SH40中间砧苹果苗木休眠期假植失水组织解剖结构分析

张丹，李超，张鹤，邵建柱，孙建设

(1.昭通苹果产业研究所，云南 昭通 657000；2.河北农业大学 园艺学院，河北 保定 071000)

苹果(Malusdomestica)矮化密植是世界性果树栽培发展趋势[1]，矮化砧木的应用是实现苹果矮化密植栽培的重要手段[2]。大型、先进果园多采用大苗建园，而苗木在起苗假植运输过程中的水分流失，直接影响苗木的栽植成活率。

苗木是建园的物质基础，其质量好坏直接影响建园的成活率和缓苗期的长短，与果园的早期丰产密切相关。以SH40为中间砧的苹果树，因其早果、果实品质优、越冬能力强等优点，在中国西北及华北地区已大面积推广应用。生产中发现，起苗后假植期间的SH40中间砧苹果苗木往往出现中间砧段率先失水皱皮现象，轻则导致树势减弱，重则树体死亡，给生产带来严重影响。有研究结果表明SH40中间砧段的表皮蒸腾量较低且水分会快速向根部方向流失[3]，因此本研究以SH40中间砧苹果苗木为材料，通过解剖结构观察基砧、中间砧、接穗茎段的组织结构，从而探明中间砧段率先失水的内在原因。

1 材料与方法

1.1 试验材料

一年生红富士/SH40/八棱海棠，接穗为天红二号(Maluspuilacv.Tianhong 2)，基砧为八棱海棠(MalusrobustaRehd.)，中间砧为SH40(Malusdomestica×honanensis‘SH40’)，均来自于保定蠡县苗圃基地。

1.2 持水力与蒸腾量的研究

1.2.1 持水力的研究

将接穗、中间砧及基砧剪成15cm的枝段，两端封蜡。立即用1/10000天平称重(Vf)，然后置于室温条件下(温度22.53℃，湿度41.47%)使其自然脱水失重[4]。其后的称重(Vt)时间依次为1h、2h、4h、6h、8h、16h、32h、40h、48h、64h、80h、96h。直到枝条的质量基本恒定后，烘干并称质量(Vd)。每个样品重复3次。以不同离体时间水分散失量占总含水量的百分率计算持水能力，计算公式为持水能力=(Vt-Vd)/(Vf-Vd)×100%。

1.2.2 表皮蒸腾量的研究

采用离体快速称重法。将接穗、中间砧及基砧剪下，两端封蜡。立即用1/10000天平称初重，2h后称末重[5]。蒸腾速率(gH2O/gFW-1h-1)=(初重-末重)/初重/2h。3次重复。测定时间为每天14：00。

1.2.3 皮孔面积的测定

切取成熟枝条上带皮孔的表皮，放置在载玻片上并滴1滴清水，制成临时切片[6]，目镜测微尺分别测量皮孔纵横径(单位为mm)，每个枝条随机选取30个皮孔观察大小，重复3次。并计算其面积及平均值。

1.2.4 皮孔密度的测定

调查植株休眠期一年生苹果嫁接苗接穗和中间砧茎段，选取上下粗度基本一致直径为0.7cm、长度为4.0cm的枝段，重复3次，采用计数法[7]调查皮孔密度(单位为个/cm2)。

1.3 切片试验方法

2014年4月，取回苹果苗木。将接穗、中间砧、基砧、根部分别剪下，放于FAA固定液(固定液成分为75%酒精90mL+5mL冰醋酸+5mL甲醛)中固定24h，然后用15%氢氟酸浸泡数日，直到枝条软化到可以用切片机进行完整切片，取出枝条浸泡在酒精︰甘油=1︰1的混合液中，浸泡时间为24h，其后进行切片。依据材料坚硬程度不同，软化时间不同[8]。

使用手摇滑动切片机进行切片，切片厚度为8μm。切片切好后浸泡在水中，然后进行染色[9-12]，染色程序如下，1%番红染液(6-12h)—35%酒精(5min)—50%酒精(5min)—75%酒精(5min)—85%酒精(5min)—95%酒精(5min)—0.5%固绿(1min)—95%酒精(5min)—100%酒精(5min)，如果染色后颜色偏深，可用95%或者无水乙醇再浸泡5min，如此反复，直到颜色合适为止。

1.4 数据处理

采用SPSS 17.0软件对试验数据进行统计，方差分析采用Duncan(D)法进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 SH40中间砧苹果苗木各部位持水力和蒸腾量的比较

由表1可知，SH40中间砧茎段的皮孔密度(7.53个/cm2)及表皮蒸腾强度(0.001 2gH2O/gFW-1h-1)均显著小于接穗茎段(14.67个/cm2、0.001 5gH2O/gFW-1h-1)及基砧茎段(8.45个/cm2、0.003 4gH2O/gFW-1h-1)；中间砧皮孔面积(0.59mm2)显著小于接穗茎段(0.68mm2)。由此表明中间砧茎段的表皮水分散失量较少，SH40中间砧段蒸腾失水并不是其率先失水皱皮的主要原因。

表1 SH40中间砧苗木各部位茎段皮孔密度、皮孔面积和蒸腾强度比较Tab.1 The comparison about the stem segment epidermis lenticel density, lenticel area and transpiration intensity from each part of the interstock seedling

