芳樟微扦插生根过程中相关氧化酶活性和碳水化合物的变化

肖祖飞，盛盼进，徐艺凤，彭 艺，姜 睿，郑宝健，李 凤

（南昌工程学院江西省樟树繁育与开发利用工程研究中心，江西南昌 330099）

樟树（Cinnamomum camphora）又名香樟，主要分布于长江以南地区，以台湾、江西、湖南等地最多[1].根据枝叶精油主成分含量，可将樟树分为芳樟醇型、樟脑型、龙脑型等类型，例如主含芳樟醇的樟树称为芳樟（Cinnamomum camphoract.linalool）.天然芳樟醇具有“香料之王”的美称，在食品、医药、日用化工等领域被广泛应用，具有较高经济价值[2-4].扦插繁殖是植物繁殖的重要方式，有研究表明，美国薄荷扦插初期，插穗脱离母体，由于克服各种逆境胁迫，超氧化物歧化酶活性（SOD）会迅速上升，不定根形成后，SOD活性缓慢下降[5].在‘香妃’含笑扦插前期，过氧化物酶活性（POD）能有效清除植物体内过多的吲哚乙酸（IAA），有利于诱导愈伤组织和根原基的形成[6].ABT生根粉处理纳塔栎插穗，多酚氧化酶活性（PPO）在插穗生根各个阶段均高于对照组，表明高活性PPO有利于插穗愈伤组织和不定根形成[7].垂珠花硬枝扦插生根结果表明，扦插前期，吲哚乙酸氧化酶活性（IAAO）较低，有利于植物内源IAA积累，利于插穗根原基发生[8].芳樟苗木的扦插繁殖技术虽较成熟，但关于樟树扦插生根过程生理生化的变化尚未见报道.因此，本文借鉴上述研究方法，研究3000 mg/L吲哚丁酸（IBA）处理下芳樟微扦插生根过程SOD、POD、PPO、IAAO活性，观察可溶性糖和淀粉含量的变化趋势，以期为芳樟微扦插繁殖生根机理提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试母树为20年生芳樟，胸径30 cm、树高12 m、南北冠幅8 m.

1.2 试验设计

在5月份剪取树冠当年生半木质化枝条，修剪成一叶一芽茎段（5 cm～6 cm）进行微扦插.扦插基质采用红壤土和草木灰混合基质（v:v=4:1），插穗基部用3000 mg/L IBA速蘸30 s.扦插后每周随机抽查插条的变化情况，尤其注意基部的形态变化并做好记录和拍照.扦插0 d、3 d、7 d、14 d、28 d、35 d和42 d取样用于SOD、POD、PPO、IAAO活性，可溶性糖和淀粉含量的测定，取样样品为插穗基部（1.0～1.5）cm茎段的韧皮部，3次生物重复.扦插60 d时统计生根情况，包括生根率（产生不定根的插条株数占总插条数的百分比）、不定根数量（插条产生不定根的平均数）和不定根根长（插条产生不定根的平均根长）.

1.3 指标测定方法

SOD活性的测定采用NBT光照化学还原法、PPO活性的测定采用邻苯二酚比色法，可溶性糖和淀粉含量测定采用蒽酮比色法[9]，POD活性的测定采用愈创木酚比色法[10]，IAAO活性的测定采用二氯酚比色法[11].

1.4 扦插后管理

采用塑料薄膜拱篷保持插床内湿度（80%以上）和温度（夜间15℃～20℃，白天25℃～30℃）.扦插圃周围和上方搭建遮阳网（遮光度70%），遮阳网高度为3 m左右.扦插后每周用0.1%多菌灵溶液对插穗进行消毒，及时清除枯枝烂叶，保持插床干净整洁，扦插基质处于湿润状态，即以手握基质能成团，松手后轻轻抖动能散开为好.

1.5 数据统计与方法

数据用Excel2011进行整理、计算和方差分析，显著性水平为0.05.

