生长调节剂对欧洲鹅耳枥水培生根的影响

火 艳，陈周祥，周 琦，黄厚毅，祝遵凌，c

（南京林业大学 a.风景园林学院；b.南方现代林业协同创新中心；c.艺术设计学院，江苏 南京 210037）

欧洲鹅耳枥Carpinus betulus为桦木科鹅耳枥属乔木，树形优美，适应性强，曾获得过英国皇家园艺学会奖杯，被广泛应用于园林、道路绿化及生态防护[1-5]。欧美国家对欧洲鹅耳枥的繁殖技术及生理生化等方面研究较为深入[6-7]，发现欧洲鹅耳枥种子具有休眠性，扦插繁殖生根时间长，生根率较低[8-9]。本课题组在对其引种驯化研究中发现其生根困难，且夏季扦插极易污染，不利于欧洲鹅耳枥在国内的繁殖与应用。植物水培生根繁殖是以水作“基质”扦插繁殖花木，并使之产生新根成为独立植物体的方法[10]，现已在蔬菜和花卉等草本植物上得到普遍应用[11-12]，某些木本植物也进行了水培生根研究，如红豆杉、黑松、毛白杨等[13-15]，贯叶连翘组培苗水培生根能力强，生长速度快[16]。水培繁殖具有高效清洁的特点，且培育的水培苗可为各项生理生化及分子科研提供研究材料。王丽萍等[17]筛选出8 种甲醛吸收能力强的水培植物类型，为选择室内水培植物净化居室甲醛污染提供科学依据。因此采用硬枝水培法研究欧洲鹅耳枥的生根过程，以期筛选出最佳的植物生长调节剂处理方法，为欧洲鹅耳枥生根机制及进一步生理生化研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

欧洲鹅耳枥水培硬枝枝条采自南京林业大学花房15年生树木，胸径约15 cm，树高7～8 m。

1.2 试验设计

1.2.1 生长调节剂处理方式对欧洲鹅耳枥水培生根的影响

试验从生长调节剂的种类（A）、质量浓度（B）、处理时间（C）三方面研究对生根的影响。采用正交试验设计，三因素三水平，不考虑交互作用。每处理20 株枝条，重复3 次（表1）。以不加任何植物生长调节剂的处理为对照组（CK）。

表1 生长调节剂正交试验设计Table 1 The orthogonal design factors-levels of exogenous hormones

枝条采集于2014年7月下旬，选择2～3年生硬枝茎段，上端剪成平口，下端斜切，长8～12 cm，保留2 片1/2 叶。采后用自来水冲洗切口，并用0.3%的多菌灵溶液浸泡30 min 消毒杀菌。不同植物生长调节剂处理后插于EPS 泡沫板，漂浮于水上。水培生根前空气湿度90%，生根后75%～80%，温度25～26℃。隔1 周换水1 次。

1.2.2 欧洲鹅耳枥水培土培比较

上述欧洲鹅耳枥枝条水培生根后于1/4 浓度的Hewitt 通用配方中培养60 d，土培苗选自欧洲鹅耳枥1年生实生苗，水培苗和土培苗各3 株。

1.3 指标测定与统计

1.3.1 生长调节剂对欧洲鹅耳枥水培生根的影响

硬枝枝条水培培养8周后统计存活率、生根率、愈伤组织率、平均根数、平均根长、皮部生根枝条率、皮部平均根数、切口平均根数。存活率=（存活枝条数/总枝条数）×100%；生根率=（生根枝条数/总枝条数）×100%；愈伤组织率=（形成愈伤组织的枝条数/总枝条数）×100%；平均根数=总根数/生根枝条数；平均根长=总根长/生根枝条数；皮部生根枝条率=皮部生根的枝条数/总生根枝条数)×100%；皮部平均根数=皮部生根总数/皮部生根枝条数；切口平均根数=切口生根总数/切口生根枝条数。每周统计存活率、生根率、愈伤组织率、皮部生根枝条率。

1.3.2 欧洲鹅耳枥水培土培比较

显微结构观察：分别取欧洲鹅耳枥水培苗与土培苗长度、粗度一致的根，采用番红-固绿方法制作切片[18]。含水量测定方法参照文献[19]，含水量=（鲜质量-干质量）/鲜质量×100%。根系活力采用TTC 比色法测定[20]。

