木本植物的无性繁殖方法

2018-03-23高燕张婷奉树成

现代农业科技 2018年4期

高燕张婷奉树成

摘要无性生殖是木本植物繁殖必不可少的一种方法。本文介绍了扦插繁殖、分株繁殖、嫁接繁殖和组织培养等木本植物无性繁殖技术，分别阐述了其特点和方法，并总结了木本植物无性繁殖的重要性和发展趋势，以期为木本植物的无性繁殖提供参考。

关键词木本植物；无性繁殖；方法；进展

中图分类号 S723.132 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2018）04-0129-02

木本植物繁殖包括有性生殖和无性生殖2种方式。有性生殖是经过两性生殖细胞融合，由合子发育成为新个体。通过种子繁衍后代是最经典的有性生殖方法，因而有性生殖又被称为种子繁殖。无性生殖是由母体直接产生新个体，包括压条、扦插、嫁接、分株和组织培养5种方法，其中后4种方法是常用的木本植物无性生殖方法。有性生殖和无性生殖最大的区别在于是否经过两性生殖细胞的融合。不同生殖方式产生的后代具有一定差异。种子发芽形成的木本植株具有优良的根系，后代遗传物质来自于2个亲本，具有更大的生活力和变异性。有性生殖基因组合的广泛变异能增加子代适应自然选择的能力，而且有性生殖的物种在生命周期内都存在二倍体阶段，这个阶段让每个基因都有了备份。在此过程中存在的基因突变产生了能够具有新功能的基因，正是这样才能保证物种基因组的不断丰富。当然，有性生殖也存在很多缺陷，例如种子繁殖周期长，因而需要考虑季节因素，否则不容易保持原品种的优良特征。

当优良木本植物不结实，或种子萌发率低，但希望保留母本的优良性状时，可以采用无性繁殖的方法。美国惠好公司利用扦插技术进行火炬松无性系繁殖造林，我国从20世纪70年代开始就开展了对杨树、白榆、桉树、刺槐、杉木、木麻黄、楸树、池杉、水杉、湿地松、油桐、油茶、泡桐和柳树等树种的无性系选育研究[1]。

1 扦插繁殖

扦插，又称插条，是无性繁殖中非常重要的一种方法。顾名思义，扦插就是利用植物各个生长部位作为插穗插在基质中，经过一段时间长出新根、新叶和新芽，形成独立个体。目前用得较多的植物生长部位包括茎、叶、芽等。

1.1 扦插方法

1.1.1 枝插。以枝条为起始材料的扦插方法即为枝插。这是最常用的一种扦插方法，包括嫩枝扦插和硬枝扦插[2]。嫩枝扦插是利用未形成木质化或木质化程度不高的部分作为插穗进行扦插。嫩枝部分的细胞分化和分生能力旺盛，因而植株成活率较高。木本植物中很多植物都采用这种无性繁殖的方法。桉树是我国南方应用得很多的速生树种，20世纪80—90年代桉树组培苗嫩枝扦插技术已发展成熟并得到推广[3]。卫矛科卫矛属的常绿阔叶树种“北海道”黄杨采用一年生枝条进行扦插，发现4个芽的扦插苗明显优于1个或者2个芽[4]。硬枝扦插是用完全木质化的枝条扦插。一般硬枝扦插的成活率不如嫩枝扦插，因為硬枝细胞分化和分裂能力不如嫩枝。硬枝扦插需要利用生长素打破抑制，促进生根，提高成活率。

1.1.2 叶插。一些木本植物叶片上可以形成不定芽及不定根，可以以叶片为起始材料进行叶插。山茶的叶插法有较多文献报道，本实验室用叶插法获得了大量山茶苗。杉木叶插法的应用较多，春季、夏季、秋季均可实施叶插，但春插出芽率高，夏插需要精细管理。

1.1.3 芽插。1983年田学良[5]在对金桂树单芽扦插的试验中获得良好效果。茶花芽插常采用1叶1芽的方法，可以在春季2—3月和夏季5—6月进行。另外，月季、石楠、杉木、白贝壳杉等均可通过芽插方法实现繁殖。

1.1.4 根插。木本植物根部有形成不定根的能力时可以实现根插繁殖。腊梅、泡桐、猕猴桃、速生杨、枣树等可用此方法[6]。根插一般在冬季或初春进行，此时根部经过一个冬季营养物质的积累，有利于根插繁殖。楸树在收集根穗后进行沙藏催芽，可比传统方式埋根育苗提早出苗[7]。

