绞缢对‘冀砧2号’苹果矮化砧压条生根及相关生理指标的影响

高美娜，赵清，孙明飞，魏鑫，朱杰，李潞，井俊丽，梁博文，周莎莎，徐继忠，李中勇

（1.河北农业大学园艺学院，河北 保定 071000；2.河北省农业特色产业技术指导总站，河北 石家庄 050011）

苹果矮化密植栽培具有管理简单、结果早、产量高等优点，是世界苹果产业发展的主流方向［1，2］。矮化砧木的利用方式主要有自根砧和中间砧两种，当前我国以矮化中间砧为主，中间砧利用方式适应性广、抗性强，不足之处是苗木繁育需嫁接两次，技术比较繁琐；国外苹果栽培多采用矮化自根砧苗，具有易成花、结果早、苗木一致性高、丰产优质等显著特点［3］。压条是矮化自根砧的主要繁育方式之一，压条繁殖中常对新梢实施机械造伤以提高生根率，常见的造伤方法有环割、绞缢、刻伤［4］。杨利粉等发现绞缢处理的苹果矮化砧木‘9－3’新梢生根率、平均根数显著高于对照［5］。绞缢处理可以阻止光合作用的养分向下输送，促进伤口处营养物质积累，并在伤口处形成愈伤组织，提高抗病力，从而促进新梢生根［4］。

生长素具有促进不定根和侧根形成和发育的作用［6］。张晓平等在鹅掌楸扦插生根研究中指出，吲哚乙酸（IAA）含量在不定根原基诱导期及表达期呈上升趋势，有利于不定根生成［7］；Guan等研究表明，在不定根形成过程中，IAA可能通过促进淀粉粒水解补充营养来促进M9苹果新梢基部细胞分裂和伸长，从而导致皮孔开裂，促进不定根伸出［8］。细胞分裂素主要在根尖形成时起作用，一般通过玉米素（ZT）或者玉米素核苷（ZR）含量来判断细胞分裂素对植物生根的影响［9］；研究显示，IAA／ZT值影响不定根的生成［10］。李朝晖在青檀扦插生根过程中发现，吲哚丁酸（IBA）处理能够引起新梢体内IAA、脱落酸（ABA）、ZT和赤霉素（GA3）含量的变化，从而促进插穗生根［11］。综上，不定根发生过程是多种激素共同作用的结果，分析各种内源激素在生根过程中的含量变化对了解不定根形成过程具有重要意义。

苹果矮化砧木新品种‘冀砧2号’是从SH40实生后代中选出的，作为中间砧嫁接‘天红2号’，矮化性状明显、产量高、果实整齐度高［12］，但其自根砧繁育及生产尚属空白。本研究以‘冀砧2号’为试材，探讨绞缢处理对其生根率及压条期间生理指标变化的影响，以期为建立优良苹果矮化砧木压条繁殖技术体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

试验于2020年3—12月在河北省保定市顺平县蒲溪苗圃场进行，试材为苹果矮化砧木‘冀砧2号’。

2020年3月下旬定植母株，将试材与地面呈45°夹角倾斜栽于试验小区，株行距为20 cm×60 cm，待母株上新梢长至10 cm时，用“U”型铁丝固定母株前端，使其水平贴于地面；待母株上新梢长至35 cm时进行绞缢处理，以不绞缢处理为对照，并进行第1次培锯末，厚度约为10 cm，然后喷湿，待新梢长至50 cm时进行第2次培锯末，其他管理按常规措施进行。

绞缢处理方法：在压条新梢基部以上3～4 cm处，用细铁丝绞缢一圈，以勒紧表皮不脱落为宜。试验分3个小区，作为3次重复，随机排列，每小区处理100个新梢。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 生理指标测定 处理30 d开始采样，15 d后再采样一次，之后生根进程加快，改为每10 d取样一次。每小区采集3个新梢为1个重复，重复3次；取处理部位上下各3 cm的茎皮，去离子水洗净并擦干，剪碎并混合后液氮速冻，用于测定内源激素含量（高效液相色谱法［13］）的存放于－80℃冰箱，用于测定可溶性糖、淀粉（硫酸－蒽酮比色法［14］）的存放于－40℃冰箱，备用。

1.2.2 压条生根解剖学研究 以绞缢处理的新梢为材料，压条30 d后开始，每隔5 d随机选取不同母株上的5根新梢，截取处理部位上下2 cm的茎段保存于FAA固定液（70%乙醇90 mL＋5 mL冰醋酸＋5 mL甲醛）中，用石蜡切片法制片后观察解剖结构［13］。直至压条苗基部产生不定根。

