落叶松扦插育苗技术研究进展

陈光华

（国有清原满族自治县大孤家林场，辽宁 抚顺 113300）

落叶松Larix gmelinii.隶属松科落叶松属高大乔木，树高可达35 m，胸径可达90 cm。我国主要分布在东北三省、河北及内蒙古、甘肃、湖北部分地区，我国第九次森林资源清查数据显示，现有人工林面积316.29 万hm2，蓄积2.37 亿m3；木材重而坚实，抗压及抗弯曲强度大，耐腐朽，工艺价值高，是电杆、枕木、桥梁、矿柱、车辆、建筑等优良用材[1]。作为东北地区重要的针叶人工林树种，其栽植面积不断扩大，与之相对应的是其苗木需求同样较大。生产上，落叶松苗木主要为播种苗，但是，受落叶松树种特性（雌花少，且结实存在“大小年”现象）及种子园丰产经营技术不足等因素的限制，种子园种子无法完全满足生产需求。因此建立可实现规模化生产的落叶松无性繁育技术显得尤为重要。另外，为保持选育出来的落叶松良种的优良特性，也需要采用无性繁育的方式生产苗木。扦插繁殖具有操作简单、可保持母树优良品性、繁殖系数高等优点，已在其他树种上普遍采用[2-7]。扦插育苗技术也成为落叶松无性繁育技术的首选。落叶松为难生根树种，其扦插育苗技术因生根问题而受到很大限制。在中国林业科学研究院和东北林业大学等科研和高校单位专家的努力下，已成功解决了落叶松扦插生根问题，并实现了产业化。

1 国内外落叶松扦插育苗技术研究概况

早在19 世纪50 年代英国就开始了欧洲落叶松与日本落叶松杂种后代的扦插技术研究。美国在1982 年也有了关于落叶松扦插的试验报道，Katherine K Cater（缅因大学森林资源学院）研究认为美加落叶松扦插生根率与母树性质有关，与基质无关。日本的佐藤敬二和市川俊雄于1986 年开展了温度和湿度处理对日本落叶松休眠枝扦插生根的影响，同时也开展了IBA 处理对日本落叶松扦插生根的影响研究，并取得了较好的研究结果[8-9]。

我国落叶松扦插试验虽起步较晚，但取得的进展较快。国内最早报道落叶松扦插试验的时间是1979 年，山东省林科所发表了一篇《日本落叶松扦插繁殖试验初报》的文章。此后，中国林业科学研究院、东北林业大学、辽宁省林业科学研究院、辽宁省森林经营研究所等单位开展了落叶松扦插育苗的系统研究，主要涵盖穗材选取与修剪、激素处理等促进落叶松扦插生根措施，采穗圃无性系选择、母树树体修剪及母树复壮幼化等采穗圃管理技术，扦插生根过程中水分、肥料、光照、温度等管理技术，最终突破了落叶松扦插生根率低的难题，并建立起落叶松全光喷雾嫩枝扦插育苗技术[10-11]。21 世纪以后，又有一些学者开展了落叶松扦插生根的解剖学、生理生化机理及分子生物学机理研究。

2 落叶松扦插育苗技术研究现状

扦插育苗技术最为关键的是突破插穗生根问题，落叶松是难生根树种，因此，解决落叶松插穗生根是很多学者最关心的问题。学者们从外源激素使用、穗材选择及扦插生根过程中的环境控制（温度、湿度、光照）等方面开展了大量研究，最终建立起落叶松全光喷雾扦插育苗技术。外源激素对落叶松扦插生根的影响研究最多[10，12]，总体表明IBA为最佳外源激素，质量浓度以200～400 mg·L-1为宜。穗材也是影响落叶松扦插的关键因素，穗材的粗细、长短、选取时间等均可影响落叶松扦插生根效果，一般认为直径3.6～5.0 mm、长度10～15 cm 的穗材质量较高，扦插生根率也较高，而取材时间在每年的6 月下旬到7 月上旬为宜[13-14]。在扦插环境控制和后期管理方面，伴随着生根进程的不同，其对温度、湿度及养分需求都不同，具体环境和后期管理技术，在相关的行业和地方标准中均已描述。

3 落叶松扦插生根机理研究现状

3.1 落叶松扦插生根的解剖学研究现状

解剖学研究明确了落叶松扦插生根为混合型生根，既有皮部生根又有愈伤组织生根，但以愈伤组织生根为主。落叶松愈伤组织生根进程大约需要40 d，扦插后10 d，大约50% 插穗在切口的外缘形成了愈伤组织；20 d 后，绝大多数插穗均有愈伤组织形成。插穗愈伤主要是先在插穗基部的皮层和形成层处长出一圈愈伤组织，然后逐渐向木质部覆盖和隆起，此后这一圈愈伤组织开始从四周向中心木质部生长，与此同时，木质部的薄壁组织也产生了愈伤组织，以填补尚未充满的内部空腔。落叶松皮部生根主要产生于插穗基部，即插穗埋在扦插基质的部分。皮部生根的进程中，一团等径的、细胞质较浓、细胞核较大、排列紧密的分生组织细胞群在插穗基部切口以上0.1～0.5 cm 处的形成层与木射线交界处产生，然后这群细胞逐渐分化成不定根原始体。

