无患子嫁接口愈合与内源激素的关系※

●张佳兴 卢俊杰 杨 琪 朱太富 苏效兰 罗筱韩，3 王连春※※

（1．西南林业大学林学院 云南 昆明 650224；2．西南林业大学生物多样性保育国家林业局重点实验室 云南 昆明 650224；3．中国前寒武系省级地质自然保护区管护局 云南 昆明 650600）

无患子（Sapindus mukorossi）又名木患子、洗手果等，在中国主要分布于云南、贵州、四川等地[1]，是我国特有的落叶乔木植物资源。同时无患子是一种多用途物种，其用途有生物质能源、天然洗涤原料[2-4]、药用[5-8]、水土保持[7]、环保[10]等。然而无患子种植中大多数为绿化林且效益不可观，90%以上苗木都是靠母树种子直接播种培育的实生苗[10]；另外，市场上无患子嫁接苗、扦插苗不足10%，远不能满足其大规模产业化生产的需求[12]。嫁接体愈合是实现无患子规模化种植的前提，目前对于无患子嫁接沙藏愈合鲜有研究，因此，本试验以无患子母树上无病害、生长健壮的当年生枝条分别作砧木和穂条进行嫁接并沙藏。对嫁接体嫁接愈合过程中砧穂IAA、ABA、GA3的含量以及相互作用的关系进行研究，探究嫁接体对不同激素含量及其比例的响应，以期确定对愈合起着关键作用的内源激素种类和浓度，为今后无患子嫁接的推广提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于西南林业大学温室大棚，属于昆明市盘龙区。该区海拔1945 m，全年温差较小，区内年平均气温15℃，最热月、最冷月平均气温分别为19℃和7.6℃。于2022年4月17日开展嫁接试验，温室大棚内白天的平均温度26℃，夜间平均温度16℃。

1.2 试验材料

砧木和接穗均采自西南林业大学培育的优良无性系生长健壮的母树；砧木选取当年生无病害枝条，长度20 cm左右，至少3个芽点，粗度1 cm左右；接穗选用无患子生长健壮、叶芽饱满、5 cm左右的当年生枝条。

1.3 试验设计

于2022年4月17日嫁接，采用切接的方法进行无患子枝条与枝条的嫁接，完全随机区组设计，3次重复，共嫁接150株。嫁接后在接穗和砧木的结合处用无菌纱布绑扎固定，并且露出穂芽部位。嫁接完毕后将嫁接体与地面呈90°摆放进行沙藏。沙床布置在西南林业大学温室大棚内。白天温度25～28℃，夜间15～18℃。沙床厚30 cm，长宽均为50 cm，沙子的含水量以用手握紧沙子手指缝不滴水，手松开后沙子成团而不散开为宜。沙藏完毕后在沙床上方盖上遮阴网。最后按常规管理至嫁接口完全愈合。

1.4 测定方法

内源激素测定方法参考李佳蔓[16]方法，略有改动。

1.5 数据处理

采 用Excel 2019、Origin 2018、SPSS 26.0软件进行统计、画图以及数据分析。

2 结果与分析

2.1 无患子嫁接愈合中砧木和接穗内源激素含量变化

2.1.1 激素IAA含量变化特点IAA激素含量变化，见图1。无患子砧木和接穗中IAA最初含量分别为459.23，549.76 ng/g。嫁接后4 d时达到最低水平，分别为105.39，160.17 ng/g。说明无患子嫁接体在产生愈伤组织的过程中伤口处有较大的消耗；之后随着时间推移，嫁接后的IAA含量呈波动上升，32 d时含量最高，砧木和接穗IAA的浓度分别为416.58，502.42 ng/g。总体来看，无患子砧穗IAA含量变化趋势大体一致，都呈先下降后上升的趋势。说明砧穗之间发挥着基本相同的作用。

图1 砧木、接穗IAA含量

2.1.2 激素ABA含量变化特点ABA激素含量变化，见图2。砧木ABA含量呈先上升后下降的起伏变化。砧木ABA的最初含量为50.27 ng/g，嫁接产生伤口后有一段时间小幅度的增长积累，11 d时稍有回落，推测是由于ABA合成受阻促进愈伤组织形成。砧木始终表现出ABA含量升高的趋势可能是根系在植株处于逆境中生成的ABA通过木质部导管向地上部运输被隔断导致的积累。接穗中的ABA含量呈先下降后上升的趋势。最初的含量为206.15 ng/g，在历经创伤后一直到第4天都表现出急速下降的状态。在第4天的时候含量最低，为122.46 ng/g。说明嫁接体伤口氧化应激时会大量消耗ABA。

