萘乙酸对阳春砂不同插穗扦插繁殖效果的影响

何国振 邱科颖 李明晓，2 何卓航 吕秉鼎 张丽霞 汤丽云

（1. 广州中医药大学中药学院，广州 510006；2. 珠海市中西医结合医院，珠海 519000；3. 中国医学科学院药用植物研究所云南分所，云南省南药可持续利用重点实验室，景洪 666100；4. 华南农业大学生命科学学院，广州 510642）

阳春砂（Amomum villosum Lour.）来源于姜科（Zingiberaceae）豆蔻属（Amomum）多年生常绿草本植物［1］，入药部位为其干燥成熟的果实，是我国著名的“四大南药”之一。阳春砂有化湿开胃、温脾止泻、理气安胎的功效，主治脾胃气滞、宿食不消、腹痛痞胀，是我国传统的大宗常用药材，具有1300多年的应用历史［2～3］。目前，阳春砂主要分布在广东、广西、云南和福建等地，其中又以广东阳春产的品质最佳［4］。阳春砂是砂仁的主流品种，砂仁的市场需求量大，估计每年超过2.2×106kg，相关产业市场需求量超过100 亿元人民币［5］。而国内阳春砂的产量约为1.6×106kg，远远不能满足市场的需求［5］。

扩大栽培面积可以提高阳春砂的总产量以满足市场需求。种苗的获得是扩大栽培的关键，目前生产上阳春砂种苗来源于种子繁殖和分株繁殖两种方式，且分株繁殖是主要的方式。种子繁殖的优势是繁殖系数高；缺点是需要消耗昂贵的种子，子代药材的质量产生分化。阳春砂种子采收后至少要湿沙层积处理60 d 才能达到67.2%的萌发率［6］，相比分株繁殖技术显得烦琐。分株繁殖的不足是繁殖系数低，但能够保留亲代的优良特性［7］。实践中常常取带部分根状茎的阳春砂两年或以上直立茎作为种苗，带红色根状茎芽的种苗更是优质。虽然阳春砂植株的分株能力强，一年至少新生9倍的直立茎，但只取直立茎作为种苗的生产技术，要消耗许多的直立茎，影响正常生产。没有直立茎的根状茎将会因缺乏营养而枯死。阳春砂的根状茎有20 个左右的节［8］，理论上每个节可以再生一株植株。如果用扦插繁殖技术进行阳春砂的营养繁殖，并能利用根状茎作为插穗，将可以大幅度提高繁殖系数。

生长素可以促进插穗的根发生和生长［9］，其中萘乙酸（NAA）诱发的根较粗［7］，更利于幼苗的成活。为了提高阳春砂营养繁殖系数，本文探讨阳春砂扦插繁殖的方法。用NAA处理阳春砂不同的插穗，考察其对成活率等指标的影响，以期挖掘更多可用的插穗。与分株繁殖相比，扦插繁殖除了可以提高繁殖系数外，其种苗的体积比分株繁殖的小，有利于运输；而且，插穗可以用清园出来的阳春砂根状茎，这些根状茎本来是被丢弃的，如果可以用来扦插，则可实现“废物”利用。目前，关于阳春砂的扦插繁殖技术未见报道。扦插繁殖可以丰富阳春砂的育苗手段，对于阳春砂的生产有着积极的意义。

1 材料

1.1 扦插材料

实验材料选自广州中医药大学大学城校区时珍山的阳春砂荫棚（以黑色网布覆盖顶部和四周的大棚）内的阳春砂植株。材料有3 种，分别是根状茎茎尖、根状茎和直立茎芦头（如图1）。根状茎茎尖为当年生的茎尖及以下25～30 cm。根状茎为两年生的长25～30 cm茎段。直立茎芦头是两年生的芦头及芦头以上直立茎25～30 cm。