注：方差分析采用Duncan(D)法进行差异显著性分析，小写字母表示不同处理差异达P<0.05显著水平，下同。

同时中间砧茎段与接穗和基砧茎段的持水力差异不显著(图1)。因此，SH40中间砧茎段不是造成苗木假植期间中间砧率先失水的主要部位，与SH40品种特性无关。

2.2 SH40中间砧苹果苗木各部位横断面解剖结构观察

由表2、图2(4倍镜)可以看出，中间砧的周皮厚度为0.145mm，显著大于接穗和基砧，是造成其表皮蒸腾量较低的原因之一；各部位的皮层厚度差异均不显著；由于接穗、中间砧及基砧生长年限不相同，故基砧的韧皮部厚度(0.486mm)与木质部厚度(6.42mm)均分别显著大于中间砧(0.141mm；4.59mm)及接穗(0.130mm；3.60mm)部位。

图1 SH40中间砧苹果苗木不同部位持水力比较Fig.1 The comparison of water-retaining capacity of different parts of SH40 interstock apple seedlings

中间砧的韧皮部厚度/木质部厚度比值为0.031，与接穗(0.036)差异不显著，但显著低于基砧部位(0.076)；中间砧的髓部面积占横断面积的比例为0.881%，小于接穗(2.747%)，大于基砧(0.144%)，差异显著。

表2 不同部位横截面解剖结构比较Tab.2 The comparison of the cross sectional anatomy on different parts

图2 SH40中间砧苹果苗木各部分表皮结构Fig.2 The skin structure of different parts of SH40 interstock apple seedlings

2.3 SH40中间砧苹果苗木各部位横断面面积对比

由表3可以看出，中间砧材部面积(76.32mm2)与接穗(60.76mm2)差异不显著，显著低于基砧(103.93mm2)和根(142.84mm2)；中间砧皮部面积(35.06mm2)与接穗(12.34)、基砧(41.80mm2)和根(43.97mm2)部位的皮部面积差异不显著。中间砧的材部面积占横断面积的比例(65.73%)及材皮比(2.07)均显著小于接穗(83.19%，5.68)，与基砧和根部的差异均不显著。

表3 不同部位横断面面积比较Tab.3 The comparison of the cross sectional area of different parts

2.4 SH40中间砧苹果苗木各部位横断面导管解剖观察

由表4、图3(10倍镜)、图4(40倍镜)可以看出，中间砧的导管密度(330.86个/mm2)与接穗(309.14个/mm2)及基砧(319.01个/mm2)均差异不显著，三者显著高于根部导管密度(169.88个/mm2)。中间砧的管腔直径(32.06μm)显著大于接穗(24.09μm)，与基砧及根部差异不显著。中间砧的管腔总面积占木质部比例(28.22%)显著大于接穗(13.73%)、基砧(20.25%)及根部(13.96%)的比例。

表4 不同部位横截面导管结构观察Tab.4 The comparison of the cross section vessel structure of different parts

图3 SH40中间砧苹果苗木各部分导管密度Fig.3 The vessel density of different parts of SH40 interstock apple seedlings

图4 SH40中间砧苹果苗木各部分管腔直径Fig.4 The vessel diameter of different parts of SH40 interstocks apple seedlings

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)中间砧茎段的周皮厚度显著大于其他部位，表皮蒸腾量较低，不是造成中间砧率先失水褶皱的关键因素。

(2)中间砧茎段的管腔直径显著大于接穗的，导管密度与接穗、基砧差异不显著，水分在中间砧段的流动阻力小于后两者。当苗木出现缺水状态时，根部及接穗部位蒸腾量较大，导致内部出现水势差，中间砧段水分快速向根部及接穗部位移动，率先出现失水褶皱的现象。

3.2 讨论

SH40中间砧苗木的不同部位其结构不同，且结构影响功能，结构不同就会表现出与其相应的不同功能。

(1)中间砧段自身品种特性 周皮是果树的保护组织，周皮的厚薄与其抗逆性、抗病性具有密切关系[13]。枝条的持水力差，表皮阻碍水分散失的组织不发达的枝条容易失水[14]。张玉兰等[15]从解剖学和形态学方面研究指出，枝条的保水能力差是造成山楂(Crataeguspinnatifida)抽条枯死的内在因素，因其枝条上皮孔密度大，表皮内部的木栓层比较薄，致使山楂枝条保水性能很差，水分供应不上而造成抽条。本试验中，中间砧茎段与接穗和基砧茎段的持水力差异不显著，且中间砧段的表皮厚度显著高于其他部位，其表皮蒸腾量低，水分散失主要不是通过SH40中间砧的蒸腾作用。

(2)中间砧段水分率先散失内部解剖因素 木质部及韧皮部用来输导水分、矿物质和有机营养，供果树生长发育的需要。水分主要通过木质部导管向上运输，供地上部生长发育的需要[16]。其输导组织是否发达，很大程度上决定了苗木的生长势和适应性的强弱。管腔直径直接影响水分的流量，木质部中水分的流量与管腔直径的4次方成正比，即管腔直径越大，导管的输水效率越高[17]。丁平海等[16]观察表明造成不同果树生长势不同的主要原因并非横断面导管总数量及总面积，影响树势及树体大小的主要因素是管腔的大小，可见管腔直径的大小对水分的运输起着重要影响。管腔越大水分运输阻力越小，运输就越畅通。

张丹等[18]研究表明SH40中间砧苹果苗木根部及接穗部位蒸腾量较大。本研究中苗木水分缺失时，苗木各部位出现水势差，由于中间砧段的导管密度大、管腔直径大且管腔总面积占木质部的比例显著高于其他部位，导致水分在中间砧段流动阻力较小，中间砧段中的水分快速向根部及接穗方向移动。这也与王中英等[19]不能用一个指标确定砧木的解剖结构特点，应把砧木根、枝的材皮比，导管密度，枝的导管占木质部百分率等综合解剖学指标结合起来，才能较全面地反映砧木解剖构造特点的观点一致。

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