图2 砧木、接穗 ABA含量

2.1.3 激素GA3含量变化特点GA3含量变化， 见图3，砧木中的GA3含量最初为1467.95 ng/g，之后一直到第4天ABA含量整体表现出了波动下降的趋势，最低含量为650.81 ng/g。这是因为GA3为了在砧穗间启动嫁接体伤口重连过程而进行了降解。在之后的过程中，GA3整体波动较大但总体的变化是呈上升趋势，说明GA3加速次生结构生成，有利于嫁接体重建体构成。接穗中的GA3含量变化跟砧木有所不同，呈先上升后下降，最低含量为2572.17 ng/g，最高含量为4471.36 ng/g。从图3中可明显观察到，接穗中GA3的含量整体要比砧木高许多。

图3 砧木、接穗GA3含量

2.1.4 激素IAA/ABA、GA3/ABA、以及GA3/IAA比值变化特点由图4可知，砧木与接穗的IAA/ABA比值变化大致相同，都是呈先下降后上升的波动趋势。0～4 d时，砧木由于嫁接后受到损伤，ABA含量增强同时IAA含量被消耗，符合IAA与ABA拮抗作用机理。11 d之后随着比值增加，IAA含量由于积累而增大、ABA含量减少，有利于细胞增殖分裂及木质部与韧皮部的连接。接穗的IAA/ABA比值的走向比较稳定，说明稳定的内源激素水平对嫁接后的植株生长不可或缺。由图5可知，在砧木与接穗的GA3/ABA比值总体呈先下降后上升的趋势，4 d后比值波动性上升，这与高比值GA3/ABA能激发形成层细胞活跃状态有关。接穗中，最初连续4 d的比值呈曲折上升趋势，之后于砧木的比值呈现出来的趋势大体相同。整个过程处于一个动态平衡状态。

图4 砧木、接穗IAA/ABA含量

图5 砧木、接穗GA3/ABA含量

由图6可知，砧木和接穗GA3/IAA比值的变化特点大致相同，都是波动性上升然后下降。0～4 d，砧木中的GA3含量增加是为了减轻抑制促进细胞增殖分化与植株生长的作用。之后二者比值下降是由于随着时间的推移IAA的含量逐渐积累。

图6 砧木、接穗GA3/IAA含量

2.2 嫁接愈合过程中内源激素含量相关性分析

相比于单一激素含量，不同内源激素含量于植物生长的关系更加紧密。对嫁接愈合整个过程砧木和接穗中IAA、ABA、GA3的含量进行相关性分析，由表1可知，砧木中IAA与GA3、GA3与IAA/ABA都存在显著正相关关系。相关系数分别为0.828和0.757，因此认为它们之间存在相互调控的作用。同时，IAA与IAA/ABA、IAA与GA3/ABA、GA3与GA3/ABA，以及IAA/ABA与GA3/ABA都存在极为显著正相关关系。相关系数分别为0.953，0.835，0.924，0.878。由表2可知，接穗中，IAA与ABA、IAA与IAA/ABA都存在极显著正相关关系，相关系数分别为0.884和0.951；另外，ABA与IAA/ABA、GA3/ABA与GA3/IAA都存在显著正相关关系，说明IAA能够正反馈调节IAA的生物合成与积累。

