蒙古櫟扦插生根研究

蒙古橡樹是殼體中最耐寒、最干燥的樹種。其材質優良,是我國30個主要工業用材樹種之一,也是重要的生態用材型樹種,同時橡實和柞葉也具有很高的開發和經濟利用價值。作為我國珍貴用材林樹種和生態樹種,蒙古櫟遺傳改良進展遲遲滯后。目前,我國主要的蒙古櫟林分絕大部分均是采伐后萌蘗更新的次生林,其遺傳改良程度差、林分生產量低下。通過優樹選擇和雜交選育,篩選優良基因型并應用無性繁殖方法加以推廣應用是增加生產量、提高改良程度,加速良種化的重要手段。櫟樹類屬扦插極難生根樹種,有關櫟樹扦插成功的報道極少,Duncan等報道了使用IBA植物生長調節劑和殺菌劑處理對南方紅櫟和水櫟無性系的扦插效果,并指出采集幼樹側枝的扦插成活率高于伐樁萌條。Matthew等報道對北方紅櫟采用幼苗嫩枝噴霧扦插,比將成熟枝用苗砧嫁接后扦插和采用組織培養誘導芽的分化與生根可取得更好的效果。金繼華于2004年報道了蒙古櫟的扦插繁殖試驗結果,認為蒙古櫟扦插成活率較低。本文從植物生長調節劑種類、濃度和不同基質等多方面對蒙古櫟扦插生根的影響進行研究,以探索促進蒙古櫟生根的適宜方法,為解決其極難生根問題提供依據,從而進一步弄清楚扦插生根的機理,找出促進其生根的最優方案,解決其生根難的問題,為蒙古櫟在生產中迅速推廣應用提供技術方法。1材料和方法1.1半蛋白質化萌條插穗試驗材料來自北京市延慶縣四海鎮,8月初采集當年萌生的半木質化萌條作插穗。插穗長10~15cm,保留2~3個芽,帶少量葉片,扦插前用0.3%多菌靈對插穗和扦插基質消毒。1.2基質濕度與溫度試驗在中國林業科學研究院溫室內進行,在插床上搭建塑料薄膜拱棚,高約50cm,采用密封保濕法進行扦插試驗,棚內空氣相對濕度在90%以上,基質濕度保持在60%~70%;空氣溫度在20~30℃,基質溫度保持在21~26℃;自然光照,夏季晴朗高溫天氣采用遮蔭網遮蔭,保持透光率60%左右。1.3測試方法試驗采用完全隨機區組設計,每個處理扦插30根插穗,重復3次。1.3.1泥炭土、珍珠巖、粗河沙巖、粗河沙巖扦插基質分別為泥炭土+珍珠巖(2∶1)、泥炭土+珍珠巖(1∶2)、泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)、珍珠巖+蛭石(2∶1)、粗河沙。1.3.2植物生長調節劑的選擇采用萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、ABT1生根粉、細胞分裂素(6-BA)4種植物生長調節劑的不同組合浸泡插條基部,設清水對照(CK),以泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)為基質,采用高濃度速蘸或低濃度浸泡的方法。1.3.3不同濃度的植物生長調節劑和生根試驗分別用NAA、IBA、ABT1、6-BA的不同濃度浸泡插條基部,以泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)為基質。1.3.4不同浸泡時間的插根試驗同一植物生長調節劑濃度分別浸泡插條基部0、0.5、2.0、4.0、8.0h。1.3.5浸泡時間確定1)用600nm光密度值分別為2.0、1.5、1.0、0.8、0.6、0.5的發根農桿菌A4菌液浸泡插條基部;2)用600nm光密度值為1.0的發根農桿菌A4菌液分別浸泡0.5、1.0、2.0、4.0、8.0h;3)扦插前插穗基部用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h;4)扦插前插穗基部用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h后,再進行處理1);5)先進行處理1),再用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h。1.4數據搜索扦插10d后觀察插穗腐爛、抽芽情況,并記錄觀察結果。在扦插60d后,對插穗愈傷、生根及平均根長情況進行調查。2結果與分析2.1植物生根率蒙古櫟在5種基質上的嫩枝扦插生根結果見表1。由表1可知,以泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)作為扦插基質生根最好,生根率達6.86%;生根率由高到低依次是:泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)﹥泥炭土+珍珠巖(1∶2)﹥珍珠巖+蛭石(2∶1)﹥泥炭土+珍珠巖(2∶1)和粗河沙。以泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)作為扦插基質,植株生根數較多,在發出長主根的同時須根數也較多,而以泥炭土+珍珠巖(1∶2)為扦插基質的植株,生根數較少,須根也極少,不利于植株生長。