植物生长调节剂对毛梾嫩枝扦插生根及内源激素含量的影响

张亚男，刘 勇*，贺国鑫，李世安，岳 涵，周炳秀

(1.北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083；2.北京市大东流苗圃，北京 102211)

毛梾(Cornuswalteri)是山茱萸科(Cornaceae)梾木属(Cornus)的落叶乔木，又名车梁木，广泛分布于我国华北、华东、西南等各省区，是优良的用材树种和绿化树种[1-2]。研究发现，毛梾种子含油率在36%～38%，籽油中含棕榈酸、硬脂酸、棕榈烯酸、油酸、异油酸、亚油酸、亚麻酸等，籽油脂肪酸组成简单而且高度集中，是新型木本油料树种，极具发展前景[3-4]。目前毛梾多采用播种育苗，但因其种皮坚硬，种子发芽率低，存在隔年萌发现象，极大地限制了毛梾的开发利用[5-7]。

扦插繁殖能保持母本优良性状，具有较高的繁殖系数，能在短期内获得大量优质苗木，是毛梾快速繁殖和良种繁育的理想方法[8-9]。研究表明，插穗生根是受内源激素、营养物质含量、酶活性、年龄等内部因素和温湿度、基质、植物生长调节剂等外部因素共同影响的复杂生物学过程[10-11]。在多种植物扦插繁殖研究中得出，植物生长调节剂是影响插穗生根的主要外部因素，经植物生长调节剂处理后插穗生根率明显提高[12-14]。内源激素含量与插穗生根有明显相关性，内源激素之间相互协调，共同调控着不定根的发生[12,15]。

目前在毛梾扦插繁殖中仅有少量对嫩枝扦插和硬枝扦插繁殖技术的研究，生根率较低，为26%～33%[16-17]，尚未达到在生产上推广应用的水平。因此，如何进一步提高毛梾嫩枝扦插生根率，揭示内源激素含量变化对毛梾嫩枝扦插生根产生的影响等仍是亟待研究的问题。从植物生长调节剂种类及浓度入手，寻找适宜的植物生长调节剂处理方法，提高毛梾嫩枝扦插生根率，研究生根过程中内源激素含量的变化规律，为今后毛梾快繁、生产和推广提供技术支撑[18-19]。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地为北京市大东流苗圃，位于北京市昌平区小汤山镇大东流村南(116°27′22″E，40°9′2″N)，属于温带大陆性季风气候，年降水量631.2 mm，降水多集中在6-8月，年均气温12℃，无霜期210 d，年均日照时数2 684 h。

1.2 试验材料与步骤

于2019年7月中旬进行扦插试验，试验材料取自北京市房山区窦店镇苗圃栽植的3 a实生毛梾苗，以当年生无病虫害、长势良好的嫩枝为插穗。

阴凉地制穗，插穗长度为12～15 cm，每个插穗保留至少2芽2叶，每片叶剪下1/2，用25%多菌灵消毒3～5 min，蒸馏水洗净，放于新鲜冷水中，以防其失水。

采用珍珠岩∶蛭石=1∶1为扦插基质，扦插前2 d用25%多菌灵500倍液对基质进行全面消毒，充分搅拌后，放入育苗盆，育苗盆放置在苗圃室外扦插池内。扦插时，将插穗直插入基质、深度为4～5 cm，按压插穗周围的基质。扦插结束后，全面浇水1次，立刻用25%多菌灵溶液进行消毒。扦插生根过程中，采用间歇喷雾装置根据每日天气情况设置喷雾时长，保持叶片湿润，每5 d用25%多菌灵溶液消毒1次。

1.3 试验设计

植物生长调节剂筛选试验：采用双因素随机区组试验设计，选择吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、双吉尔6号生根粉(GGR)3种植物生长调节剂，分别设置浓度为1 000、1 500、2 000 mg/L，以清水为对照，共计10个处理，每个处理重复3次。每个重复50条插穗，共计1 500条插穗，所有插穗均速蘸30 s后插入基质中。

内源激素含量测定试验：与植物生长调节剂筛选试验同时进行，设置IBA2000 mg/L和清水对照共计2个处理，每个处理重复3次。每个重复40条插穗，共计240条插穗，所有插穗均速蘸30 s后插入基质中。

1.4 指标测定

生根情况统计和根系生长测定：自扦插之日起，每5 d观察1次插穗的状态，扦插90 d后，全面统计生根率、平均根长、平均根数。平均根长测量每条插穗>1 mm的一级根，求得平均值。平均根数统计每条插穗>1 mm的一级根数量，求得平均值[20]。采用EPSON数字化扫描仪对生根插穗的根进行扫描，WinRHIZO根系图像分析软件分析，获得根总表面积、根总体积、平均根直径，随后将根系放入65℃烘箱烘干48 h后称量得干质量[8]。