2 结果与分析

2.1 芳樟微扦插生根过程插穗基部形态变化

通过外部形态观察（图1），芳樟微扦插（1～14）d，插穗基部外部变化不明显；扦插21 d时，插穗基部切口开始愈合，插穗基部膨大、形成少量的愈伤组织；扦插28 d时，插穗基部愈伤组织增大增多，插穗基部切口愈合；扦插35 d时，插穗基部有不定根出现，插穗开始生根；扦插42 d时，不定根根数增多、增长、变粗，部分插穗不定根有须根.扦插60 d，统计插穗生根率为67.67%、平均根数3.27、平均根长3.89 cm、平均根粗1.04 mm.

图1 3000 mg/L IBA处理芳樟微扦插生根过程插穗基部形态变化

2.2 芳樟微扦插生根过程SOD和POD活性变化

由图2可知，芳樟微扦插生根过程SOD活性呈“先升后降”变化趋势.扦插（0～28）d，SOD活性持续升高，在扦插28 d时SOD活性达到峰值(345.42/(U/g·min))，显著高于其它扦插天数，其中扦插（7～14）d和（21～28）d SOD活性上升速度最快.与扦插0 d、7 d、14 d、21 d相比较，扦插28 d时SOD活性分别增加了253.41%、121.84%、34.80%和25.14%.扦插28 d后，SOD活性缓慢下降.与扦插28 d相比较，扦插35 d和42 d SOD活性分别下降了14.65%和22.54%.与扦插0 d相比较，扦插35 d和42 d SOD活性还处于一个较高的水平，分别高了201.63%和173.76%.

图2 芳樟微扦插生根过程SOD活性的变化

由图3可知，芳樟微扦插生根过程POD活性呈“升-降-升-降”变化趋势.扦插（0～14）d时，POD活性迅速上升，扦插（14～21）d时，POD活性下降，扦插（21～28）d时，POD活性上升，扦插28 d时达到峰值( 111.59 U/g·min)，显著高于其它扦插天数.扦插28 d后，POD活性下降，与扦插28 d相比较，扦插35 d和42 d时POD活性分别下降了23.28%和25.60%；与扦插0 d比较，扦插35 d和42 d时POD活性还比较高.

图3 芳樟微扦插生根过程POD活性的变化

2.3 芳樟微扦插生根过程PPO的变化

由图4可知，芳樟微扦插生根过程PPO活性变化趋势与SOD活性相似.扦插（0～21）d，PPO活性持续上升，在扦插21 d时PPO活性达到峰值(207.13 U/g·min)，显著高于其它扦插天数.与扦插0 d、7 d、14 d相比较，扦插21 d时PPO活性分别上升了338.56%、94.38%、56.04%.扦插21 d后，PPO活性下降，与扦插21 d相比较，扦插28 d、35 d、42 d时PPO活性分别下降了10.16%、29.97%、35.31%.

图4 芳樟微扦插生根过程PPO活性的变化

2.4 芳樟微扦插生根过程IAAO的变化

由图5可知，芳樟微扦插生根过程中IAAO活性呈“先降后升”变化趋势.扦插（0～21）d，IAAO活性不断下降，在扦插21 d时降至最低值(89.12 U/g·min)，其中扦插（0～14）d下降较为缓慢，（14～21）d下降较快.与扦插0 d、7 d、14 d相比较，扦插21 d IAAO活性分别下降了51.24%、46.59%、43.97%.扦插（21～42）d，IAAO活性逐渐上升，上升趋势较缓慢，与扦插21 d相比较，扦插28 d、35 d、42 d IAAO活 性 分 别 上 升 了43.78%、59.94%、62.74%.

图5 芳樟微扦插生根过程IAAO活性的变化

2.5 芳樟微扦插生根过程可溶性糖和淀粉的变化

由图6可知，扦插（0～28）d，芳樟插穗内可溶性糖含量随扦插天数增加而升高，扦插28 d后可溶性糖含量无显著变化.扦插35 d时可溶性糖含量达到最大（11.58 mg/g），显著高于扦插（0～21）d阶段可溶性糖的含量，与扦插28 d、42 d时差异不显著.与扦插0 d、7 d、14 d相比较，扦插35 d时可溶性糖含量分别增加226.20%、163.78%、32.65%.

图6 芳樟微扦插生根过程可溶性糖含量的变化

由图7可知，扦插（0～14）d，芳樟插穗内淀粉含量逐渐降低.扦插14 d时，淀粉含量降到最低（13.76 mg/g），与扦插0 d、7 d相比较，分别下降了35.16%、28.30%.扦插14 d后，淀粉含量稍有增加.

