喬中全， 王曉明， 曾慧杰， 李永欣， 蔡 能， 王湘瑩

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

不育紫薇‘湘韻’扦插過程中內(nèi)源激素含量變化

喬中全1， 王曉明1， 曾慧杰1， 李永欣1， 蔡 能1， 王湘瑩2

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

以不育紫薇‘湘韻’半木質(zhì)化枝條為試材，使用植物生長(zhǎng)激素KIBA對(duì)插穗進(jìn)行處理，采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法測(cè)定不同生根時(shí)期內(nèi)源激素IAA、ABA、GA3、ZR含量，研究‘湘韻’紫薇扦插生根過程中內(nèi)源激素含量的變化。結(jié)果表明：不育紫薇扦插生根過程中插穗內(nèi)源激素含量與不定根的分化與形成密切相關(guān)，高濃度的內(nèi)源IAA有利于插穗根原基分化形成及生長(zhǎng)發(fā)育；低濃度的內(nèi)源ABA有助于不育紫薇的扦插生根；高濃度的內(nèi)源GA3抑制了不育紫薇插條不定根的形成；內(nèi)源ZR在根原基分化形成與根的伸長(zhǎng)兩個(gè)時(shí)期的作用不同，低濃度的內(nèi)源ZR促進(jìn)根原基分化形成，而較高濃度的內(nèi)源ZR有利于根的伸長(zhǎng)；高的IAA/ABA值有利于扦插過程中根原基的分化與形成，低的IAA/ABA值促進(jìn)扦插過程中不定根的伸長(zhǎng)；高水平的IAA/ZR值有助于根原基分化形成，較低的IAA/ZR值有利于不定根的伸長(zhǎng)；低水平的GA3/ABA值有利于根原基的分化形成，較高的GA3/ABA值促進(jìn)不定根的伸長(zhǎng)。

不育紫薇‘湘韻’； 扦插； 內(nèi)源激素

不育紫薇‘湘韻’(Lagerstroemiaindica‘Xiang Yun’)是湖南省林業(yè)科學(xué)院選育出來的紫薇新品種，花期長(zhǎng)達(dá)120多天，花色為粉紅色，不育?！骓崱哂胁挥奶匦?，減少了營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，因此增加了后期開花量與生長(zhǎng)量，具有很高的觀賞價(jià)值與應(yīng)用前景。

目前國內(nèi)關(guān)于紫薇扦插技術(shù)的研究已有很多報(bào)道，例如宋滿坡等[1]以‘玫紅’紫薇、‘矮化紫薇’為材料，研究了不同質(zhì)量濃度的生根劑在紫薇扦插生根過程中的影響；朱志祥等[2]以‘Lagerstroemiafauriei’為研究材料，研究了不同因子在紫薇扦插過程中對(duì)生根及生長(zhǎng)的影響；王曉明等[3]研究了美國紅葉紫薇扦插繁殖技術(shù)，關(guān)于不育紫薇扦插過程中內(nèi)源激素變化的研究尚未見報(bào)道。本研究以不育紫薇‘湘韻’半木質(zhì)化枝條為試材，使用植物生長(zhǎng)激素KIBA對(duì)插穗進(jìn)行處理，應(yīng)用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法對(duì)紫薇扦插生根過程中不同生根時(shí)期的內(nèi)源激素IAA、ABA、GA3、ZR的含量進(jìn)行測(cè)定，研究‘湘韻’紫薇扦插生根過程中內(nèi)源激素含量變化及其相互平衡關(guān)系，旨在探明不育紫薇扦插生根的生化機(jī)理，為不育紫薇扦插繁殖技術(shù)的建立奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

插穗采自湖南省林業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)林場(chǎng)紫薇園內(nèi)生長(zhǎng)健壯的不育紫薇‘湘韻’的半木質(zhì)化枝條，扦插試驗(yàn)在全光照自動(dòng)間歇噴霧大棚中進(jìn)行。植物生長(zhǎng)激素是吲哚丁酸鉀鹽(KIBA)。

1.2 試驗(yàn)方法

選擇母株上無病蟲害、生長(zhǎng)健壯的枝條，并將枝條及時(shí)剪成5～10 cm插條，每個(gè)插條上保留2個(gè)葉片，為減少水分的蒸騰，將保留的葉片剪去1/2。扦插基質(zhì)為泥炭土+珍珠巖(8∶2)，先將裝滿基質(zhì)的營養(yǎng)缽澆透消毒水，然后將KIBA 2 000 mg/L處理過的插條插入營養(yǎng)缽中，最后將營養(yǎng)缽放在大棚的苗床上，以未處理過的插條作為對(duì)照。