2.2不同方法對蒙古櫟枝條扦插效果的影響植物生長調節劑不同種類扦插生根結果見表2。由表2的處理1、2、3可知,NAA(500mg/L)、IBA(500mg/L)、ABT1生根粉(500mg/L)處理插穗的生根率分別為1.11%、10.00%、0.00%,NAA(500mg/L)和IBA(500mg/L)處理效果均高于對照(0.00%),而ABT1生根粉(500mg/L)對蒙古櫟嫩枝扦插生根沒有促進作用。平均根長由高到低依次是:IBA>NAA>ABT1。由處理4、5可知,在處理2、3的基礎上加相同濃度的6-BA(10mg/L),生根率分別為11.11%、3.33%,可見一定濃度的6-BA可以提高插穗的生根率。單獨使用IBA(500、1000mg/L)時,生根率分別為10.00%、3.33%,而添加2%蔗糖后生根率降低為0.00%、2.22%,可見,添加一定量的營養物質蔗糖反而抑制蒙古櫟插條生根。單獨使用ABT1生根粉對生根沒有促進作用,將ABT1生根粉與IBA混合使用,效果仍不明顯。2.3植物生長旺盛的濃度對生根的影響植物生長調節劑不同濃度扦插生根結果見表3。2.3.1高濃度速嘴唇對agt-rendth插條生根率的影響IBA處理對插條生根的影響由表3可知,用不同濃度IBA處理插條,以IBA500mg/L浸泡插條2h效果最好,平均生根率達到10.00%,平均根長為5.91cm,優于其他處理,且除了腐爛率外均與CK達到極顯著差異。從表中還可以看出,采用高濃度速蘸時,IBA1000mg/L處理效果優于其他2個處理,并且生根率隨著濃度的增加而降低,但采用高濃度速蘸并不能顯著提高插條生根率,測定的各項指標與CK均未達到顯著差異,由此可見高濃度的IBA不適宜插條生根。這一現象可能是由于生長素能夠促使不定根原基的分化和形成,在一定的濃度范圍內生根率隨生長素濃度的增加而增加,但當超過此范圍,生長素濃度再增加時則會產生抑制作用,生根率反而降低,不同樹種不同扦插時期對生長素濃度的適應范圍不同。由以上分析可知,蒙古櫟嫩枝扦插適宜的IBA濃度為500mg/L。2.3.2平均生根率由表3可知,用不同濃度的NAA處理插條,以NAA50mg/L浸泡插條2.0h效果最好,平均生根率達到8.89%,平均根長為2.57cm,均與對照達到極顯著差異水平;由表還可以看出,隨著NAA濃度的增加,插條的抽芽率基本呈上升趨勢,而生根率和根長逐漸減小,可見低濃度的NAA有利于蒙古櫟嫩枝生根,高濃度的NAA抑制生根。2.3.3生根率和平均根長以500mg/LIBA加不同濃度的6-BA處理插條,比較不同濃度6-BA處理對插條生根的影響。從表3可以看出,2.0mg/L6-BA處理后插條的腐爛率最低,而且生根率、平均根長均高于其他2個處理,分別為16.67%、9.75cm,與對照達到極顯著差異水平。另外,采用IBA加6-BA的方法處理插條能顯著提高插條的生根率,以IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L和IBA500mg/L+6-BA10.0mg/L處理插條,生根率比單獨使用IBA500mg/L處理時更高,分別高6.67%、1.11%,且IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L處理效果最好,生根率、根長均為所有處理中最高。2.4浸泡時間和實驗效果的影響分別用200、500mg/LIBA處理蒙古櫟嫩枝基部,浸泡時間分別為0.5、2.0、4.0、8.0h。根據腐爛率、抽芽率、生根率及平均根長來確定最適浸泡時間。不同浸泡時間插條生根狀況見圖1。從圖1可以看出,不論是采用200mg/L的IBA還是500mg/L的IBA,均以浸泡2.0h效果最好,抽芽率(12.90%、22.22%)、生根率(10.00%、13.33%)和平均根長(6.05、8.85cm)均高于其他處理,且差異顯著。以IBA200mg/L浸泡插條時,腐爛率隨著浸泡時間的延長而逐漸上升。從生根率可以看出,IBA500mg/L浸泡插條時,隨著浸泡時間的延長,生根率先上升后下降,2.0h時生根率達最高水平;IBA200mg/L浸泡插條時,過長和過短浸泡時間,插條都沒有生根,而且仍以浸泡2.0h生根率最高,同樣,平均根長也符合這個規律。2.5生根防護桿菌對生根的影響2.5.1插條生長情況觀察為了確定發根農桿菌A4菌株促進插條生根的最適濃度,采用600nm下光密度值分別為2.0、1.5、1.0、0.8、0.6、0.5的菌液浸泡插條基部,在泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)的基質中培養,定期觀察插條生長變化,結果見表4。