1.3.3 数据处理

试验结果采用SPSS 21.0 软件统计分析。方差齐性检验后多样本均数比较采用单因素方差分析，均数间两两比较采用LSD 法。

2 结果与分析

2.1 不同生长调节剂处理对生根率、愈伤组织率、存活率的影响

由表2可知，生长调节剂为800 mg/L 的ABT1、处理时间为1 h 时，生根率、愈伤组织率、存活率最高，分别为60%、75%、97%。值得注意的是，未经过生长调节剂处理的对照组虽然有一定的存活率和愈伤组织率，但生根率为0。方差分析结果表明，生长调节剂的种类、质量浓度、浸泡时间对水培欧洲鹅耳枥的生根率、愈伤组织率、存活率都有显著影响（P＜0.05）。

多重比较结果（表3）表明，IBA 和ABT1处理的生根率极显著高于NAA 处理的生根率，ABT1 处理的愈伤组织率极显著高于IBA 和NAA处理的愈伤组织率，ABT1 和NAA 处理的存活率极显著高于IBA 处理的存活率。可见，ABT1 是提高欧洲鹅耳枥水培生根率、愈伤组织率、存活率的最佳生长调节剂种类。

生长调节剂质量浓度为800 和1 000 mg/L 处理后的生根率极显著高于1 200 mg/L 处理的生根率，质量浓度为800 mg/L 处理后的愈伤组织率极显著高于1 000 和1 200 mg/L 处理的愈伤组织率，质量浓度为800 mg/L 处理后的存活率极显著高于1 000和1 200 mg/L 处理的存活率。可见，800 mg/L 是提高欧洲鹅耳枥水培生根率、愈伤组织率、存活率的最佳生长调节剂质量浓度。

浸泡时间为1 h 的生根率极显著高于浸泡0.5和2 h 的生根率，浸泡时间为0.5 和1 h 的愈伤组织率极显著高于2 h 的愈伤组织率，浸泡时间为0.5和1 h 的存活率极显著高于2 h 的存活率。可见，1 h 的浸泡时间是提高欧洲鹅耳枥水培生根率、愈伤组织率、存活率的最佳生长调节剂处理时间。

2.2 不同生长调节剂处理对平均根数、平均根长、皮部平均根数的影响

方差分析结果表明，只有生长调节剂的浸泡时间对平均根数、平均根长、皮部平均根数有极显著影响（P＜0.01）。多重比较结果（表3）表明，浸泡时间为2 h 的平均根数极显著高于0.5 和1 h的平均根数，浸泡时间为2 h 的皮部平均根数极显著高于0.5 和1 h 的皮部平均根数，浸泡时间为0.5和1 h 的平均根长极显著高于2 h 的平均根长（P＜0.01）。可见，2 h 的浸泡时间是提高欧洲鹅耳枥水培平均根数、皮部平均根数的最佳生长调节剂处理时间（图1A—B），分别为4 和5，但0.5 和1 h的浸泡时间是增加欧洲鹅耳枥水培生根平均根长的较好生长调节剂处理时间，最高为16 cm。

2.3 不同生长调节剂处理对皮部生根枝条率、切口平均根数的影响

由表2可知，生长调节剂为1 200 mg/L 的NAA、处理时间为1 h 时，皮部生根枝条率最高，为100%。方差分析结果表明，生长调节剂的种类、质量浓度、浸泡时间对水培欧洲鹅耳枥的皮部生根枝条率都有显著影响（P＜0.05）。由表3多重比较结果表明，NAA 处理的皮部生根枝条率极显著高于ABT1 和IBA 的皮部生根枝条率，质量浓度为1 200 和1 000 mg/L 处理后的皮部生根枝条率极显著高于800 mg/L 处理的皮部生根枝条率，浸泡时间为2 和0.5 h 的皮部生根枝条率极显著高于浸泡1 h 的皮部生根枝条率（P＜0.01）。