表1 嫁接愈合过程中砧木内源激素的相关分析

表2 嫁接愈合过程中接穗内源激素的相关分析

3 讨论

3.1 嫁接愈合过程中内源激素的探讨

嫁接愈合的时间会随着种类、树龄、嫁接时期及部位不同而存在一定差异；不同研究者对嫁接愈合阶段的划分不同，但愈合过程都会经历隔离层形成、愈伤组织形成、形成层分化及维管输导组织形成等阶段，兖攀等[19]。植物激素是嫁接体发育的控制因子之一[20]。落叶乔木千年桐的研究表明，嫁接口愈合过程经历了5个阶段，分别是隔离层形成期、愈伤组织分化形成期、愈伤组织连接期、形成层分化连接期和维管组织分化形成期[21]。嫁接当天，砧木和接穗都处于峰值，推测是由于嫁接后的机械损伤短暂性的引起积累，之后随着嫁接口的剧烈反应，连续4 d呈现急剧下降趋势，砧穂IAA含量都在第4天达到谷值，此时对应上隔离层形成时期。砧木和接穗IAA含量在嫁接后18 d和32 d处于峰值；ABA含量在砧木中嫁接后4、18和32 d处于峰值，在接穗中11、18和32 d处于峰值，且第32天含量最高。GA3含量在砧木中嫁接后11 d和25 d处于峰值，且第25天含量最高；在接穗中呈波动性上升，且第32天含量最高。无患子嫁接愈合过程中3种激素的动态变化呈现出“V”形。嫁接后32 d IAA和GA3含量均达到最大值，有利于形成维管组织。这与卢善发的研究结果相似[20]。嫁接后4 d内ABA含量逐渐下降，这与IAA的变化趋势基本一致。且之后的关键时期，IAA和ABA激素含量呈动态上升，推测ABA也可能对嫁接愈合作出了贡献[22]。图1～图3所呈现的变化特点证实了砧木和接穗IAA、ABA、GA3的含量变化都会影响无患子嫁接愈合的进程。

IAA通过影响维管束桥形成时间和数目以及连接砧木和接穗的管状分子数目影响嫁接体发育[22-24]。在嫁接后的初期观察到砧木与接穗之间IAA差异较大，之后随着时间推移，直至32 d砧木与接穗的含量差异才越来越小。高含量的IAA会增加次生木质部和韧皮部细胞的数量，大量使用同时诱导韧皮部和木质部出现。本试验中，虽然砧木和接穗IAA含量存在差异，但上下部IAA含量的积累和消耗反应是相似的。ABA在嫁接愈合的全程都发挥着作用，砧木和接穗整体的起伏变化相似，相对于IAA来说ABA的表达量不高，后期高水平ABA 有利于由营养生长向生殖生长的转化[25]，符合后期ABA波动上升的趋势。研究表明GA3能促进植物的营养生长和防止植物器官脱落[26]。GA3能通过调节周质维管的排列，从而促进细胞的生长方式[27]。这验证了嫁接后期GA3含量达到升高，在第32天达到峰值。此时该嫁接体处于维管束分化阶段。

3.2 嫁接愈合过程中内源激素含量相关性的探讨

植物内源激素对生理现象的影响，不仅表现在其绝对含量的高低，而且与各种激素间的相对比值密切相关，各激素间相克相成，并不是单一激素起作用，而是多种激素共同作用的结果，特别是促进与抑制生长激素的平衡对植物生长产生重要作用[28]。该试验对无患子嫁接愈合中砧木和接穗中的3种激素IAA、ABA和GA3进行相关性分析，砧木中：发现三种激素都存在相关性，但是IAA与GA3相关性更强，研究表明，GA3能促进IAA的合成，同时施加外源GA3能够增加内源IAA含量同时降低ABA的含量。嫁接后的维管束重新连接及细胞分裂重接都离不开GA3激素的影响[29]。接穗中：3种激素中相关性更强的是IAA与ABA。IAA主要是促生长功能，而ABA作为一种抗逆境的激素，在嫁接初期发生机械损伤后，会消耗一些ABA抵抗逆境。之后随着嫁接愈合ABA的消耗量变少，逐渐产生积累。对3个激素之间比值进行研究发现，IAA/ABA、GA3/ABA以及GA3/IAA之间存在很明显的相关性，说明它们显著影响着嫁接愈合的过程。不同激素之间的协同和拮抗作用机理在此表现的淋漓尽致。砧木和接穗IAA/ABA的比值变化趋势基本一致，其中IAA的降低和ABA的升高正体现了拮抗作用。GA3/ABA比值在砧木和接穗中呈现了动态平衡的特点。而GA3与IAA变化特点与前面几组都不同，砧木和接穗变化趋势基本一致，都是波动性上升后下降，这个特点凸显了2种激素的协同作用。笔者的研究只针对无患子嫁接体愈合砧、穗部位的3种内源激素IAA、ABA和GA3，通过对它们的动态变化特点进行分析。

4 结论

在嫁接愈合的关键阶段，选择适当适量的内源激素有利于提高嫁接的成功。一方面可选用高浓度的激素GA3对嫁接体进行处理；另一方面，也可选用高浓度的IAA。最后注意嫁接后的养护管理。