由表4可知,采用600nm下光密度值為1.0、1.5、1.8的菌液,愈傷出現的時間較早,但愈傷組織的生長情況有明顯差異,其中以OD600=1.0的愈傷生長最好,愈傷組織成團分布于插條底部,質地緊密,呈淡黃綠色,但60d后觀察插條,各個處理均沒有生根,因此發根農桿菌的促生根效果還有待于進一步試驗研究。2.5.2插條生長情況為了了解發根農桿菌A4菌株處理插條時間的長短對插條不定根產生的影響,用600nm下光密度值為1.0的菌液分別浸泡插條基部0.5、1.0、2.0、4.0、8.0h后,在泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1)的基質中培養,定期觀察插條生長變化,結果見表5。由表5可知,以A4菌液(OD600=1.0)處理插條2.0h效果較好,愈傷出現的時期最早,且插條底部愈傷大而緊密,為插條不定根的發生奠定了基礎;其次為浸泡1.0h的效果較好。隨著浸泡時間的延長,插條大部分枯萎致死,說明發根農桿菌處理時間過長會傷害植物組織。從表中還可以看出,采用A4菌株處理插條并沒有促使其生根,可見600nm光密度值為1.0的A4菌株對蒙古櫟生根沒有明顯作用。2.5.3不同用植物生長調節劑處理的插條插條情況分析IBA是目前公認的最有效的植物扦插生根促進物質,從前面的試驗可知,采用IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L處理插條,生根效果最好,生根率和平均根長最高,因此,采用此處理來比較發根農桿菌A4菌株的生根效果。從表6可以看出,同時用發根農桿菌和植物生長調節劑處理插條,不管是先用植物生長調節劑處理還是先用發根農桿菌處理,都沒有促進插條生根,效果并沒有單獨使用植物生長調節劑處理好,反而因為浸泡時間過長而導致插條腐爛嚴重。從各個處理來看,先用植物生長調節劑處理再用發根農桿菌處理的效果稍好,愈傷出現期較早,且質地較好。但最終插條都沒有生根,說明,發根農桿菌A4菌株的生根效果較差,與植物生長調節劑同時使用反而抑制插條生根。3重視植物生長調節劑的作用,調節插條腐爛植物的扦插生根是一個非常復雜的過程,受多種因素的影響,譬如:母樹年齡、采穗部位、插條自身營養條件、內源植物生長調節劑的變化等內因;還有諸如采穗和扦插時間、外源植物生長調節劑種類和使用濃度、基質種類和效果、扦插環境中的溫度和濕度、營養追加和防腐滅菌等外因方面。1)基質是扦插繁殖的重要因子,選擇扦插基質主要取決于所扦插植物的生物學特性,選用正確的基質進行扦插是提高生根質量的重要手段之一。有研究表明,植物生根所必須的氧氣含量不能低于12%,在氧氣含量低于3%的基質中,絕大多數植物根系都無法生長,而二氧化碳的含量過高會影響植物的健康。所以,理想基質不但需要有保水、保肥能力,還要有良好的通透性。本研究表明,蒙古櫟嫩枝扦插的理想基質是泥炭土+蛭石+珍珠巖(1∶1∶1),其生根率為6.86%;而粗河沙和泥炭土+珍珠巖(2∶1)這2種基質均不能生根。本試驗中采用的多種扦插基質在使用前都進行了消毒處理,主要采用500倍的多菌靈,外加曝曬基質,以防止插穗感染病原菌引起腐爛,而降低扦插成活率。然而在試驗中插條發霉腐爛的程度仍然較高,可能是由于采用塑料拱棚導致扦插環境溫度高、濕度大所致。但是,適當的高溫、高濕環境是植物扦插的必要條件,如何控制溫度與濕度,平衡生根和腐爛之間的關系,從而達到理想扦插的效果,或許是今后蒙古櫟嫩枝扦插育苗中要注意的問題。2)利用植物生長調節劑促進插條生根己被廣泛地應用于植物生產中。從19世紀40年代起,隨著人工合成生長素的研制成功以及對插穗生根機理的認識,人工噴霧裝置和自控溫度、濕度、光照等設備的出現,許多難生根樹種的扦插繁殖獲得了很大成功。通過生長素的處理,不僅提高了易生根樹種的扦插成活率,就是對原來一些不能生根的樹種,也獲得了較高的生根率。本研究表明,對蒙古櫟嫩枝扦插來說,IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L浸泡2.0h后扦插效果較好,生根率為16.67%,雖然目前的生根率并不是很高,但是對于極難生根的蒙古櫟來說已經是一個很大的突破。同時可以看出,當采用植物生長調節劑處理后蒙古櫟嫩枝扦插生根率有大幅度提高(從6.86%提高到16.67%),表明植物生長調節劑處理對蒙古櫟嫩枝扦插至關重要。3)適當的植物生長調節劑可以促進插條內部的新陳代謝作用和呼吸作用,增強吸水能力,加速儲藏物質的分解轉化,增加可塑性物質在插條下部積累,促進形成層細胞分裂,加速插條愈傷組織的形成,所以能促進生根,提高成活率。植物扦插中常用植物生長調節劑有萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、細胞分裂素(6-BA)和ABT1生根粉等。研究表明,不同植物生長調節劑種類、濃度和浸泡時間對蒙古櫟嫩枝扦插生根率的影響不同。低濃度的NAA有利于蒙古櫟