内源激素含量测定：扦插当天进行第1次取样，之后每10 d取样1次，每个处理的重复每次随机取样4条，取插穗基部2～3 cm处的韧皮部，清水洗净，吸干表面水分后快速放入液氮中冷冻，存于-80℃冰箱。测定采用高效液相色谱法，采用甲醇和0.1 mol/L乙酸为流动相进行梯度洗脱，在波长为254 nm下测定吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)、赤霉素(GA3)含量[19]。

1.5 数据处理

所得数据均采用Excel进行整理统计，其中对于生根率等百分率数据先进行反正旋转换，再进行分析。将整理的数据在SPSS软件中进行方差分析和0.05水平Duncan多重比较，表中数据表示为平均值±标准差。内源激素含量变化图表采用Origin2017绘制。

2 结果与分析

2.1 生根类型及发育过程

毛梾嫩枝扦插生根属于皮部生根型，所得生根苗均由插穗地下部分的基部皮部发根，扦插第15天开始插穗基部切口长出白色愈伤(图1a、图1b)；扦插第20天，插穗地下部分皮部膨大、开裂，有即将生根迹象(图1c)；扦插第25天IBA2000 mg/L处理有不定根长出(图1d)，大部分插穗基部皮部膨大(图1e)；扦插第45天，各处理均有不定根长出(图1f)；至扦插第75天，生根插穗发生数量开始减少，其余未死亡插穗基部切口处均长有愈伤组织；扦插第90天，生根进程观察结束，大部分生根插穗根系发育较为完善。

注:a,b.第15天的插穗；c.第20天的插穗；d.第25天IBA2000 mg/L处理的插穗；e.第25天的插穗；f.第45天的插穗。

2.2 植物生长调节剂对生根率及生根数的影响

植物生长调节剂种类对插穗生根率和平均根数均具有极显著影响(P<0.01)。植物生长调节剂浓度对插穗的生根率影响极显著(P<0.01)，对平均根数的影响显著(P<0.05)。植物生长调节剂种类和浓度的交互作用对插穗的生根率的影响显著(P<0.05)，对平均根数的影响极显著(P<0.01)(表1)。

与CK相比，不同种类及浓度的植物生长调节剂处理对插穗生根情况有不同程度的影响(表1)。从生根率来看，IBA2000 mg/L处理后，插穗生根率最高(67.33%)，是CK的2.73倍，显著高于(P<0.05)其他各处理；IBA1500 mg/L、NAA1000 mg/L、NAA1500 mg/L和NAA2000 mg/L处理后，插穗生根率也较CK有明显提高(P<0.05)；而GGR1000 mg/L、GGR1500 mg/L、GGR2000 mg/L和IBA1000 mg/L处理后，插穗生根率与CK无显著差异(P>0.05)。

表1 植物生长调节剂对毛梾嫩枝扦插生根情况的影响及方差分析

从平均根数来看，IBA2000 mg/L和IBA1500 mg/L处理后插穗的平均根数显著多于(P<0.05)其他各处理，分别是CK的平均根数的2.50、2.50倍；IBA1000 mg/L处理后，插穗平均根数较CK有显著增加(P<0.05)；剩余处理插穗的平均根数与CK差异不明显(P>0.05)。

综上，在植物生长调节剂种类和浓度的交互作用下，IBA2000 mg/L处理后插穗的生根率和平均根数都达到最大，分别为67.33%、8.33根，显著大于(P<0.05)其他各处理。

2.3 植物生长调节剂对根系生长的影响

植物生长调节剂种类对插穗的根体积、根表面积、平均根直径、平均根长和根生物量均有极显著影响(P<0.01)。浓度对插穗的根表面积、平均根直径、平均根长和根生物量有极显著影响(P<0.01)，对根体积有显著影响(P<0.05)。植物生长调节剂种类和浓度的交互作用极显著影响(P<0.01)插穗的根体积、根表面积、平均根直径、平均根长和根生物量(表2)。

与CK相比，不同种类及浓度的植物生长调节剂处理后均能显著促进(P<0.05)插穗根系的生长(表2)。从根体积来看，除GGR2000 mg/L处理后插穗的根体积与CK无显著差异(P>0.05)外，其他各处理均显著促进了(P<0.05)插穗根体积的增大，其中IBA2000 mg/L处理后插穗的根体积最大(0.53 cm3)，且显著大于其他各处理。