1.2 试剂

α-萘乙酸（上海伯奥生物科技有限公司批号：070811）。

2 方法

2.1 插穗的处理

将实验材料初步修整后置于蒸馏水中，将根状茎茎尖在下端剪平，上端为茎尖不用修剪；将根状茎在水中两端剪平；将直立茎芦头部分下端剪平，上端直立茎部分也剪平（见图1）。处理后3 种插穗的长度均在25～30 cm。设置0、100、200、300、500 mg·L-1共5 个NAA 的浓度梯度，将根状茎茎尖和根状茎整体浸泡在不同浓度的NAA 处理液中，插穗直立茎芦头则仅芦头部分浸泡于NAA处理液中。所有处理的处理时间为2 h。

2.2 扦插方法

扦插的基质配方是营养土∶园土∶珍珠岩＝3∶3∶1。基质事先经过曝晒消毒，后分装到塑料长花盆（长×宽×高=50 cm×15 cm×15 cm）和塑料圆花盆（口径25 cm，深度30 cm）中，用放置过夜的自来水浇透。将根状茎茎尖和根状茎整根横埋于塑料长花盆中，深度为2～3 cm，每盆5 个插穗；将直立茎芦头竖插于圆花盆中，以埋没芦头部分为宜，每盆1 个插穗。3 种材料的每种处理分别扦插10 个插穗，重复3次。

2.3 插后管理

将有插穗的花盆置于阳棚（以透明薄膜盖顶的大棚）内的架子上，避免阳光直晒；视基质湿度适当浇水，以保持基质湿润为宜；温度为外界气温，实验期间大部分时间处于13～25℃。及时除杂草。

2.4 结果统计

扦插后每周观察1次插穗的外部形态变化，于第75 d 统计各插穗的成活率、生根率、出芽率、根及芽相关指标。插穗经过75 d 培养，出现了不同的生长情况：生根发芽、只生根、只发芽、不生根不发芽但存活、枯萎腐烂。统计除枯萎腐烂外还存活的插穗，计算存活率（living rate）；出芽率统计包括生根发芽和只发芽的插穗，根状茎茎尖的发芽有茎尖生长和再生芽萌发两种情况，两种情况产生的新芽都被统计；生根率统计包括生根发芽和只生根的插穗。统计有根和/或芽插穗的根数量、根长、根直径、芽数量、芽长、芽直径等指标。根直径和芽直径分别用游标卡尺基部5 mm 处测量。实验数据用xˉ±s 表示，用SPSS 25.0 软件进行统计和分析。

3 结果与分析

3.1 不同浓度NAA 处理对阳春砂3 种插穗存活率的影响

分别用浓度为0、100、200、300、500 mg·L-1的NAA 处理扦插，75 d 后统计存活率（见图2）。图2结果表明，未经NAA 处理的3 种插穗也可以存活，根状茎茎尖的存活率最高达到83.3%，直立茎芦头存活率最低为70%。经过NAA 处理后，各插穗的存活率与NAA 浓度呈抛物线关系，存活率峰值都出现在200 mg·L-1NAA 处理时。根状茎茎尖NAA处理的存活率峰值为100%，比对照显著高17.7%，但与100 和300 mg·L-1NAA 处理的存活率没有显著性差异；500 mg·L-1NAA处理的根状茎茎尖的存活率呈下降趋势，与对照比较没有显著性差异。根状茎NAA 处理的存活率峰值为96.7%，比对照显著高23.4%，但与其余3 个处理的存活率没有显著性差异。直立茎芦头的存活率峰值为96.7%，比对照显著高26.7%，也显著高于100 mg·L-1NAA 处理，但与300和500 mg·L-1NAA 处理的存活率没有显著性差异。

3.2 不同浓度NAA 处理对阳春砂3 种插穗出芽率的影响

存活率表示的是扦插后第75天插穗还活着没有枯死的插穗，这些插穗包括了出芽和/或生根的插穗，也包括了肉眼观察没有生长但没有死亡的插穗。能够出芽的插穗才有真正成活的可能，因此统计了插穗的出芽率（见图3）。

