绣球花扦插水培研究

李可伊，王彦楚，刘新洋，吴 毅，彭继庆

（中南林业科技大学 生命科学与技术学院，湖南 长沙 410004）

绣球花Hydrangea macrophylla为绣球花科绣球花属落叶小灌木，别名八仙花、紫阳花等[1]，宜栽种在18 ～28 ℃的温暖、湿润、半阴环境。因其管理粗放，病虫害较少，花序硕大，在城市美化、园林造景、盆栽和切花等方面广泛应用，因此，绣球花产业在国内发展迅速，已成为广受人们欢迎的花卉品种之一。目前，国内种植的绣球花品种多由国外引进[2]。绣球花最具观赏价值的部分是由众多不孕花组成的硕大花序，越是观赏价值高的品种越难获得种子，且绣球花种子形态极小，收集与播种十分困难，无法大规模生产。鉴于此，开展绣球花繁殖技术研究对发展绣球花产业尤为重要。

水培法是一种新型、环保的花卉无土栽培方式，在国外已广泛运用到各个繁殖领域[3]。不定根的产生是水培绣球花能否成功的关键，选择适宜的生长素种类和浓度可以提高水培成功率。Li 等[4]发现IBA 和NAA 联合处理甘蔗微芽可促进不定根（AR）的形成，表明生长素是甘蔗微芽AR 形成的正向调节因子。Kim 等[5]通过不同浓度IBA 诱导苹果砧木M9 和M26 生根，发现不定根的诱导和不良的愈伤组织形成降低了体外培养的幼苗的驯化率。罗嘉亮等[6]研究得出 0.5 mg·L-1的IBA 可有效促进连续继代培养的杜梨不定芽的生根,证明了其不定根的形成过程与氧化酶有密切的关系。不定根的形成是一个受激素调控的复杂过程，生长素起关键调节作用，不仅不同种类和浓度的外源激素会影响不定根的形成，而且植物本身不同部位的生长素含量对形成不定根也有一定影响。

课题组在前期研究过程中发现，在潮湿的生长环境中，基部的绣球花茎段上会长出一些不定根，于是猜想绣球花品种是否可以进行水培繁育。本试验从激素种类、激素浓度及插条类型3 个影响因素进行研究，进一步探寻绣球花水培繁育的最佳条件，为绣球花繁育提供新的繁育方式。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理

以从美国乔治亚大学引进的大花绣球品种为实验对象，2019年5月，选取长势一致的当年生枝条作为研究对象。每根枝条剪成上、中、下3 段，上段保留顶芽，带两个节间，长约10 cm；中段、下段各带两个节间。插条修剪时要求切口平滑，上端切口距上节间约2 cm，切口为平口；下端切口距下节间约2 cm，切口为斜切口。插条的上节间保留2 个叶片，叶片大小保留1/2，下节间的叶片全部去除。

1.2 实验设计

选用NAA 和IBA 2 种激素，浓度设置为 10 mg·L-1，以无菌水为对照，探究激素种类对绣球花水培生根的影响；通过设置0、5、10、15、20、25 mg·L-16 个不同浓度的NAA 溶液探究激素浓度对绣球花水培生根的影响；以上、中、下3段作插条，分别用0、5、10、15 mg·L-14 种不同浓度的NAA 溶液进行水培，探究插条部位对绣球花水培生根的影响。每个变量均设置3 组重复，每组处理30 个插条。

1.3 培养条件

绣球花外植体水培繁育试验在光照培养箱（上海博讯BSG-800）中进行，光暗培养条件为16 h/8 h，光照培养条件下温度设置为25 ℃，暗培养条件下温度设置为20 ℃。

1.4 数据统计与分析

从水培第15 d 开始，每隔3 d 记录统计1 次生根外植体数量。培养36 d 后终止试验，统计最终的外植体生根数，每株外植体的生根数和根长，利用Excel 和SPSS17.0 软件对试验数据进行统计分析与制图，图中不同小写字母表示在P＜0.05水平下差异显著。