扦插當(dāng)日取樣1次，扦插后根據(jù)其生長(zhǎng)情況，每隔1天取樣1次，液氮保存，共取樣6次。采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(ELISA)測(cè)定不同的內(nèi)源激素含量，根據(jù)其顯色值的logit值從圖上查出其所含激素質(zhì)量濃度(ng/mL)的自然對(duì)數(shù)，再經(jīng)過反對(duì)數(shù)即可知其激素的質(zhì)量濃度(ng/mL)。根據(jù)質(zhì)量濃度再計(jì)算樣品中激素的含量(ng/g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)源IAA在扦插生根過程中的變化

不定根的形成一般分為兩個(gè)時(shí)期，即根原基分化形成期和根原基生長(zhǎng)發(fā)育期[4]。在不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中，插穗扦插后0～3天為根原基分化形成的前期，3～5天為根原基分化形成期，6～11天為根原基的生長(zhǎng)發(fā)育期。

大量研究認(rèn)為內(nèi)源IAA是促進(jìn)不定根形成的主要激素[5]，內(nèi)源IAA與根原基的發(fā)生密切相關(guān)，與新的形成層位點(diǎn)誘導(dǎo)和第1次細(xì)胞分裂的啟動(dòng)有關(guān)[6-7]。由圖1可見，不育紫薇‘湘韻’扦插后第1～5天，在外源激素KIBA的誘導(dǎo)下，內(nèi)源IAA的質(zhì)量濃度急劇增長(zhǎng)，第5天達(dá)到峰值，從最初插穗中的4 205.67 ng/g，增加到6 589.57 ng/g，增長(zhǎng)了56.68 %。而對(duì)照在扦插初期(1～5天)的內(nèi)源IAA含量則呈緩慢增加的趨勢(shì)。扦插后第1～5天，處理的內(nèi)源IAA平均質(zhì)量濃度為5 476.07 ng/g，對(duì)照的內(nèi)源IAA平均質(zhì)量濃度為4 410.09 ng/g，處理比對(duì)照高19.5%，說明不育紫薇‘湘韻’在扦插生根過程中較高濃度的內(nèi)源IAA有利于根原基分化形成。在不定根的伸長(zhǎng)時(shí)期，處理的內(nèi)源IAA含量下降，扦插第9天降到最低點(diǎn)，質(zhì)量濃度為4 234.2 ng/g，隨后回升，而對(duì)照的內(nèi)源IAA含量變化不大，有小幅回升，反映了根原基的分化形成和不定根的伸長(zhǎng)兩個(gè)時(shí)期對(duì)內(nèi)源IAA的需求量不同，較高濃度內(nèi)源IAA有利于扦插過程中根原基的分化與形成，這跟Lavel PH等人報(bào)道的歐州甜櫻桃(Prunusavium)外植體根原基生長(zhǎng)發(fā)育期的內(nèi)源IAA含量變化一致[8]。

圖1 扦插生根過程中內(nèi)源IAA的變化Fig.1 Change of endogenous hormones IAA in rooting

2.2 內(nèi)源GA3在扦插生根過程中的變化

大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，赤霉素(GA3)在植物扦插生根過程中抑制不定根的形成，即使是低質(zhì)量濃度(10-8mo1/L)的GA3也抑制不定根形成[9-10]。GA3抑制不定根形成可能有多條途徑，一是GA3抑制形成根原基細(xì)胞的分裂[11]；二是GA3阻礙生長(zhǎng)素誘導(dǎo)的根原基進(jìn)一步生長(zhǎng)發(fā)育[12]。由圖2可見，在不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中，GA3含量的變化大體呈現(xiàn)出“升高-降低-升高”的趨勢(shì)。扦插后第0～3天(根原基分化形成之前)，處理和對(duì)照的內(nèi)源GA3含量都增加，處理的內(nèi)源GA3質(zhì)量濃度增長(zhǎng)比較快，由起初的1 541.71 ng/g，增長(zhǎng)到3 414.66 ng/g，增長(zhǎng)了121.5%；而對(duì)照的內(nèi)源GA3則增長(zhǎng)緩慢，由起初的1 541.71 ng/g，增長(zhǎng)到1 829.85 ng/g，增長(zhǎng)了18.7%。在根原基分化形成期(扦插后第3～5天)，處理與對(duì)照的內(nèi)源GA3質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)完全相反，處理組快速下降，由起初的3 414.66 ng/g，下降到2 645.77 ng/g，下降了22.5%；對(duì)照組則快速增長(zhǎng)，由起初的1 829.85 ng/g，增長(zhǎng)到2 901.33 ng/g，增長(zhǎng)了58.6%。在不定根的伸長(zhǎng)時(shí)期，對(duì)照和處理都持續(xù)下降；下降趨勢(shì)在第7天后開始變緩，第9天后，隨著不定根快速伸長(zhǎng)，兩者的內(nèi)源GA3含量均開始回升，但處理比對(duì)照的內(nèi)源GA3增長(zhǎng)的多些。這說明低含量的內(nèi)源GA3在扦插生根過程中有利于根原基的分化形成。