表2 植物生长调节剂对毛梾嫩枝扦插生根根系生长的影响及方差分析

从根表面积来看，IBA2000 mg/L处理后插穗的根表面积最大显著高于(P<0.05)其他各处理，为CK的6.97倍；IBA1500 mg/L、NAA2000 mg/L、GGR1000 mg/L和IBA1000 mg/L处理也明显增大(P<0.05)插穗的根表面积，分别是CK的5.54、2.95、2.66、2.30倍；其他处理插穗的根表面积虽较CK有增大，但差异不显著(P>0.05)。

从平均根直径来看，除GGR2000 mg/L处理后插穗的平均根直径与CK无显著差异(P>0.05)外，其他各处理均显著促进了(P<0.05)插穗平均根直径的增大，其中IBA2000 mg/L处理后插穗的平均根直径最大，显著高于其他各处理(1.82 mm)。

对于平均根长，IBA2000 mg/L和IBA1500 mg/处理后均显著促进了插穗根的伸长，分别是CK的5.19、2.66倍；而其他处理的插穗平均根长与CK没有显著差异(P>0.05)。

从根生物量来看，IBA2000 mg/L处理后插穗的根生物量最大显著高于(P<0.05)其他各处理，为CK的5.85倍；IBA1500 mg/L和GGR1000 mg/L处理也明显增大了(P<0.05)插穗的根生物量，分别是CK的4.32、2.05倍；其他处理插穗的根生物量虽较CK有增大，但差异不显著(P>0.05)。

综上，在植物生长调节剂种类和浓度的交互作用下，IBA2000 mg/L处理后插穗的根体积、根表面积、平均根直径、平均根长和根生物量都达到最大，分别为0.53 cm3、41.52 cm2、1.82 mm、88.52 mm、282.00 mg，显著大于(P<0.05)其他各处理。

2.4 插穗生根过程内源激素变化

2.4.1 IAA含量的变化 在毛梾嫩枝扦插生根过程中，插穗内部IAA含量总体呈“下降-上升-下降”的变化趋势(图2)。IBA2000 mg/L处理后插穗IAA含量降低，在第10天到达谷值，随后含量不断增加，在第40天到达峰值，之后含量下降，随后又缓慢增加至逐渐稳定。根据含量随时间变化结合插穗的生根情况可知，插穗刚离开母体，缺少了IAA的供应，含量会有所降低，而此时也是切口处愈伤组织发生的时期。随后，IAA含量不断上升，以促进根系的发生。扦插后期，IAA含量趋于稳定，这时生根已基本完成，插穗内部IAA含量处于较为稳定状态。CK也呈大致相同的变化，但变化的量不同，CK的IAA含量降低较明显，且峰值也较小，整个过程中CK插穗的IAA含量都明显低于IBA2000 mg/L处理。

图2 毛梾嫩枝扦插生根过程IAA含量的变化

2.4.2 ABA含量的变化 在毛梾嫩枝扦插生根过程中，插穗内部ABA含量总体呈“下降-上升”的变化趋势(图3)。IBA2000 mg/L处理后插穗ABA含量不断降低，愈伤组织开始发生，在第30天左右到达谷值，此时正是插穗开始生根的时期，随后含量不断增加，不定根发生也开始减少。CK则是呈缓慢的下降状态，在第60天时到达谷值。

图3 毛梾嫩枝扦插生根过程ABA含量的变化

2.4.3 GA3含量的变化 在毛梾嫩枝扦插生根过程中，插穗内部GA3含量总体呈“下降-上升-下降-上升”的变化趋势(图4)。IBA2000 mg/L处理后插穗GA3含量不断降低，在开始生根的第30天到达谷值，随后含量增加，到达峰值，随后再次到达谷值，最后又呈上升趋势。而CK则是曲折上升状态，在第40天达到峰值后下降，在扦插后期到达谷值。在整个生根过程CK的GA3含量处在高于同期IBA2000 mg/L处理的水平。

图4 毛梾嫩枝扦插生根过程GA3含量的变化

2.4.4 ZR含量的变化 在毛梾嫩枝扦插生根过程中，插穗内部ZR含量总体呈“下降-上升-下降”的变化趋势(图5)。IBA2000 mg/L处理后插穗ZR含量不断降低，在第20天到达谷值，随后含量不断增加，在第60天达到峰值之后再降低。CK也呈大致相同的变化，但变化的量不同，CK插穗的ZR含量下降较慢，并在较早的时间到达较高于IBA2000 mg/L处理的峰值水平。

图5 毛梾嫩枝扦插生根过程ZR含量的变化

2.4.5 IAA/ZR的变化 在毛梾嫩枝扦插生根过程中，CK和IBA2000 mg/L处理后的插穗内部IAA/ZR的变化存在较大差异(图6)。IBA2000 mg/L处理后IAA/ZR先增大，在第20天到达峰值后开始下降，第50天到达谷值后缓慢上升。CK的IAA/ZR在前60 d一直处于较低水平，之后缓慢上升。