1.2.3 生根率调查 1月7日统计生根率。生根率＝生根插穗数量／压条插穗总数，取3个小区的平均值。

2 结果与分析

2.1 不定根形成过程解剖结构变化

‘冀砧2号’新梢绞缢部位由外到内分别是表皮、韧皮部、维管形成层、木质部、髓（图1 A、B）。形成层细胞排列整齐，木质部发达；髓由不规则的厚壁细胞组成，多呈方形或者椭圆形。绞缢部位未发现潜伏根原基，属于诱导根原基类型。根原基的发生部位位于愈伤组织（图1C）、形成层（图1E）以及髓射线（图1D）。

处理后30～45 d，在形成层及愈伤组织处出现内部细胞排列紧密、由根原基原始细胞不断分裂分化形成的圆形细胞团（图1C、E），外表表现为韧皮部以及愈伤组织逐渐膨大。随着根原基细胞的分裂分化，形成楔形根原基（图1F），处理后45～55 d，根原基逐渐形成椭圆形根状结构，突破韧皮部及表皮，发育形成不定根（图1G、H）。

图1 不定根形成过程解剖学结构

根据以上观察，将‘冀砧2号’压条新梢不定根的形成期划分为3个阶段，即愈伤组织形成和不定根诱导期（处理后30～45 d）、不定根表达期（处理后45～55 d）、不定根伸长期（处理后55～65 d）。

2.2 生根率统计结果

11月7日进行生根率统计，结果（图2）显示，‘冀砧2号’绞缢处理生根率为57.43%，显著高于对照（30.28%）。

2.3 压条生根过程中营养物质含量变化动态

2.3.1 淀粉含量的变化 由图3可知，压条生根过程中绞缢处理淀粉含量呈现先下降后升高的趋势，对照呈现“下降－升高－下降”的趋势。处理后30～45 d，绞缢处理的可溶性淀粉含量从1.71%下降至0.72%，对照可溶性淀粉含量从1.87%下降至0.65%，二者间差异不显著；处理后45～55 d，二者淀粉含量均呈现上升趋势，绞缢处理的淀粉含量高于对照；处理后55～65 d，绞缢处理的淀粉含量继续上升，于65 d时达到最大值，为2.23%，是对照的1.7倍。处理后45～65 d，绞缢处理的淀粉含量呈快速上升趋势，这可能与绞缢处理抑制了新梢制造的光合产物向母株运输有关，绞缢部位淀粉含量的积累对不定根的发生和生长有一定的促进作用。

图3 压条生根过程中绞缢处理与对照的淀粉含量变化

2.3.2 可溶性糖含量变化 由图4可知，压条生根过程中绞缢处理和对照的可溶性糖含量变化规律基本一致，均呈现先降低后升高趋势，处理后30～45 d，绞缢处理可溶性糖含量由3.72%下降至1.33%，对照可溶性糖含量由3.58%下降至1.56%，二者之间差异不显著；45 d以后，二者可溶性糖含量均呈现缓慢上升趋势，在处理后55 d，绞缢处理的可溶性糖含量显著高于对照，是对照的1.16倍；处理后65 d，二者可溶性糖含量达到一致水平。

图4 压条生根过程中绞缢、对照可溶性糖含量变化

2.4 压条生根过程中内源激素含量变化动态

2.4.1 ZR含量变化 由图5可知，绞缢处理和对照的ZR含量在整个压条生根期间均呈现上升趋势，且绞缢处理显著高于对照；处理后45～65 d，绞缢处理的ZR含量是对照的1.93～3.29倍，显著高于对照。这一时期为不定根形成期，可能是绞缢处理促进了细胞分裂素在压条生根过程中迅速积累，对不定根的形成和发育起到促进作用。

图5 压条生根过程中ZR含量变化

2.4.2 DHZR含量变化 由图6可知，整个压条生根期间，绞缢处理的DHZR含量呈现不断上升趋势，变化幅度较对照大，且在整个生根期间均显著高于对照。处理后55～65 d，绞缢处理的DHZR含量上升了43.84%，在第65 d时达到最大值，为57.71 ng／gFW，是对照的1.88倍。

图6 压条生根过程中DHZR含量的变化

2.4.3 GA3含量变化 由图7可知，绞缢处理与对照的GA3含量均呈现先下降后升高趋势，且绞缢处理的GA3含量在整个生根期间均显著高于对照。处理后30～45 d愈伤组织形成阶段，二者的GA3含量均下降，表明低浓度的GA3可能促进愈伤组织的形成；处理后45～55 d，绞缢处理的GA3含量大幅上升，增加了62.93 ng／gFW，增幅约是对照的2.7倍；处理后55～65 d，绞缢处理的增幅明显低于对照，至处理后65 d时两者的GA3含量均达到最大值，分别为101.78、86.05 ng／gFW。