1.2 扦插影响因素

1.2.1 环境条件。扦插的外界影响因素包括光照、水、温度、气候、基质等。糙叶杜鹃扦插过程中采用全光间歇喷雾插床进行扦插，以半木质化5～10 cm的茎段保留2～3片叶为插穗，每片叶仅保留1/3叶片以减少叶面蒸腾。基质采用泥炭、珍珠岩，两者比例为1∶3（体积比）。温度保持（25±2）℃，湿度保持在90%以上[8]。全光间歇喷雾插床可以控制插条水分的吸收和蒸腾，叶面温度和生根温度较好地解决了扦插难题[3]。扦插初期的光照情况根据植物种类的不同而有差异。扦插初期一般会进行遮荫处理，但炮仗花在全光照下扦插与其他遮荫情况相比更有利于生根[9]。

对于同一个物种，春季扦插成活率一般比冬季扦插高，这是因为冬季温度偏低，部分树种进入休眠，细胞难以分裂，故难生根。适宜的温度可以影响插穗酶活性，进而影响插穗呼吸和代谢。北海道黄杨春季扦插与冬季扦插相比，生根率变化不大，但春季扦插生根数量和生根长度明显优于冬季，冬季不利于插穗愈伤组织形成和根的发育[4]。但也有少数树种具有特殊性，例如乐昌含笑和深山含笑夏季和秋季扦插生根率高于春季[10]。

土壤质地影响扦插基质的水分、温度、pH值和通气情况。土壤质地疏松、透气好、氧气供应充足，插穗伤口容易愈合。扦插的基质要求通风、透气又保湿。常用基质包括珍珠岩、蛭石、石英砂、泥炭、河沙等。茶花扦插的基质采用黄心土和细沙的混合物，一般用90%黄心土和10%细沙混合，生根率可达96%，略高于纯黄心土基质；但再加大细沙的比例生根率会大幅度下降[11]。因此，添加适量的细沙可以增加孔隙度，达到通气透水的目的；而过量的细沙会导致保湿能力下降，生根率降低。

1.2.2 插穗生理状态。扦插内部影响因素包括木本植物自身、接穗年龄、母株年龄、采穗位置等。木本植物自身的遗传差异对无性繁殖的影响也很大。不同植物种类即使采用相同的扦插方法，效果也千差万别，即使是同一种植物不同种源也存在很大差异。季孔庶等[12]认为，不同种源、家系或无性系的马尾松之间扦插生根率存在明显差异。楸树扦插研究中有类似结论[13]。

扦插存在年龄效应，包括母株年龄和插穗年龄。随着年龄的增长，细胞再生能力下降，扦插生根能力减弱，苗木存活率下降。插穗规格也对扦插效果有较大的影响。在胡颓子扦插试验中发现，粗度5 mm和6 mm的长叶胡颓子插穗具有最高的成活率，比其粗或者细的成活率均不如5 mm和6 mm的成活率，考虑原因可能与木质化程度、内源激素分泌、细胞分生能力有关[14]。在对水曲柳的研究中发现，选用一年生实生苗插穗的平均生根率为83.0%，二年生的降为10.5%，三年生及以上的则完全不能生根[15]。

接穗位置的差异对扦插生根也有影响。沈海龙等[15]研究水曲柳采条部位的差异对扦插的影响，以二年生实生苗梢部、中部和基部3个不同部位做插穗进行比较，发现梢部平均生根率仅为4.8%，而中部和根部可分别达到15.2%和14.0%。

1.3 激素处理

NAA、IBA、IAA、ABT生根粉是应用较多的几种激素。适当浓度激素对接穗生根有促进作用，过高和过低都会有不良影响。本实验室在进行山茶的单芽扦插中用NAA 100 mg/L速蘸处理下切口，成活率超过90%。张颖[16]对秤锤树的硬枝及嫩枝扦插中发现，IBA与NAA对插穗不定根诱导及生长发育有正交互叠加作用，NAA∶IBA=1∶1等量混合使用的效果明显优于NAA或IBA单独使用的效果。

2 分株繁殖

分株繁殖一般适宜在春季植株尚未萌动或者秋季落叶后进行。牡丹的分株繁殖一般在秋季9月至11月初植株根系养分充足的情况下进行，选择生长健壮的母株（4～6年）去除地上部分的枯枝、病枝，连根挖起，尽量减少翻挖过程中对植株的伤害。抖落根系覆土后，用工具掰开根系，要求每个分株都有根和带芽枝条。分株后回种入土，注意根系舒展，压实土壤，并在回种完成后浇水。牡丹肉质根喜肥，注意要向土壤中施加肥料。分株在木本植物少量繁殖时常有应用，但由于木本母株数量限制，大量繁殖需求时应用较少。

3 嫁接繁殖

嫁接是将木本植物的一部分（例如芽或者枝）接到另一个木本植物的根或者茎上，形成独立成活的新植株的一种繁殖方法。嫁接方法在很多木本植物中都有应用，例如五针松、龙柏、杜鹃、腊梅、丁香、樱花等。嫁接包括根接、枝接和芽接。其中，应用最多的是枝接和芽接。