由表2可知，生长调节剂为1 000 mg/L 的IBA、处理时间为1 h 时，切口平均根数最高，为3 根；生长调节剂为1 200 mg/L 的NAA、处理时间为1 h 时，切口平均根数最低，为0。方差分析结果表明，生长调节剂的种类、质量浓度对水培欧洲鹅耳枥的切口平均根数有显著影响（P＜0.05）。多重比较结果（表3）表明，IBA 和ABT1 处理的切口平均根数极显著高于NAA 的切口平均根数，浓度为1 000 mg/L 处理后的切口平均根数极显著高于800 和1 200 mg/L 处理的切口平均根数（P＜0.01）。值得注意的是，处理9 的切口平均根数最低（0），同时皮部生根枝条率最高（100%）；处理3 的切口平均根数最高（3），同时皮部生根枝条率最低（43%）（图1C—D）。

表2 生长调节剂处理下欧洲鹅耳枥各生根性状结果†Table 2 Results of rooting indexes on hormone treatments of Carpinus betulus

表3 生长调节剂处理各因子对欧洲鹅耳枥各生根性状的多重比较Table 3 Multiple caparisons for rooting indexes on hormone treatment of Capinus betulus

2.4 各形态指标间相关性分析

由表4可知，生根率与存活率、愈伤组织率、平均根长之间显著相关，与平均根数、皮部生根枝条率、皮部平均根数之间显著负相关。存活率与愈伤组织率、平均根长之间显著相关，与平均根数、皮部平均根数之间极显著负相关。愈伤组织率与平均根数、皮部生根枝条率、皮部平均根数之间极显著负相关，与平均根长之间显著相关。平均根数与皮部生根枝条率、皮部平均根数之间极显著相关，与平均根长之间显著负相关。平均根长与皮部平均根数之间极显著负相关。皮部生根枝条率与切口平均根数之间极显著相关。

表4 各形态指标相关性分析†Table 4 Correlation analysis for rooting indexes of Capinus betulus on hormone treatments

水培扦插按生根部位可分为切口愈伤组织组织生根、皮部生根、两者兼有，欧洲鹅耳枥水培生根在经过不同生长调节剂处理方式后也呈现出这几种类型。其中，绝大多数生根枝条为切口生根方式，且生根数量较少；而皮部生根数量较多，且有大量的小根、弱根，因此平均根长较小（图1）。由此可见，各形态指标之间的相关性符合欧洲鹅耳枥水培生根的特点。

图1 不同处理生根状况Fig.1 Rooting photos of different hormone treatments

2.5 不同生长调节剂处理对水培生根动态的影响

综合8 周的存活率、生根率、愈伤组织率数据（图2）发现，生长调节剂为800 mg/L 的ABT1、处理时间为1 h 时（处理4）表现最佳，生长调节剂为1 200 mg/L的IBA、处理时间为2 h时（处理3）表现最差。大多数处理从培养第3 周开始有死亡植株出现，主要原因是霉菌生长，污染植株。生长调节剂的种类对生根率影响很大，NAA 浸泡过的处理7、处理8、处理9 有相似的生根率曲线，IBA 浸泡过的处理1 和处理2 有相似的生根率曲线。愈伤组织率在第3 周内上升速度最快，之后基本保持稳定上升，但某些处理在后期略微下降；对照组CK 虽有较高的愈伤组织率，但生根率始终为0，说明生长调节剂处理对欧洲鹅耳枥水培生根起关键作用，且形成愈伤组织并不一定会生根。大多数处理在生根初期皮部生根枝条率都为100%，完全为皮部生根，中后期可以分为3种类型：类型1（处理9）为始终皮部生根，皮部生根枝条率保持100%不变；类型2 为皮部生根枝条率持续下降（处理2、3、4、6、8），原因是中后期大多为切口生根；类型3 为皮部生根枝条率先下降后上升（处理5 和处理7），原因是部分切口开始生根，使皮部生根枝条率下降，随后又一批皮部生根，超过同期切口生根枝条数，使皮部生根枝条率上升。

图2 不同生长调节剂处理方式对水培生根动态的影响Fig.2 Changes of rooting process on different hormone treatments of Capinus betulus