与存活率相似，出芽率与NAA 处理浓度的关系也呈抛物线。根状茎茎尖和根状茎两种插穗的峰值都处于200 mg·L-1NAA处理时；直立茎芦头的峰值出现在100 mg·L-1NAA 处理，但与200 mg·L-1NAA处理的没有显著性差异。根状茎茎尖、根状茎和直立茎芦头的最高出芽率分别是33.3%、53.3%和70.0%，各自显著高于对照13.3%、50.3%和53.3%。与存活率明显不同的是，3种插穗的对照出芽率都很低。根状茎对照的出芽率只有3.3%，根状茎茎尖和直立茎芦头，分别是10.0%和23.3%。

3.3 不同浓度NAA 处理对阳春砂3 种插穗生根率的影响

插穗要生长，必须分化出根。为了进一步比较NAA 处理对3 种插穗的影响，统计了插穗的生根率（见图4）。结果表明，与存活率和出芽率类似，生根率与NAA 处理浓度也呈现抛物线关系。根状茎茎尖、根状茎和直立茎芦头3种插穗的生根率峰值都出现在200 mg·L-1NAA 处理，分别为66.7%、36.7%和56.7%，各自显著比对照高43.3%、26.7%和53.4%。根状茎茎尖、根状茎和直立茎芦头的对照的生根率，表现出从高到低的与生存率相似的趋势，分别是23.3%、10.0%和3.3%。

200 mg·L-1NAA 处理根状茎茎尖的生根率与300 和500 mg·L-1NAA 处理的没有显著性差异；其他3 个浓度NAA 处理的生根率与对照及相互之间也都没有显著性差异。200 mg·L-1NAA 处理根状茎的生根率，除显著高于对照外，也高于其他3 个处理；与根状茎茎尖的情况类似，其他3 个浓度NAA 处理的生根率与对照及相互间都没有显著性差异。200 mg·L-1NAA处理的直立茎芦头的生根率显著高于其他3 个NAA处理；100 mg·L-1NAA处理的生根率也显著高于对照，但与300 和500 mg·L-1NAA处理的没有显著性差异；300和500 mg·L-1NAA处理的生根率与对照及相互间没有显著性差异。

3.4 阳春砂3种插穗的芽和根再生方式

与木本植物的茎不同，阳春砂有直立茎和根状茎两种茎。直立茎是从根状茎上分化出来的，根状茎分化出直立茎后，在邻近直立茎后端的根状茎上又分生出3 条新的根状茎［8］。根状茎是沿地表生长，而直立茎向上生长。直立茎的茎短，下端基部形成芦头，芦头上是由多个叶鞘构成的假茎［10］，叶鞘从短茎长出，并包裹着短茎。

根据阳春砂茎的生长习性，根状茎茎尖和根状茎两种插穗被平放浅埋于基质中，直立茎芦头扦插于基质中。扦插75 d后，发现3种插穗分生芽和根的方式有差异（见图5）。没有受NAA 处理的根状茎茎尖，只见原来的茎尖生长（见图5A）；NAA 处理的根状茎茎尖，原来的茎尖能够继续生长（见图5C），也可以从插穗中的节上重新分化出芽（见图5B），插穗中间有芽分化的茎尖的生长受到抑制；根可以从各个节上长出（见图5：J～L）。对于根状茎，无论是处理还是对照，芽和根都从节上长出（见图5：D～E，M～O），其中芽以靠近插穗生物学上端的切口的节上长出居多。直立茎芦头插穗的假茎部分（叶鞘）枯萎，在芦头或芦头下端的茎部分分生出芽和根（见图5：G～I，P～R）。