3.2 落叶松扦插生根的生理学研究现状

落叶松扦插生根生理学研究主要集中在内源激素、次生代谢物及营养物质的研究上。有关内源激素的研究相对较多，主要观点认为生长素、赤霉素和细胞分裂素等对落叶松扦插生根起到促进作用，而脱落酸则对落叶松扦插生根起到抑制作用，敖红等[15]研究认为，在各类内源激素中IAA 和ABA 的含量及比例直接影响着落叶松插穗是否生根，其中内源IAA 对落叶松插穗生根有促进作用，而ABA 则相反；IAA/ABA 比值可作为长白落叶松插穗是否生根的衡量指标。孙晓梅等[16]从母株株龄研究了穗材内激素含量与生根率间的关系认为，不同株龄插穗生根性状与插穗茎和叶中激素含量差异相关，尤其是茎中的激素含量，插穗生根能力随母株的株龄增加而降低，与此同时，内源ABA 含量却表现出随着株龄增加而增加的趋势，这表明随着株龄的增加抑制类内源激素含量也在增加。除了内源激素含量的变化之外，插穗生根促进类激素与抑制类激素的比值也有变化，（IAA+GA+ZR）/ABA表现出随株龄的增长而递减，这种比例的变化可能也对落叶松插穗生根能力产生了影响。刘桂丰等[17]测定了落叶松扦插生根过程中IAA、ABA、ZR、GA4等4 种内源激素的动态变化后同样认为，ABA 对扦插生根有抑制作用，GA4对根原基分化起重要作用。但是，刘桂丰认为IAA 在3 组无性系中的含量变化不明显，看不出对生根起促进作用，只起到协同作用，这一观点与其他研究者不同。除了内源激素外，也有针对次生代谢物和营养物质对落叶松扦插生根影响的研究。麻文俊等[18]研究认为，落叶松无性系插穗内各种酚类物质含量越高，其生根率、生根量和最长根长度等生根指标就越低，总体而言，酚类物质在一定程度上抑制了插穗的生根。得出这一结论的依据在于研究表明落叶松无性系插穗内的总酚酸含量呈先升高随后又逐渐下降的趋势，且难生根型无性系的含量高于较易生根型无性系。另外，也研究了营养物质对落叶松扦插生根的影响，不同生根能力的无性系中总氮含量的变化也不同，总氮含量在较易生根型无性系中呈现不断降低的趋势，而在难生根型无性系中呈现先降低后升高的趋势，即插穗中总氮含量在落叶松扦插生根过程中的变化因不同无性系的生根能力不同而不同，但是，总氮含量的变化趋势与插穗生根能力大小并无较强的相关性[18-19]。

3.3 落叶松扦插生根分子生物学研究现状

有关落叶松扦插生根分子生物学的研究主要集中在中国林业科学研究院研究团队，冯健[20]采用扦插生根率存在显著差异的2 个落叶松无性系为材料，利用SSH 技术分离了与扦插生根相关的基因，共获得包括新陈代谢、信号途径、物质运输、抗性相关、生长发育、亚细胞组成等6 类的UniEST 521 个。在这些基因中，共获得了10 个与生长素、赤霉素相关及ABA 和茉莉酸等激素类相关基因片段，其中2 个为AUX/IAA 基因家族成员和1 个为NAC 基因家族成员。表明激素在植物器官发生过程中起到关键作用。另外，韩华[21]从蛋白质组学开展了落叶松扦插生根机理的研究，其在生根较好的无性系中鉴定到大量的显著上调表达的碳和能量代谢相关蛋白，正是这些蛋白在不定根诱导期，为形成层细胞分裂和新细胞合成提供稳定的碳水化合物和能量来源，进而促进不定根原始细胞的形成。

4 展 望

综上所述，落叶松扦插生根技术已经较为成熟，其主要标志为中国林业科学研究院研究团队建立起了落叶松“单干柱式”采穗圃经营技术，实现了规模化生产穗材；在建立起落叶松全光喷雾嫩枝扦插育苗技术的基础上，又实现了轻基质网袋扦插育苗，获得的扦插苗木根系更健康，如根系整体呈团状，不定根、侧根、须根和毛根的数量更多、更长；发布了落叶松扦插技术行业标准，同时，其合作团队也发布了区域性地方标准。与此同时，我们也看到，落叶松扦插技术比较成熟，而有关落叶松扦插生根的生理和分子机理研究还不全面，在生理方面，以往研究探讨了内源激素、次生代谢物和养分等含量对落叶松扦插生根的影响，而各种酶类、除了碳和氮等大量营养元素外的其他营养成分等研究还未见报道；在分子生物学方面，主要研究结果均与激素类基因相关，而其他类基因的研究相对较少。随着新技术的日新月异，如高通量测序技术的成熟、基因编辑技术的发展等，后续落叶松扦插生根的生理和分子机理将会有新进展。