2 结果与分析

2.1 激素种类对绣球花水培生根的影响

植物激素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键，外源激素主要诱导根原基产生，从而影响愈伤组织的形成[7]。绣球花外植体生根时间显示（图1），在无菌水、NAA 和IBA 处理条件下，绣球花外植体均在15 d 左右开始生根，此后生根率明显升高，第36 天达到最大生根率，无菌水和NAA 处理的绣球花外植体生根率最高，分别为92.0%和91.9%，IBA 处理的生根率明显降低，为75.8%（图2），但经无菌水、NAA 和IBA 处理的插条在生根率方面无显著差异。平均每株生根数量统计结果显示（图3），在无菌水条件下插条的平均每株生根数为24 根，而NAA 和IBA 处理条件下的插条的平均每株生根数量明显减少，分别为17 和10 根，无菌水和IBA 处理的插条在平均每株生根数量间存在显著差异。平均每株根长统计结果显示（图4），无菌水和NAA 处理条件下平均每株根长差异不明显，但IBA 处理条件下的平均每株根长最低，仅为24.9 cm，IBA 处理插条的平均每株根长与无菌水和NAA 处理插条的平均每株根长之间具有显著差异，无菌水和NAA之间无显著差异。通过对绣球花外植体的生根率、平均每株根长、平均每株生根数综合分析，无菌水和NAA 处理过的插条生根效果明显优于经IBA处理插条的生根效果。

图1 激素种类对生根时间的影响Fig.1 Effect of hormone types on rooting time

图2 激素种类对生根率的影响Fig.2 Effect of hormone types on rooting rate

图3 激素种类对生根数的影响Fig.3 Effect of hormone type on rooting number

图4 激素种类对根长的影响Fig.4 Effect of hormone types on root length

2.2 激素浓度对绣球花水培生根的影响

不同的激素浓度对插条生根影响不同，低浓度可以促进插条生根，而浓度过高则对生根具有抑制作用[8-12]。用不同浓度的NAA 处理插条结果显示，在浓度为5 mg·L-1时平均生根率达到峰值，为95.0%；0 mg·L-1浓度处理条件下次之，为92.9%；当浓度高于10 mg·L-1时，平均生根率呈下降趋势（图5），方差分析结果显示，25 mg·L-1NAA 与各组浓度NAA 的平均生根率均有显著性差异，5 与20 mg·L-1NAA 平均生根率具有显著性差异。平均每株生根数量统计结果显示（图6），浓度为0 mg·L-1时的平均每株生根数最多，为23.9根，随着NAA 浓度的增加，平均每株生根数量呈下降趋势。在0 与5 mg·L-1NAA 浓度培养条件下，插条的平均每株生根数量无显著差异，但与20 和25 mg·L-1NAA 浓度培养条件下的插条存在显著差异。平均每株根长统计结果显示（图7），不同浓度NAA 处理插条的平均每株根长也随着NAA 浓度的升高呈下降趋势，NAA 浓度为0 mg·L-1时，插条的平均每株根长最大，为42.4 cm，当NAA浓 度 为5 和10 mg·L-1时略有下降，但当NAA 浓度高于15 mg·L-1时，插条的平均每株根长显著降低，0、5、10 mg·L-1NAA 与15、20、25 mg·L-1NAA 的平均每株根长具有显著性差异，15 和 25 mg·L-1NAA 的平均每株根长具有显著性差异。试验过程中对插条的外部形态观察发现，当NAA浓度≥15 mg·L-1时，浸入溶液中的插条表皮明显变红（图8），这可能是导致外植体生根率、平均每株生根数和平均每株根长减少的原因。研究结果表明，低浓度NAA 的处理条件下，可以适当提高绣球花插条的生根率，但随着浓度的升高对绣球花插条的生根率反而有抑制作用，NAA 浓度为5 mg·L-1时，绣球花插条的生根率最高，绣球花插条的平均每株生根数量和平均每株根长也在低浓度条件下达到最大值。