图6 毛梾嫩枝扦插生根过程IAA/ZR的变化

3 结论与讨论

植物生长调节剂种类、浓度以及二者交互作用均对毛梾嫩枝扦插生根有极显著的影响，IBA2000 mg/L效果最佳，处理后插穗的生根率为67.33%、平均根数为8.33根、根表面积41.52 cm2、根体积0.53 cm3、平均根直径1.82 mm、平均根长达到88.52 mm、根生物量282 mg。不定根的发生需要较高浓度的IAA，较低浓度的GA3、ZR和ABA，较高水平的IAA/ZR有利于根的发生。

植物生长调节剂能促进插穗不定根的发生，不同植物生长调节剂种类及浓度对扦插生根效果的影响有差别[21-24]。在对裸花紫珠(Callicarpanudiflora)、细子龙(Amesiodendronchinense)、栓皮栎(Quercusvariabilis)、美国流苏(Chionanthusvirginicus)、沙生柽柳(Tamarixtaklamakanensis)等树种的研究中认为，IBA促进生根作用较其他植物生长调节剂强[8,25-28]。也有研究指出较高浓度的IBA更有利于生根[29]，在对崖柏(Thujasutchuenensis)的研究中认为IBA2000 mg/L处理后生根率最高[30]，IBA1500 mg/L是灰木莲(Manglietiaconifera)嫩枝扦插最佳植物生长调节剂处理[13]。本试验综合各类指标得出，IBA2000 mg/L对毛梾嫩枝扦插生根促进作用最强，其处理后的插穗生根率、平均根数、根表面积、根体积、平均根直径、平均根长和根生物量均最高，这与上述研究结果相似。但薛利艳等[17]认为NAA100 mg/L浸泡1 h有利于毛梾嫩枝扦插生根，有研究指出IBA是长效化合物，在空气中分解速度慢、毒性小，NAA生理活性高、毒性较IBA大[14,18]，使用NAA100 mg/L浸泡1 h和IBA2000 mg/L速蘸对插穗产生的毒害程度不同，这可能导致试验结果不同；本试验与薛利艳等[17]的试验在试验设计、试验材料的选取等方面不完全一致，可能会在一定程度上影响试验结果，因此在今后的研究中还有待进一步比较验证。本试验采用的高浓度速蘸方式极大地缩短了处理时间，提高了扦插生产效率，值得借鉴。

插穗内激素的动态平衡调控着不定根的发生[15,19]。有研究表明，IAA有利于根原基的诱导，促进不定根发生，其含量高峰与根原基出现的高峰一致，IBA通过促进IAA的合成或抑制其分解来维持其含量[20,31]。ZR促进细胞分裂分化，诱导出愈伤组织，IBA会阻碍ZR合成或加速其分解[15,32]。GA3促进细胞伸长[33-34]。ABA会抑制植物生长发育，生长调节剂会影响ABA含量[35]。本试验结果与上述研究结论相符，本试验中IBA2000 mg/L处理后，ZR、GA3、ABA不断降低，一方面是插穗形成愈伤组织消耗了GA3和ZR；另一方面IBA阻碍了ZR、GA3、ABA合成或加速其分解，使其含量在不定根发生前一直保持较低水平；不定根发生后ZR、GA3的含量有所升高，是为促进细胞分裂、根系伸长做准备，随着根的不断生长，消耗ZR导致含量下降。IBA2000 mg/L处理后，插穗IAA含量先短暂降低后升高，在不定根开始发生时含量最高，生根后期含量下降，这可能是因为插穗离体后短期得不到激素供应，IAA含量有所降低，但IBA促进了IAA的合成，使其含量上升，之后的生根消耗了大量IAA，导致含量下降。此外，内源激素之间的相互作用对不定根的产生也有影响，IAA/ZR影响着不定根的发生，清水对照的IAA/ZR一直处于较低水平，IBA2000 mg/L处理后IAA/ZR在不定根开始发生时达到最大，这与IAA/ZR较高时有利于根的发生，较低时更倾向于形成愈伤组织[36]的结论一致。

本试验经观察得出，毛梾扦插生根属于皮部生根型，生根插穗切口处仅愈合形成膨大愈伤组织，插穗从基部生出不定根，薛利艳等[17]的研究得出相似结论。由于均未进行解剖分析，存在主观影响，因此在今后的试验中有待验证。今后需加强植物生长调节剂对插穗内部营养物质分配和酶活性变化的影响研究，以进一步支撑植物生长调节剂对毛梾扦插生根的促进作用。