图7 压条生根过程中GA3含量变化

2.4.4 IAA含量变化 由图8可知，在整个生根过程中，绞缢处理的IAA含量均呈现“升高－降低－升高”趋势。处理后30～45 d，绞缢和对照的IAA含量均明显上升，在45 d达到最大值，分别为10.14、7.45 ng／gFW，这一阶段IAA含量逐渐升高有利于愈伤组织形成；处理后45～55 d，二者IAA含量明显下降，分别下降了44.06%、51.25%；处理后55～65 d又有回升，有利于不定根的伸长。在整个压条生根期间，绞缢处理的IAA含量变化幅度比较大，且显著高于对照，说明绞缢处理显著提高了生根部位的IAA含量，进而加快了不定根的形成。

图8 压条生根过程中IAA含量的变化

2.4.5 IAA／ZR值变化 由图9可知，IAA／ZR值在压条生根期间总体呈下降趋势。处理后30～45 d，绞缢处理的IAA／ZR下降了60.19%，而对照则无明显变化，此期为愈伤组织形成期，IAA／ZR值下降有利于愈伤组织的形成。处理后45～65 d，绞缢处理和对照的IAA／ZR值均不断下降，对照的IAA／ZR值显著高于绞缢处理，说明IAA／ZR值较低有利于不定根的形成。

图9 压条生根过程中IAA／ZR值变化

3 讨论与结论

糖类物质和淀粉是生根过程中不可缺少的营养物质，对不定根的发生具有重要意义。在本研究中，绞缢处理与对照的可溶性糖、淀粉含量变化规律基本一致，处理后30～45 d两种物质含量均呈下降趋势，这是因为此期为愈伤组织形成期，需要消耗大量的营养物质，新梢基部贮存的可溶性糖和淀粉通过水解酶的活动被分解利用，为细胞分裂和分化提供所必需的能量［15］；处理后45～65 d，绞缢处理的可溶性糖、淀粉含量不断上升，并显著高于对照，这可能是绞缢处理阻断了韧皮部运输通道，进而阻止了地上部光合产物向基部运输，导致绞缢部位糖、淀粉含量升高［16－18］，从而为后期不定根的形成和伸长提供营养物质。

生长素可以促进细胞的分裂和分化，促进韧皮薄壁细胞分化形成愈伤组织进而生根［19］。本研究中绞缢处理后30～45 d，IAA含量呈现升高的趋势，此期恰是愈伤组织形成期，高浓度的IAA有利于愈伤组织形成；处理后45～55 d为不定根表达期，随着不定根逐渐突破表皮，逐渐消耗IAA，新梢基部的IAA含量有所下降；处理后55～65 d，叶片合成的IAA依赖生长素的极性运输，沿着植物茎部运输，在绞缢部位不断积累，致使新梢基部IAA含量积累升高，促进不定根的伸长［20－22］。

低浓度的细胞分裂素促进根原基分化形成，较高浓度的细胞分裂素有利于不定根伸长生长［23］。本研究中，压条前期ZR含量较低，说明低浓度的ZR有利于根原基的分化和形成；整个生根期间，绞缢处理的ZR、DHZR含量均显著高于对照，这可能是绞缢处理通过增加各个时期的细胞分裂素含量来促进不定根的形成与伸长。

细胞分裂素与生长素可相互作用调控植物不定根的形成［24，25］。本研究中，在愈伤组织形成期（处理后30～45 d），绞缢处理和对照的IAA、ZR含量均呈上升趋势，说明不定根形成早期，细胞分裂素可以和生长素起协同作用诱导愈伤组织形成；处理后45～55 d，IAA／ZR值不断下降，这可能是由于细胞分裂素抑制生长素输出载体PIN的表达，进而抑制生长素运输至基部，阻止生长素的积累［26，27］，有利于细胞分裂素发挥生理优势，促进细胞分裂，进而促进不定根的形成［28］。

Brian等认为GA3在生根过程中抑制根原基细胞的分裂，从而抑制不定根的形成［29］；李永欣等在光皮树扦插研究中指出低浓度GA3有利于插穗生根［30］。本研究中，绞缢处理和对照的GA3含量均在愈伤组织形成期下降，这可能是因为低浓度的GA3可以促进愈伤组织形成［31］；在不定根表达期（处理后45～55 d），绞缢处理显著增加了压条苗体内的GA3含量。张金浩研究表明，高水平的GA3有利于不定根的形成与伸长［32］。

综上所述，‘冀砧2号’不定根根原基属于诱导型根原基，生根类型属于混合生根型。低水平的ZR、GA3含量促进愈伤组织形成，高水平的ZR、GA3、IAA含量及低水平的IAA／ZR促进不定根伸长。绞缢处理显著增加了压条生根期间ZR、DHZR、GA3、IAA含量及不定根表达期和伸长期的可溶性糖、淀粉含量，从而显著提高了压条生根率（由30.28%提高至57.43%）。