图5 NAA 浓度对生根率的影响Fig.5 Effect of NAA concentration on rooting rate

图6 NAA 浓度对生根数的影响Fig.6 Effect of NAA concentration on rooting number

图7 NAA 浓度对根长的影响Fig.7 Effect of NAA concentration on root length

图8 激素对插条表皮颜色的影响Fig.8 Effect of hormone on skin color of cuttings

2.3 插条部位对绣球花水培生根的影响

不同位置茎段的插条因其木质化程度、分生细胞的数量的不同而对插条生根有较大影响[13-19]。通过对绣球花当年生枝条的上段、中段、下段插条为材料进行研究发现（图9），不同茎段类型的平均生根率存在差异，低浓度时（0 和5 mg·L-1），平均生根率高低排序为上段＞中段＞下段；当浓度为10 mg·L-1时，中段的外植体的平均生根率高于上段和下段的外植体；当浓度高于15 mg·L-1时，下段的外植体的平均生根率高于中段和上段，这表明当外植体木质化程度较高时，适当提高外源激素的浓度可以提高平均生根率。3 种外植体的平均每株生根数统计结果显示（图10），上段和中段平均每株生根数随着NAA 浓度的升高呈降低的趋势，下段外植体恰好相反。但在低浓度时，上段和中段插条的平均每株生根数显著高于下段插条。平均每株根长的统计结果显示（图11），NAA 浓度低于10 mg·L-1时，中段插条的平均每株根长显著高于上段和下段插条，长度最高可达46.37 cm。通过对比不同茎段的生根图片发现（图12），绣球花插条的切口处未形成明显的愈伤组织，并且不定根分布在切口以上的部位，因此绣球花插条的生根方式为皮生根方式。上段插条的不定根分布较中段和下段插条更广泛，在浸入溶液中的部分均可以生根，这可能与上段插条的木质化程度低，分生细胞较多且分布于整个插条，同时这也可能是上段插条的平均每株生根数比较多的原因。中段和下段插条的生根部位主要集中在节间附近，可能与该处分生组织比较活跃有关，其余部分木质化程度较高，可能难以分化出不定根。

图9 插条部位对生根率的影响Fig.9 Effect of cuttings on rooting rate

图10 插条部位对生根数的影响Fig.10 Effect of cuttings on rooting number

图11 插条部位对根长的影响Fig.11 The influence of cuttings on root length

图12 不同插条部位生根图片Fig.12 Rooting pictures of different cuttings

3 结论与讨论

在水培生根过程中，选择合适的激素种类和浓度是水培成功与否的一个关键因子，外源激素主要通过调节外植体内部有关内源激素的含量，诱导细胞分化，从而促进不定根的形成，不同种类的外源激素对外植体生根有不同影响。朱玉球等[20]用激素处理红叶石楠生根实验结果显示，激素处理过的红叶石楠的生根数量低于无菌水组，研究结果与绣球花水培研究结果一致。周余华等[21]以圆锥绣球石灰灯的半木质化嫩枝为材料开展了扦插繁育技术研究，发现7 种基质组合中，蛭石+泥炭混合基质扦插生根率最高，达84%，ABT、NAA 促进生根效果最好。孟新法等[22]对比了3种生长素（IAA、IBA 及NAA）对生根的影响发现，NAA 在促进植物生根方面效果最好，这和绣球花插条水培生根对激素筛选结果一致。研究表明由于IBA 进入植物组织后可迅速被氨基酸结合而成为无活性的结合态生长素[10]，这也可能是利用IBA 处理的绣球花外植体的生根率低于NAA 的原因。IBA 诱导根原基发生后，会导致愈伤组织大量产生而阻碍根的生长[23]，而NAA 处理有利于菌的生长，在插条的切口处可以形成菌落，阻碍愈伤组织的形成[24]，所以使用IBA 的平均每株根长和平均每株生根数远小于NAA，与研究结果一致。但李进等[25]、郑健等[26]的扦插试验表明，同浓度下IBA 生根效果优于NAA，与本试验结果不同，可能与采用的繁育方法不同有关，扦插繁育时IBA 容易保留在被处理的部位，能有效地促进形成层细胞分裂，而水培繁育则不同，IBA 可以扩散在整个溶液中，导致IBA 无法保留在切口处诱导细胞分裂。另外，植物激素浓度也不宜过高，浓度过高会增加溶液的渗透压，导致外植体无法利用溶液中的水分从而降低生根率，更严重情况可能会导致外植体失水而死亡。