3种插穗以直立茎芦头分生出的芽生长最快。

3.5 不同浓度NAA 处理对根状茎茎尖和根状茎的再生根生长的影响

为了进一步考察NAA对根状茎茎尖和根状茎两种插穗再生的影响，测量了它们的再生根生长指标（见表1～2）。不同浓度NAA 处理后，根状茎茎尖的根数量、根长度、根直径都呈现抛物线状的浓度关系，3 个指标的峰值都处于200 mg·L-1NAA处理。200 mg·L-1NAA 处理的根状茎茎尖再生根的数量比对照显著多56.7%；根长度比对照显著长82.6%；高于或低于200 mg·L-1浓度的NAA 处理，这两个指标都下降。200 mg·L-1NAA 处理的根直径显著比对照粗29.2%，但是提高NAA 的浓度，根直径变化没有显著性差异。

表1 不同浓度NAA 处理对根状茎茎尖根数量、根长和根直径的影响Table 1 The effect of treatments with different concentrations of NAA on root number，length and diameter of the tip of rhizome

表2 不同浓度NAA 处理对根状茎根数量、根长和根直径的影响Table 2 The effect of treatments with different concentrations of NAA on root number，length and diameter of rhizome

根状茎受不同浓度的NAA 处理后，再生根的数量和直径大小与对照没有显著性差异；根的长度表现出剂量关系，200 mg·L-1NAA处理的根长度最长，显著比对照长203.5%，但是与100 和300 mg·L-1NAA处理的没有显著性差异。

3.6 不同浓度NAA 对直立茎芦头再生芽生长的影响

由于直立茎芦头的再生芽在3 种插穗中生长最快，本研究选择了考察芽生长指标来进一步判断NAA 对直立茎芦头插穗再生的影响（见表3）。不同浓度的NAA 处理后，再生芽的数量与对照没有显著性差异。芽的长度呈现浓度效应，以200 mg·L-1NAA 处理的芽最长，比对照显著长25.2%，但与100 mg·L-1NAA 处理的没有显著性差异。提高NAA 的浓度，再生芽的长度显著性下降。芽的直径也是以200 mg·L-1NAA 处理的最大，比对照显著大35.2%，但与100 和200 mg·L-1NAA 处理的没有显著性差异。500 mg·L-1NAA 处理的再生芽的粗度显著性下降。

表3 不同浓度NAA 处理对直立茎芦头芽数量、芽长和芽直径的影响Table 3 The effect of treatments with different concentrations of NAA on bud number，length and diameter of the stem basal

4 讨论

阳春砂是著名的四大南药之首［11］，具有很高的药用和经济价值。然而，超低的单位产量急需扩大栽培面积。扦插是一个最好且经济的营养繁殖方法［12］，可以获得与亲代相同的基因型，以保障药材质量。本文正是基于阳春砂生产实践的需求，探索了阳春砂扦插繁殖的方法。无论是对照还是NAA 处理，阳春砂3 种插穗扦插后75 d 都能再生成苗，说明扦插可以成为阳春砂营养繁殖的一条可行途径。本研究的直立茎芦头扦插方法与目前生产上用的分株繁殖方法比较接近。然而，分株繁殖只是利用了直立茎和少量的根状茎茎尖作为繁殖材料，与扦插繁殖比较，繁殖系数比较低。

木本植物的扦插过程，先出现芽的分化，然后分化出根，但分化出芽的插穗不一定能够分化出根，没有根的插穗随着扦插时间的延长而枯萎。多数扦插研究的扦插时间是60 d 左右［12］，然而，阳春砂3种插穗在扦插75 d后，还出现插穗肉眼观察既没有芽或根再生却又不死亡的现象。为了准确描述这种现象，本文使用了存活率而不是成活率（survival rate）的概念。成活率是指能够分化出芽或根的插穗的百分率。阳春砂3 种插穗的存活率比较高，在70%以上。但3 种插穗的芽或根分化率并不高，根状茎茎尖的出芽率和生根率之和为33.3%，根状茎的为13.3%，直立茎芦头的为26.6%。阳春砂插穗没有清晰的先再生芽或再生根的顺序，有些插穗只见芽，有些插穗只见根。出芽率和生根率的和包括了同时有芽和根的部分插穗，所以实际上能够分化出芽或根的插穗的百分比会更低。也就是说，如果不用植物生长调节剂处理插穗，在75 d 内，对照的成活率很低。为了提高插穗的成活率，需要用植物生长调节剂处理插穗。本文结果表明，用200 mg·L-1NAA 处理3 种插穗后，出芽率和生根率都比各自的对照大幅度提高，体现芽或根生长良好的长度和直径两个指标，也比对照显著提高。