图7 芳樟微扦插生根过程淀粉含量的变化

3 讨论与结论

3.1 芳樟微扦插生根与SOD、POD的变化关系

在植物保护系统中，SOD作为第一道防线，可以清除植物体内有害自由基，起到自我保护作用.本试验中，SOD活性整体呈“先升后降”趋势，这与姜宗庆等[12]对银杏嫩枝扦插、王磊等[13]对铁线莲扦插生根研究结果一致.扦插（1～28）d，插穗离开母树，切口裸露且内部处于失水逆境状态，为了减少自由基对植物细胞的伤害，SOD活性升高.扦插28 d以后，随有插穗切口的愈合、愈伤组织、根源基及不定根的形成，插穗可以进行正常新陈代谢，体内多余自由基被清除，SOD活性逐渐下降.

POD广泛分布于植物体内的，影响着植物体内多种生理生化过程，在植物的生长发育中起重要作用.本试验研究发现，扦插（0～14）d，插穗基部无明显变化，插穗内部POD活性迅速上升；扦插（14～21）d插穗切口开始愈合，基部愈伤组织开始形成，POD活性下降；扦插（21～28）d，插穗基部切口愈合，愈伤组织面积增大，POD活性大幅度上升，且于扦插28 d达到峰值.有研究表明，合欢硬枝扦插后20 d，POD活性上升，氧化插条内部过多IAA，诱导根源基形成，随后POD活性下降，内源IAA上升，有利于不定根的表达，之后POD活性又上升，促进不定根的生长[14].在刺槐嫩枝扦插生根过程中，POD活性低有利于诱导愈伤组织形成[15].扦插28 d后，不定根突出表皮，POD活性下降，但仍维持较高水平，这可能是有利于根的伸长和木质化[16].植物扦插繁殖生根过程中POD活性会出现两个峰值[17]，与本试验结果较为一致.

3.2 芳樟微扦插生根与PPO的变化关系

在扦插生根过程中，PPO催化酚类物质与IAA形成一种生根辅助因子“IAA-酚酸复合物”，能够促进不定根形成.本试验中，PPO活性整体趋势呈现出“先升后降”趋势.扦插（1～21）d，PPO活性升高，可能有利于插穗基部切口的愈合，诱导愈伤组织和根原基的形成；扦插21 d后，随着插穗不定根的表达，PPO活性下降，可能有利于不定根及侧根的生长.有研究表明，PPO活性在榛子插穗愈伤组织形成期和根原基诱导期上升，不定根表达期下降[18].此外，SOD活性在扦插后28 d达到峰值，而PPO活性在扦插后21 d达到峰值，PPO活性峰值在SOD之前，这与韦冬山[5]等人研究结果一致.

3.3 芳樟微扦插生根与IAAO的变化关系

IAAO可以调节插穗内源IAA含量，影响插穗生根.本试验中，扦插（0～21）d，大多插穗基部切口愈合，愈伤组织开始形成，IAAO活性下降，低活性IAAO能促使插穗体内IAA的合成，有利于诱导愈伤组织和根原基的形成；扦插21 d后，IAAO活性上升，IAA含量下降，有利于不定根的发生和生长[19].值得注意的是，IAAO和POD都能通过调节插穗内源IAA含量从而影响插穗的生根，但IAAO是降解IAA专一性酶，而POD是参与IAA的分解.

3.4 芳樟微扦插生根与可溶性糖、淀粉的变化关系

营养物质对插穗生根起着重要的作用.在扦插初期，插穗主要利用自身储存的淀粉、可溶性糖等营养物质维持代谢需求[20].本试验中，扦插（0～14）d，插穗内淀粉含量迅速下降，之后淀粉含量逐渐升高；而可溶性糖在扦插（0～28）d迅速上升，之后基本保持不变.扦插前期，淀粉被水解成可溶性糖，为愈伤组织和根原基的形成提供能量，随着根原基及不定根的形成，插穗具备完整植株的功能，根系能够吸收水分和养分，新生叶片发生，光合作用增强，淀粉开始积累，因此淀粉含量逐渐上升，可溶性糖基本保持不变.