圖2 扦插生根過程中內(nèi)源GA3的變化Fig.2 Change of endogenous hormones GA3 in rooting

2.3 內(nèi)源ABA在扦插生根過程中的變化

ABA對(duì)植物生根起著重要作用，是植物體內(nèi)的天然抑制性激素，它能抑制頂芽生長(zhǎng)，有利于植物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的積累和運(yùn)輸[5]。由圖3可以看出，處理的不育紫薇內(nèi)源ABA含量明顯低于對(duì)照，扦插后第0～7天對(duì)照的內(nèi)源ABA質(zhì)量濃度逐步增加，在第7天達(dá)到最高值3 743.41 ng/g，并維持在高位，隨后開始下降。處理的內(nèi)源ABA含量在扦插后第0～5天也逐步增長(zhǎng)，但明顯低于對(duì)照組，最高質(zhì)量濃度為2 437.87 ng/g，與對(duì)照相比減少了34.9%；處理的內(nèi)源ABA在不定根的伸長(zhǎng)時(shí)期有明顯下降，這說明低質(zhì)量濃度的內(nèi)源ABA有利于不育紫薇‘湘韻’插穗生根。

2.4 內(nèi)源ZR在扦插生根過程中的變化

實(shí)驗(yàn)研究表明，細(xì)胞分裂素(ZR)主要作用是抑制植物根原基的分化與形成[13-14]。由圖4可以看出，扦插后第0～3天(根原基分化形成之前)，處理與對(duì)照比最初插穗的內(nèi)源ZR含量略微增加，兩者的ZR含量差別不大；進(jìn)入到根原基分化形成期，處理的內(nèi)源ZR質(zhì)量濃度由528.87 ng/g下降到326.25 ng/g，下降了38.3%；對(duì)照內(nèi)源ZR含量卻持續(xù)增長(zhǎng)，在不定根伸長(zhǎng)初期(扦插后第6-7天)，處理的內(nèi)源ZR含量沒有什么變化，保持低水平，而對(duì)照卻大幅下滑至低谷，隨后先升后降，兩者差距不大。以上說明，根原基分化形成期受內(nèi)源ZR的影響比不定根伸長(zhǎng)的時(shí)期大，較低質(zhì)量濃度的內(nèi)源ZR有利于不育紫薇‘湘韻’扦插根原基的分化形成，跟唐玉林等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[15]。

圖3 扦插生根過程中ABA的變化Fig.3 Change of endogenous hormones ABA in rooting

圖4 扦插生根過程中ZR的變化Fig.4 Change of endogenous hormones ZR in rooting

2.5 IAA/ABA值在扦插生根過程中的變化

普遍認(rèn)為不定根的形成與植物激素間相互平衡及含量密切相關(guān)。由圖5可以看出，不育紫薇‘湘韻’扦插過程中，在扦插后第1～5天，處理的IAA/ABA值增加，在扦插后第5天達(dá)到峰值，而對(duì)照的IAA/ABA值則緩慢降低，說明不育紫薇‘湘韻’扦插過程中根原基的分化形成階段需要有較高的IAA/ABA值。在不定根的伸長(zhǎng)時(shí)期，對(duì)照的內(nèi)源IAA/ABA值變化不大，小幅回升，而處理IAA/ABA值降低，扦插后第9天達(dá)到最低點(diǎn)，隨后小幅回升，說明了在不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中根原基的分化形成和不定根的伸長(zhǎng)兩個(gè)時(shí)期對(duì)IAA/ABA值不同，較高的IAA/ABA值有利于扦插過程中根原基的分化與形成，低水平的IAA/ABA值促進(jìn)扦插過程中不定根的伸長(zhǎng)。