不同的激素浓度对插条生根影响也不同，本试验发现NAA 为5 mg·L-1浓度处理绣球花外植体的 平均生根率最高，当NAA 浓度超过15 mg·L-1时，绣球花外植体的平均生根率、株平均生根数和株平均根长明显下降。李柠等[27]研究表明： 150 mg·L-1的IBA 可促进枫杨硬枝扦插生根，但浓度高于450 mg·L-1时则出现抑制现象，与本试验结果生根趋势一致，植物对激素的需求有一个最适范围，低浓度时能促进愈伤组织的形成，有利于细胞再分化为根原基，从而促进生根。而激素浓度过高则会诱导插条生成次级代谢产物，影响了插条内部的某些氧化还原反应，妨碍了根生长的正常生理代谢，从而抑制生根，甚至产生毒害作用[13-14]。但也存在差异，张沛健等[8]试验结果显示NAA 浓度越高越能促进金蒲桃插穗生根，可能与植物个体差异有关。吴华芬等[28]以MS+6-BA 1.0 mg·L-1+IBA 0.05 mg·L-1为基质，发现绣球花的分化增殖效果明显，而生根则使用保持在湿度85%环境条件下进行试管外生根效果较好。说明生根效果除了受激素浓度控制外，还与环境湿度有关，后续可以进一步讨论。

插条的木质化程度和分生细胞的数量决定着外植体的生根效果。木质化程度越高，分生细胞数量越低，所以更难产生不定根[16-18]。卢瑞克等[13]发现木质化程度较低的连翘插条更易于扦插生根。刘文等[14]对杂交构树插穂扦插生根的研究中发现未木质化插穗生根状况最好，半木质化与完全木质化较差。涂振伟[15]研究表明红石叶楠的枝条梢段和中段的扦插效果最好，基段及抽梢的扦插效果较差。张国华等[29]以蛭石为基质研究发现，以枝条上部为插穗的生根效果最好。这些结论与本研究结果一致，绣球花上段外植体的木质化程度最低，有些甚至未木质化，结果也显示上段外植体的生根率最高，生根数量也较多。但上段外植体并不是绣球花水培的最佳外植体，这是由于上段外植体的平均每株根长远低于中段外植体，而平均每株根长是衡量苗木优良的核心指标，平均每株根长越长表明幼苗的根系越发达，在移栽和后期生长中就会越有优势。也有大量研究表明木质化程度高的外植体营养物质含量高，有利于维持根的发育[19-21]。黄梅等[16]在艾纳香扦插生根的试验过程中发现木质化程度最高的下部枝条生根效果较好。安晓英[17]对青海云杉扦插研究中，下部插条的生根数大于上部。在骆畅等[18]对米槁的研究中，插穗生根效果下部＞中部＞上部。茎段的木质化程度对生根的影响因植物种类不同存在差异，绣球花水培繁育的最佳外植体为半木质化程度的中段外植体。

绣球花水培生根是一个复杂的过程，生根效果好坏是许多条件综合作用的结果，本试验侧重考虑激素种类、浓度及插条部位的影响，但对基质选择、浸泡时间、温度等方面还未涉及，后续还需进一步研究，本次试验为绣球花繁殖技术提供了新思路。