不同类型基质对青钱柳扦插生根的影响

魏春生,张 熙,祝 凯,方圆圆,孙 玉,黑竞颖,杨子慧,王光波

(1.河南省驻马店市薄山林场,河南 驻马店 463200； 2.河南省驻马店市自然保护地发展中心,河南 驻马店 463000； 3.河南省驻马店市林业技术推广站,河南 驻马店 463000； 4.河南省国有信阳市南湾林场,河南 信阳 464031)

青钱柳(CyclocaryaPaliurus)属胡桃科(Juglandaceae)青钱柳属,是我国特有的单属种植物,属于珍稀树种,主要分布于江西、安徽、福建、广西等省[1]。青钱柳树干高大挺拔,枝叶美丽多姿,具有较高的观赏性。由于其富含黄酮、皂苷、多糖等营养成分,是天然的保健食品,树皮树叶还可治清热消肿止痛,具有药用功能[2],因此,青钱柳具有很高的开发利用价值。但是,目前青钱柳的种质资源稀少,且缺乏大量繁殖和栽培的成熟技术,导致青钱柳大规模生产造林难以实现。

青钱柳种子具有休眠特性,一般播种两年后发芽,且空籽率高,因此发芽率极低,制约了苗木培育与生产,严重影响了优良株系的开发利用和种质保护[3]。扦插是目前苗木繁殖的主要技术,与播种等有性繁殖相比,具有繁殖系数高、投入成本低、操作简便易行等特点,且能够缩短育苗时间、保持品种优良特性,采用优良的配套措施可迅速扩大苗木数量[4]。但是由于青钱柳又属于难生根数种,插条生根对根际环境要求较高,因此,基质类型和质量直接影响插条生根和生长[5]。保肥水能力强、疏松透气、无病菌感染的基质能够有效保证青钱柳插穗的正常生长发育。目前,扦插基质主要有普通土壤、河沙、草炭、蛭石及珍珠岩等[6]。研究发现,不同的基质对不同树种插条生长的影响不同,吴雅琼等[7]研究结果表明,泥炭土中喜树硬枝插穗生根率最高,插穗的粗度和长度显著高于其他基质处理。曹基武等[8]研究了不同基质对红豆杉扦插生根的影响,结果表明,在含70%河沙和30%黄心土的基质下,平均生根数和生根率最高。景东翅子树插穗在蛭石基质中,其生根率为85.2%,不定根长11.11 cm,不定根数为1.93条[9]。目前,有关青钱柳扦插生根的影响主要集中在生根剂的作用效果,有关基质类型对青钱柳生根的研究较少,因此,本研究选用不同类型扦插基质,探究青钱柳扦插生根状况,为青钱柳的迅速繁殖和开发利用提供理论参考。

1 材料方法

1.1 试验材料

试验以种子繁殖3a生青钱柳母株上1a木质化枝条为扦插材料,剪取长10 cm左右、直径0.4～0.6 cm、无病虫害、生长健壮的枝条做插条,每个插穗至少带两个芽,将插穗上端剪平整,下端剪成斜45 °。珍珠岩、蛭石、生物质炭基有机肥和泥炭土由山东高唐泉林生态科技有限公司提供,其中,生物质炭基肥含有机质45.6%,氮(N)4%,五氧化二磷(P2O5)3%,氧化钾(K2O)3%。

1.1 试验地概况

试验在驻马店市薄山林场温室大棚内进行,温室内环境状况为:1) 在温度方面,夏季通风、冬季棉被保温,使温室温度保持在25 ℃左右；2) 在湿度方面,通过排风、洒水等方式将其控制在55%左右。

1.1 试验设计

试验于2018年4—5月进行,试验共设置7个处理,分别为:珍珠岩(T1),蛭石(T2),珍珠岩+蛭石=1∶1(T3),珍珠岩+生物质炭基有机肥=1∶1(T4),蛭石+生物质炭基有机肥=1∶1(T5),珍珠岩+泥炭土=1∶1(T6),蛭石+泥炭土=1∶1(T7)。扦插前将苗床基质倒翻,用3 000 ml/L的多菌灵溶液浇透,插穗用200 mg/L的ABT1号生根粉溶液浸泡2 h。插穗插入基质长度为穗长的2/3,试验车采用完全随机区组设计,每小区扦插30根穗条,3次重复。

1.1 测定项目和方法

1.4.1生根性状的测定

在扦插35d后,调查每个处理生根情况,包括生根率、平均根长、生根数量并计算生根指数,生根指数=生根率×平均根数×平均根长。

1.4.2插穗贮藏物质含量的测定

可溶性糖含量的测定参考李合生[10]采用恩酮试剂法,淀粉含量的测定参考王亚麒等[11]的方法,可溶性蛋白含量的测定参考李合生[10]采用考马斯亮蓝-G250法。

1.4.3酶活性的测定

扦插20d后在各处理中随机抽取3株插穗,取基部韧皮部木质组织均匀剪碎,称取0.5g,并立即用液氮速冻放置于-80℃超低温冰箱中用于测定生理指标。酶活性的测定,取新鲜叶片0.5g 于研钵中,加入 5 ml(0.01 mol /L,pH=7.0)的 PBS,冰浴研磨成匀浆,冷冻离心,4 000R离心20min,上清液(酶液)倒入试管中,置于 0～4℃下保存待用。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性参考李合生[10]的方法。