2.6 水培土培各器官形态及根显微比较

欧洲鹅耳枥水培苗和土培苗相对比，水培苗的叶片比土培苗的叶片柔软，且颜色较浅，水培苗的茎与土培苗的茎没有明显差异。水培苗的根系呈白色至浅褐色，基本没有木质化，不定根长且直，二级根少且短，缺少三级根；土培苗的根系呈深褐色，大多数木质化，二级根多且弯曲，有三级根。

根显微结构表明，欧洲鹅耳枥土培根表皮有较厚的角质层，水培根没有（图3C）；水培根皮层的薄壁细胞体积大，形状不规则，排列疏松（图3A—B），土培根皮层的薄壁细胞体积较小，形状规则，排列紧密；水培根维管柱占根横截面积比例较小，土培根维管柱占根横截面积比例很大。

图3 欧洲鹅耳枥根显微图片Fig.3 Microstructure photos of roots of Capinus betulus

2.7 水培土培的形态指标与生理指标比较

形态及生理指标结果（表5）表明，欧洲鹅耳枥水培苗与土培苗的根含水量、茎含水量、根冠比（鲜质量）、根冠比（干质量）、根系活力都有显著性差异（P＜0.05），叶含水量没有显著性差异。其中，水培苗根含水量是土培苗根含水量的1.90 倍，水培苗的根冠比（鲜质量）比土培苗的高，而根冠比（干质量）比土培苗的低，水培苗的根系活力比土培苗的根系活力低，说明在水培过程中根部的生长多于茎叶的生长，但根部的生长主要是含水量的提高，而不是干物质的积累及生理活性的提高。

表5 欧洲鹅耳枥水培土培形态及生理指标结果Table 5 Multiple caparisons for physical indexes of water culture and soil culture of Capinus betulus

3 结论与讨论

800 mg/L 质量浓度的ABT1 处理欧洲鹅耳枥硬枝插穗1 h，生根率与不加激素的对照相比，由0 提升至60.14%，存活率由74%提升至96.67%，愈伤组织率由57.50%提升至75.25%，是欧洲鹅耳枥水培生根的最佳生长调节剂处理方式。其生根方式主要为切口生根，生根数量较少但粗壮，大小一致，便于标准化生产。Maynard 等[8-9]在欧洲鹅耳枥软枝扦插研究中，采用1 200 mg/L IBA 浸泡5 s 的处理方式，结合遮光75%，生根率可达到70%，但未研究其他生长调节剂和处理时间对生根率的影响。

杨雪萌[21]在菊花扦插研究中发现，NAA 主要提高菊花生根的根长。朱玉球等[22]对红叶石楠水培生根的试验表明，红叶石楠水培多为切口处生根，皮部生根罕见，随着自制生根剂质量浓度的增加平均根数也逐渐增加。而欧洲鹅耳枥水培既存在切口生根，也存在皮部生根，可通过不同的生长调节剂来诱导不同的生根方式。采用高质量浓度（1 200 mg/L）的NAA处理欧洲鹅耳枥硬枝插穗1 h，全部为皮部生根，生根数量多但较细弱，发根位置不定，有大量根很长，不适合移植土壤但适合水培观赏根系。

含水量是标志植物水分状况的重要指标。马雪泷等[23]在水培与土培栀子的比较中发现，水培栀子根茎含水量达到显著水平，但其水培根含水量为土培的1.18 倍，远低于欧洲鹅耳枥的1.90 倍。根系活力是反映根系吸收能力的综合指标，根系活力的大小直接影响着根系吸收水分和养分的能力[24]。孔妤等[25]研究发现水培吊兰的根系比土培的根系活力高。然而在欧洲鹅耳枥水培土培比较试验中，水培苗的根系活力显著低于土培苗，这与孟佳丽等[26]对朱蕉的研究一致。Zhang 等[27]对水培碗莲的研究发现水培碗莲的根系活力达到峰值后下降，而土培碗莲的根系活力持续增长。欧洲鹅耳枥水培苗根系活力小于土培苗根系活力的原因可能是根系长期处于水生环境中供氧不足，导致根系活力下降，同时也可能与营养液成分有关。

水培根系的发生是欧洲鹅耳枥水培育苗的关键，本研究筛选出最佳的生长调节剂处理方式，但生根率、愈伤组织率还可再提高，另外，促进皮部生根的专用生长调节剂处理方式也有待于进一步优化讨论。