不定根的形成是插穗最重要的发育现象，这个过程受到众多的内源生理因子影响，而生长素被认为是最初触发根分化的内源因子［12］。生长素调节插穗的根分化过程是复杂的，其机理至今未完全清楚［13］。不同种类的生长素对插穗的生根效果是不一样的，吲哚乙酸（IBA）诱导的根多且长，而NAA 诱导的根少而粗，IBA 和NAA 的混合溶液诱导生根的效果更佳［7，14］。生产实践经验表明，阳春砂是容易生根的植物，因此本研究选择了促进根粗的NAA作为生根的单一诱导因子。生长素的生物作用具有浓度效应［15］，在本研究设计的100、200、300、500 mg·L-1浓度梯度中，促进阳春砂3 种插穗的芽和根发生及生长的NAA最适浓度基本上处于200 mg·L-1。

插穗根状茎茎尖因为有茎尖和节，在芽的分化上出现比较有趣的现象。被NAA 处理后，插穗原来的茎尖可以继续生长，也可能还会在节上分化出芽。节上有芽分化的插穗，它的茎尖的生长受到抑制，呈现出顶端优势被解除的现象。推测低浓度的NAA 能够促进茎尖的生长，而高浓度的NAA 抑制了茎尖的生长，却促进了在节上分生出芽。由于插穗具有一定的长度，并且生长素的运输具有极性运输的特性［15］，外源NAA 在插穗内部的分布应该是不均匀的，这或许可以解释在根状茎茎尖及根状茎两种插穗上的芽和根随机再生的现象。这种推测是否成立，还有待进一步的研究。

目前生产上分株繁殖时普遍没有使用植物生长调节剂处理繁殖材料，但是本文结果提示分株繁殖时如果用200 mg·L-1NAA 处理，能够缩短芽和根的分生时间，加快阳春砂成林的速度。扦插时使用的插穗种类和年龄、植物生长调节剂的种类及其浓度，植物生长调节剂处理的时间和方式，扦插基质的组分等，以及它们之间的相互配合，与成活率有密切的关系［14，16～17］。为了进一步提高成活率及节约扦插材料，本研究在插穗的大小、植物生长调节剂的种类与浓度筛选及处理时间、扦插期的适宜时长，扦插基质的筛选等多方面，还需要进一步的研究。

本研究成功地进行了阳春砂的扦插并挖掘出3种插穗，为阳春砂种苗繁殖提供了一种在分株繁殖之外的高繁殖系数的营养繁殖方法。NAA 对阳春砂不同插穗的扦插繁殖效果有显著影响。经200 mg·L-1NAA 处理，3 种插穗在存活率、芽和根的分化及生长方面都显著优于对照。200 mg·L-1NAA 处理根状茎茎尖的存活率为100%，比对照显著高17.7%；根状茎的存活率为96.7%，比对照显著高23.4%；直立茎芦头的存活率为96.7%，比对照显著高26.7%。根状茎茎尖和根状茎两种插穗的最高出芽率为200 mg·L-1NAA 处理时的33.3%和53.3%，显著比对照高13.3%和50.3%；直立茎芦头被100 mg·L-1NAA 处理后的出芽率达到最高的70.0%，但与200 mg·L-1NAA 处理的没有显著性差异。200 mg·L-1NAA 处理后，根状茎茎尖、根状茎和直立茎芦头3 种插穗的生根率分别为66.7%、36.7%和56.7%，各自显著比对照高43.3%、26.7%和53.4%。