1.4.4内源激素指标

内源激素的测定采用上海酶联生物科技有限公司提供的酶联免疫分析(ELISA)试剂盒进行测定。样本取出后,经液氮处理后研磨充分,加入一定量的 PBS；离心 20 min(2 000～3 000 R)；收集上清。分装后一份待检测,其余放 4℃冰箱备用。用酶标仪在 450 nm 波长下测定吸光度,通过标准曲线计算样品中植物内源激素:生长素(IAA)和脱落酸(ABA)含量,降低了赤霉素(GA)和玉米素核苷(ZR)的含量。

1.1 数据处理和分析

用Excel进行数据整理和作图,数据采用IBM SPSS statistics 22.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.2 不同类型基质对青钱柳生根的影响

插穗生根率、平均根长和生根数量是判断生根质量的重要指标,生根指数是反映扦插生根效果的综合指标,由表1能够看出,在不同基质中,青钱柳的生根率、平均根条数、生根数量和生根指数表现出较大差异,其中:生根率在T4处理时最高,显著高于其他处理,为45.55%,其次是T3处理,显著高于T1,T2和T7,其中T2最低,为29.01%；平均根长在T5处理时最大,为6.86cm,显著高于其他处理,其次是T4处理,显著高于T1,T2,其中T1最低,为5.06cm；生根数量T4处理时最高,除了T5处理外,显著高于其他处理,T1,T2生根数量最少,为2.19条和2.35条,处理间没有显著差异。生根指数在T4处理时最高,显著高于其他处理,T1和T2处理间差异不显著,其他处理间差异均显著。总体来看,T4处理的生根率和生根指数最高,生根数量最多,扦插生根效果最好。

表1 不同类型基质对青钱柳生根的影响Tab. 1 Effects of different types of substrates on root-forming

2.2 不同类型基质对青钱柳插穗贮藏物质含量的影响

可溶性糖、淀粉和可溶性糖等贮藏物质是青钱柳插穗新陈代谢的基础物质,是形成不定根所需能量的主要来源。由表2可知:T4和T6处理可溶性糖含量较高,显著高于T2和T3,分别比T2高出14.19%和12.32%,比T3高出19.82%和17.85%,T3处理最低,为27.39 mg/g；淀粉含量T2处理最高,为36.72 mg/g,除了T1处理外,显著高于其他处理,T7处理最低,为27.43 mg/g,显著低于T1,T2和T3,分别低28.91%,33.87%和11.16%,与其他处理差异不显著；可溶性蛋白含量T4最高,显著高于其他处理,T1处理最低,除了T2处理外,显著低于其他各处理。

表2 不同类型基质对青钱柳插穗贮藏物质含量的影响Tab.2 The effect of different types of substrates on the storage substance content of cuttings

2.2 不同类型基质对青钱柳插穗酶活性的影响

插穗SOD,POD和PPO酶活性对扦插过程中生根代谢活动发挥着重要作用,由图1可知:

注:图中小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

1) SOD活性在T4和T5处理最高,显著高于T1,T2和T7处理,其中:T4分别比T1,T2和T7高出22.45%,19.15%和18.68%；T5分别比T1,T2和T7高出19.06%,15.88%和15.42%；T3和T6处理显著高于T1,分别高出14.03%和9.91%；T2,T3,T4和T6处理间差异不显著。

2) POD活性在T4处理最高,除了T5处理,显著高于其他处理,高出9.36%～26.74%；T3显著高于T2处理,和T1,T5,T6,T7处理差异不显著；T5显著高于T1,T2和T6处理,分别高出15.74%,20.17%和10.34%；T7显著高于T1和T2,分别高出11.62%和15.89%。

3) PPO活性在T5处理时最高,显著高于其他处理,高出16.02%～40.94%；T3处理显著高于T1,高出15.43%；T4,T6和T7处理显著高于T1和T2处理,分别比T1高出21.62%,18.12%和21.47%,分别比T2高出18.30%,15.03%和18.30%。

2.2 不同类型基质对青钱柳插穗激素含量的影响

插穗内源激素含量对不定根的形成有显著的影响。由图2可知:

注:图中小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。

1) IAA含量在T4处理时最高,显著高于T1,T2,T3,T6和T7,分别高出30.66%,23.01%,11.69%,11.57%和8.5%；T3,T5,T6和T7处理间差异不显著,显著高于T1和T2。

2) ABA含量T1,T2,T3,T6和T7较高,显著高于T4,分别高出15.72%,13.05%,8.49%,9.08%和10.29%；T1,T2和T7显著高于T5,分别高出13.18%,10.57%和7.87%。