3.1 枝接

以枝条作为接穗连接到砧木上的一种繁殖方法。枝接方法有很多，例如皮接、靠接、舌接、切接等，影响嫁接成活的因素也有很多，例如嫁接亲和力、砧木选择、嫁接时间、嫁接方法等。为了保证母本的优良性状，木瓜海棠常常采用枝接的方法。木瓜海棠经常用木瓜（Chaenomeles sinensis）作砧木，劈接是常用的一种方法，在接穗下端削成两侧光滑的锲型面，同時在砧木中间切出略长于接穗切口的垂直切面，整理砧木与接穗位置，保证接穗与砧木形成层对接，用薄膜从下而上绑紧切面保证砧木与接穗在形成层对接。经过10 d以上的观察发现芽饱满，说明嫁接成功。嫁接成活后可解除薄膜，但要对新芽做支撑。

3.2 芽接

以芽作为接穗，接到砧木上的繁殖方法即为芽接。木本植物中常用“T”型芽接和嵌芽接2种方法。“T”型芽接是在接穗和砧木上都深切切口至木质部，砧木上的切口为“T”型，将接穗直接插入砧木切口中，保证砧木和接穗木质部对接后，再用薄膜自下而上包裹切口部位。本实验室对山茶芽接的繁殖方法的成活率超过90%。木瓜海棠也常常用此方法。

嫁接方法、嫁接季节、嫁接工具对嫁接成功率都有很大的影响。在实际操作过程中，需要针对不同的木本植物进行适当的比较和试验，以寻找最适合的嫁接方法。

4 组织培养

木本植物组织培养的依据为细胞全能性理论，即植物的每个细胞都有发育成为完整植株的潜能。20世纪90年代应用组织培养实现离体快速繁殖的木本观赏植物主要分布在蔷薇科、豆科、木犀科、松科、杉科、大戟科、桑科、牡丹科、紫茉莉科、棕榈科、鼠李科等，约有100种，其中蔷薇科包括山楂属、枇杷属、苹果属、梨属、蔷薇属、李属等共约20种，占组培木本观赏植物总数的20%左右。常见的木本观赏植物大约有1 000种，能通过组培快繁的种类约占总数的10%。可见，能通过组培快繁的树木种类仅占很少一部分[17]。

用于离体快繁的外植体材料包括根段、茎段（腋芽）、顶芽（茎尖）、叶片、花药、胚珠、胚（胚轴）、子叶、种子、果实等[19]。因为组织培养是在完全无菌的环境下操作的，所以做好植物起始材料的脱菌工作非常重要。要获得完全无菌的接种材料，一方面可选取植物组织内部无菌的材料，另一方面可通过消毒处理杀死植物材料表面存在的微生物，根据不同材料选用不同消毒剂及适合的浓度和处理时间，运用不同消毒方法[18]。植物脱菌采用乙醇、升汞、次氯酸钠等灭菌液，灭菌液中有时适量添加吐温，以增加渗透性、提高灭菌效率。灭菌液一方面可对植物进行脱菌，另一方面也可对植物造成一定毒害，因而灭菌过程后需多次用无菌水冲洗。

培养基模拟自然环境下各类营养物质对植物提供养分。培养基由大量元素、微量元素、有机物、铁盐、各类激

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素等组成，现开发的通用培养基如MS培养基、DCR培养基、B5培养基、N6培养基等，都是研究者在不断尝试的基础上总结出来的。但不同的木本植物对各种元素的需求大大不同，在实际操作中需要根据培养过程中表现出的差异进行变化。例如苗在组培过程中失绿，可能是无机盐含量不足、光照和温度不足或者pH值不适宜，可以在培养中进行适当调整。激素的添加种类也有很多，例如生长素IAA、IBA、NAA，细胞分裂素6-BA、KT、ZT，促进成熟的GA3等。生长素可以促进有丝分裂，细胞分裂素可以促进细胞分裂扩大，诱导芽分化和侧芽生长。组培过程应该根据植物不同的发育状态选取适宜的养分才能获得成功。

木本植物种子繁殖的方法生长周期长，部分优良植株不结实或者结实率低，利用无性繁殖的手段不仅可以克服这些缺点，还可满足市场需求。常规无性繁殖是植株原基因型的复制，因而无性繁殖技术可用于收集和保存遗传资源，防止基因变化和损失，但也因基因组单纯，易遭受毁灭性病害。因此，无性繁殖应当与有性繁殖同步发展。无性繁殖可以缩短生长周期，保留母株優良性状，提高遗传品质，特别是对珍稀濒危树种的异地保护有重要意义[19]。无性繁殖是人类研究、掌握、利用和改造自然的重要手段[2]，利用有性繁殖手段可以丰富木本植物基因型，利用无性繁殖手段可以丰富木本植物品种数量并对其推广应用，这是未来木本植物繁殖的发展方向。

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