艾纳香插条不定根发生与发育的解剖学观察

陈振夏，黄梅，陈晓鹭，于福来*，庞玉新，陈鸿发

(1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所 海南省艾纳香工程技术研究中心，海南 海口 571101；2.广东药科大学 中药资源学院，广东 云浮 527500； 3.海南艾纳香生物科技发展股份有限公司，海南 海口 570208)

艾纳香〔Blumeabalsamifera(L.) DC.〕为菊科艾纳香属植物，是中药艾片的唯一来源植物，广泛分布在我国海南、贵州、广东、广西等省[1]，主要含挥发油和黄酮类等成分，具有祛风除湿、通窍、抑菌、抗氧化等多种功效[2-3]，其提取物艾片、艾纳香油等是多种中成药及香料添加剂原料。随着对艾纳香提取物需求量的日益增长，艾纳香已成为贵州红水河地区农民的主要经济来源。长期以来，艾纳香种植技术落后，优良品种缺乏，其中优良种质扩繁是难点。扦插繁殖操作简单，在短时间内可繁殖大量优质苗木，因此，常被用于种质扩繁。而研究植物扦插生根的形态特征和解剖特性，揭示扦插生根的本质，对选择合适的繁育技术、提高艾纳香扦插苗的成活率具有一定理论指导作用。

扦插成活率除了与外部环境及扦插措施等密切相关外，从解剖学角度出发，插穗生根与是否含有潜伏根原基及茎的构造也有一定关系[4]，研究表明，皮层中有环状或者多层厚壁组织时[5]，或者缺乏潜在根原基时[6]，则生根较难，反之则生根较易[7]。目前仅见黄梅等[8]对艾纳香扦插繁殖技术进行了一定研究，发现基质、外源激素及扦插部位等对艾纳香扦插成活率均有一定影响，而对艾纳香插条生根过程的解剖学研究还未见报道。因此，从解剖学角度研究艾纳香不定根发生及发育，对提高艾纳香扦插苗的成活率具有重要意义。基于此，本研究从解剖学角度初步探索艾纳香不定根的发育过程，以期为研究艾纳香插条生根机制提供解剖学证据，从而为提高扦插生根率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料选自于农业农村部儋州热带药用植物种质资源圃中的四年生艾纳香实生苗上的当年萌发的健壮、无病虫害枝条。

HistoCore AUTOCUT硬组织切片机(Leica)，钨钢切片刀(Leica)，生物组织摊片机(KEDEE)，GFL-230烤箱(天津市莱玻瑞仪器设备有限公司)，载玻片(Servicebio)，Nikon Eclipse E100正置光学显微镜(日本尼康)，Nikon DS-U3成像系统(日本尼康)，番红固绿(植物)染液(Servicebio)；无水乙醇、二甲苯、中性树胶均采购于国药集团化学试剂有限公司；过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、乙二醇乙醚乙酸酯均购自麦克林。

1.2 方法

选取四年生艾纳香植株当年萌发的健壮营养枝下部枝条制备插穗，插穗长度12 cm左右，上端平剪，下端斜剪。将剪好后的枝条放在1 000倍多菌灵溶液中灭菌15 min，在500 mg·L-1NAA溶液中速蘸10 s后扦插。分别于扦插第0、7、14、21、28、35和42天随机选取5～8支，直至不定根产生，进行外部形态观察和解剖学观测。将用于解剖观察的插条冲洗干净，从插条基部切取约2.0 cm长的穗段，进行硬组织切片(固定→脱水→浸塑→包埋→切片→脱塑→番红染色→脱色→固绿染色→透明封片)，显微镜镜检，图像采集分析。

2 结果与分析

2.1 艾纳香扦插生根过程插条的外部形态观察

从扦插到形成不定根需要约35 d。艾纳香四年生木质化插穗表皮呈黄褐色，韧皮部呈绿色(图1中1)；扦插14 d后，插穗皮部的皮孔开始膨大，形成许多米粒状突起(图1中2)；约35 d，极少部分的插穗切面出现愈伤组织(图1中3)，且插穗皮部突起的顶端绽开，陆续长出白色晶莹的不定根(图1中4)；扦插42 d后，插穗开始大量生根，且根部快速生长，长出侧根，插穗上端萌发出的叶片也开始快速长大(图1中5～6)。从外部形态看，不定根基本从插穗皮部生出。因此，艾纳香扦插的生根类型为皮部生根型。