3) GA含量T4和T5处理显著高于其他处理,T2处理含量最低,显著低于各处理。

4) ZR含量T1最高,显著高于其他处理；T2处理显著高于T4,T5和T6；T3显著高于T5。

3 讨论与结论

3.3 不同类型基质对青钱柳插穗贮藏物质含量的影响

插穗贮藏物质是保障插穗生根的营养物质,可溶性糖是插穗生根过程中的主要能量来源,插穗中淀粉可通过水解生成可溶性糖,同时促进韧皮部的物质转运,从而增加插穗基部可溶性糖的含量,为生根提供充足的能量[12]。本研究中,添加生物质炭基有机肥和泥炭土均显著降低了青钱柳插穗淀粉含量,可能是添加生物质炭基有机肥和泥炭土在一定程度上起到加酶的作用,有利于促进激活淀粉水解酶的活性,促进淀粉水解。而珍珠岩+生物质炭基有机肥(T4)处理的可溶性糖含量最高,可能是由于淀粉水解速率较快,也有可能是通过其他途径的物质转化生成了可溶性糖。有研究认为,由于插穗初期内部营养物质含量较少,插穗切口处愈伤组织的形成要消耗一定量的可溶性蛋白,提供生根所需的营养[13]。本研究结果表明,珍珠岩+生物质炭基有机肥(T4)处理可溶性蛋白含量最高,可能是由于该处理插穗可溶性糖含量较高,能够满足插穗生根,而较少消耗可溶性蛋白。

3.3 不同类型基质对青钱柳插穗酶活性和内源激素的影响

SOD,POD,PPO也与不定根的发生和生长有密切的关系。SOD是植物抗氧化关键酶,能够反映植物抗氧化能力,控制细胞过氧化水平,维持细胞膜的稳定性,抵抗逆境伤害[14]。本试验研究发现,生根剂处理的SOD活性显著上升,可能是因为切口处于逆境条件,自由基含量上升,为降低自由基对插穗的伤害,SOD活性上升。POD是植物保护酶之一,能够氧化多于的IAA,有利于愈伤组织的形成[15],同时对植物的形态建成、生长及分化等也有一定的作用,本研究中,添加生物炭基有机肥显著提高了POD活性,从而有利于插穗生根,和前人研究结果一致。PPO能够催化形成酚类物质,和IAA形成IAA-酚酸复合物,这种复合物是一种生根辅助因子,对插穗生根有积极作用[16],本研究中,蛭石+生物炭基有机肥(T5)处理PPO活性最高,说明在该处理下有利于根源基的诱导和不定根的发生。

插穗不定根的形成是受多种激素相互作用调控的复杂过程,大量研究表明,内源激素在插穗生根过程中起着重要作用,ABA对插条生根有一定的抑制作用,GA能够促使细胞体积的扩大和细胞分裂,进而促进根系生长,IAA在启动根原基的诱导起着至关重要的作用[17],ZR能够促进不定根的形成。不同扦插基质对插穗内源激素有显著的影响,王丽等[18]研究结果表明,在珍珠岩处理下,新疆圆柏内源激素水平最适,适宜新疆圆柏扦插繁殖。本研究中,珍珠岩+生物炭基有机肥(T4)处理的IAA和GA含量最高,能够促进细胞分裂,诱导根原基,有利于不定根的形成,ABA含量和生根率呈负相关关系,和黄志玲等[19]的研究结果一致。ZR含量和生根率呈负相关关系,和前人研究结果不一致[20],可能是由于树木种类不同造成的,也有可能是由于ZR在扦插过程中的变化较大,每一阶段表现不同的差异。

3.3 不同类型基质对青钱柳生根的影响

扦插成活的关键是不定根的形成,而不定根的形成受环境影响很大,基质的种类和质量对扦插生根尤为重要,适宜的基质能够改善插穗根际微环境,诱导产生根原基,进而促进不定根的形成[21]。王小敏等[22]研究结果表明,复合基质对滨梅扦插的效果优于单一基质,珍珠岩和进口泥炭的复合基质生根效果最好。本研究结果表明,珍珠岩+蛭石以及添加生物质炭基有机肥和泥炭土均对青钱柳生根性状有显著影响,可能是由于和单独的珍珠岩、蛭石相比,混合基质能够改善基质的孔隙结构、透气性能,为插条不定根的形成和生长提供了良好的环境。珍珠岩+生物质炭基有机肥(T4)处理的生根率、生根数量和生根指数均最高可能是由于生物质炭基有机肥含有部分生物活性物质,且有机肥能够提供一定养分,从而促进了不定根的形成和生长。

综上所述,珍珠岩+生物炭基有机肥(T4)通过促进贮藏物质的充分利用、促进酶活性、改善激素水平,从而激发不定根的形成,提高生根率、生根指数,增加平均根长。因此,珍珠岩+生物炭基有机肥为青钱柳扦插繁殖的最适基质。