control on sprouting.In addition,mixed hormone was better than single one.IAA and NAA(1:1)at(400 and 400)mg·L－1or IBA at 1200mg·L－1saw the most prominent outcome on germination.Finally,three schemes were put forward in superior order:(1)the mix medium of perlite,peat and river sand(3:4:3),with IAA and NAA(1:1)at(400 and 400)mg·L－1;(2)the same matrix ration as(1),with IBA at 1200mg·L－1;(3)the mix medium of perlite and peat(6:4),with IBA and NAA(1:1)at(1200 and 1200)mg·L－1.

Skimmia reevesianaFort.;matrix,hormone;cutting seedlings;sprout effect

S615

A

1002－2724(2016)05－0023－06

2016－07－18

福建省科技项目《景观植物茵芋繁殖技术研究》(闽林科[2014]2号)和闽林计财[2014]97号。

郑天汉(1965－),男,高级工程师,高级经济师。研究方向:森林培育.Email:2380818851＠qq.com。

∗通讯作者:兰思仁(1963－),男,教授,博士生导师.研究方向:森林景观.Email:lsr 9636＠163.com。