2.2 艾纳香扦插生根过程中组织结构变化

2.2.1 扦插前插条的解剖构造

观察艾纳香木质化枝条的横切面(图2中1、2)可知，艾纳香茎由外向内依次为表皮、皮层、维管柱。表皮位于最外层，细胞呈长方形，且排列紧密，主要起保护作用。皮层则由多层薄壁细胞组成，细胞较大，呈长方形至椭圆形。皮层以内为维管柱，由韧皮部、形成层、木质部和髓组成，木质部有明显的导管和辐射状的木射线。枝条中心部分是髓部，由较多体积较大的薄壁细胞组成。髓射线由薄壁细胞构成，起源于髓部，与木射线相连。木射线和髓射线一起贯穿木质部与韧皮部，连接髓与皮层，有横向运输作用。大量的切片观察表明，扦插前在艾纳香插条的皮层、韧皮部、形成层、木质部等各部位均未发现潜伏根原基的存在，根原基应该是在扦插后诱导分化而来的，属于诱导生根型。

2.2.2 扦插后插条的解剖结构变化及不定根的发生发育

艾纳香扦插不定根的形成主要经历了根原基形成和不定根产生。扦插14 d后，维管形成层与木射线交叉处的细胞恢复分生能力，恢复分生能力的细胞胞质变浓，核质增加，分裂形成一团细胞核较大，排列更为紧密，与周围细胞有明显区别的薄壁细胞团。薄壁细胞又不断分裂，分化出细胞核较大、胞质较浓，染成红色的不定根原始细胞(图2中3)。根原基原始细胞继续分裂，与根原基相连的形成层周围的细胞分裂分化较快，最终形成楔形不定根原基(图2中4)，不定根原基随后不断向前分裂突破皮层伸出形成不定根(图2中5)，同时形成与插条输导组织联系起来的维管束。因此，依据不定根起源的部位，艾纳香插穗扦插的生根类型为分生组织生根型。

3 小结与讨论

3.1 艾纳香扦插的生根类型

扦插不定根根原基一般分为潜伏根原基和诱导根原基[9]。由于未在艾纳香插穗中发现潜伏根原基，不定根是由诱导根原基发育而来。因此，艾纳香的生根类型为诱导生根型。扦插过程中，艾纳香插条的维管形成层与木射线交叉部位的薄壁细胞恢复分裂能力，分裂分化形成根原基，继而发育成不定根。在不定根的发生过程中，根原基的形成至关重要，由于艾纳香为诱导生根型，插条薄壁细胞脱分化，恢复分裂能力，需要一定条件，如适宜的温度、湿度、激素处理等，而影响根原基发育的因素也有很多，如扦插基质、适宜的环境、植物生长调节剂等[4]。在适宜的环境下，采用适宜的生长调节剂处理，不仅可以促进薄壁细胞脱分化，也能促进根原基的快速发育，从而提高插条的生根率，缩短生根时间。

1、2为四年生插穗横截面切片，2为1的局部放大，3为不定根原始细胞形成，4为不定根原基形成，5为不定根形成。Ar为不定根；Ca为形成层；Co为皮层；Ep为表皮；Pf为韧皮纤维；Ph为韧皮部；Pi为髓；Pr为髓射线；Rpic为不定根原始细胞；Rp为不定根原基；V为导管；Xy为木质部；Xr为木射线。图2 艾纳香插条生根过程解剖观察结果

3.2 茎的解剖结构与不定根形成的关系

研究认为，皮层中有环状或多层厚壁组织时，生根较难[10]；反之，如果在没有环状厚壁组织或者厚壁组织不连续时，则不定根发生较为容易[7]。刘卫东等[6]研究发现，桉树扦插生根困难与插穗皮层存在环状厚壁组织及缺乏潜在根原基有关。艾纳香插穗中并未发现有环状厚壁组织，但扦插生根率也较低[8]，可能是由于没有潜在根原基，且枝条中髓部较大，容易失水导致的。

3.3 插条不定根的发生与愈伤组织的形成

在不定根形成过程中常伴随愈伤组织的产生，愈伤组织对维持插穗水分平衡、伤口愈合及防止插条腐烂等起到重要作用。王新刚[11]发现，生根较好的玫瑰插穗都有一些愈伤组织产生，但愈伤组织过多反而会影响根的形成。林艳等[12]发现，愈伤组织不利于插穗生根；刘勇等[9]则发现，愈伤组织的形成与插穗生根无直接关系。本研究发现，艾纳香插条愈伤组织的形成与不定根产生是彼此独立的。仅有少数插穗上有少量愈伤组织形成，大部分生根的插穗切口并未形成愈伤组织，故愈伤组织的形成与否与生根并无直接关系。由此可知，愈伤组织与插穗不定根的发生之间的关系因植物品种不同而异。