2.6 IAA/ZR值在扦插生根過程中的變化

大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，植物扦插生根過程不僅與內(nèi)源IAA和內(nèi)源ZR含量有關(guān)，而且與兩者的比值變化關(guān)系更密切，IAA/ZR值對(duì)植物不定根的形成有一定的調(diào)節(jié)作用。從圖6可見，在不育紫薇‘湘韻’扦插過程中，扦插后第1～5天，處理的IAA/ZR值急劇上升，扦插后第5天出現(xiàn)峰值；而對(duì)照的IAA/ZR值則緩慢降低，說明外源激素KIBA刺激插穗中IAA/ZR值升高，根原基的分化形成階段需要較高IAA/ZR值。在不定根伸長(zhǎng)期，處理的IAA/ZR值下降，扦插后第9天達(dá)到最低點(diǎn)，隨后回升，對(duì)照的IAA/ZR值變化不大，小幅回升，這表明，高的IAA/ZR值促進(jìn)根原基分化形成，低的IAA/ZR值有助于不定根的伸長(zhǎng)。

圖5 扦插生根過程中IAA/ABA的變化Fig.5 Change of IAA/ABA in rooting

圖6 扦插生根過程中IAA/ZR的變化Fig.6 Change of IAA/ZR in rooting

2.7 GA3/ABA值在扦插生根過程中的變化

大量研究證明，ABA能增加不定根的發(fā)根率及根長(zhǎng)，GA3則抑制扦插過程中不定根的形成，內(nèi)源ABA為內(nèi)源GA3的天然拮抗劑，并且GA3/ABA值跟不定根的形成密切相關(guān)。由圖7可見，不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中，對(duì)照與處理的GA3/ABA值變化不同。在進(jìn)入根原基分化形成之前(扦插后第0～3天)，處理的GA3/ABA值急劇上升，對(duì)照的GA3/ABA值下降；在根原基分化形成期(扦插后第3～5天)，處理的GA3/ABA值下降，對(duì)照的GA3/ABA值上升；在不定根伸長(zhǎng)階段(扦插后第6～11天)，處理的GA3/ABA值呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)照的GA3/ABA值先下降后緩慢上升。此結(jié)果說明低水平的GA3/ABA值有利于不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中根原基的分化形成，較高的GA3/ABA值促進(jìn)不定根的伸長(zhǎng)。

圖7 扦插生根過程中GA3/ABA的變化Fig.7 Change of GA3/ABA in rooting

3 結(jié)論與討論

本文通過研究不育紫薇扦插生根過程中內(nèi)源激素含量的變化，探究了不育紫薇‘湘韻’扦插生根的生理生化機(jī)理。研究結(jié)果表明，不育紫薇在扦插生根過程中，插條的內(nèi)源IAA、GA3、ZR和ABA含量及其相互間的平衡關(guān)系與不定根形成與生長(zhǎng)密切相關(guān)。低濃度的內(nèi)源ABA及較高濃度的內(nèi)源IAA有利于根原基分化和生根；高濃度的GA3抑制插條不定根的形成。外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑KIBA可促進(jìn)內(nèi)源IAA的合成，抑制內(nèi)源ABA合成及降低GA3的含量。因此，使用KIBA速蘸插條基部，可促進(jìn)其生根。在扦插生根過程中，內(nèi)源ZR在不同時(shí)期的作用不同，李永欣等[16]認(rèn)為在根原基生長(zhǎng)發(fā)育期需要較高濃度的ZR，而在根原基分化形成期則需要較低濃度的ZR。較高的IAA/ABA值有利于扦插過程中根原基的分化與形成，低水平的IAA/ABA值促進(jìn)扦插過程中不定根的伸長(zhǎng)；高的IAA/ZR值促進(jìn)根原基分化形成，低的IAA/ZR值有助于不定根的伸長(zhǎng)；低水平的GA3/ABA值有利于不育紫薇‘湘韻’扦插生根過程中根原基的分化形成，較高的GA3/ABA值促進(jìn)不定根的伸長(zhǎng)。

本研究利用不育紫薇‘湘韻’的半木質(zhì)化枝條進(jìn)行扦插生根機(jī)理研究，獲得一定數(shù)據(jù)，為不育紫薇扦插繁殖技術(shù)的建立奠定一定基礎(chǔ)。研究植物扦插生根的機(jī)理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，影響生根的生理生化因素是多方面的，其它的生理生化指標(biāo)有待進(jìn)一步研究。

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(文字編校：張 珉)

ChangesofendogenoushormonesduringLagerstroemiaindica‘XiangYun’cutting

QIAO Zhongquan1， WANG Xiaoming1， ZENG Huijie1， LI Yongxin1， CAI Neng1， WANG Xiangying2

(1.Hunan Academy of Forestry， Changsha 410004， China；2.School of Biological Science & Technology， Central South University of Forestry and Technology， Changsha 410004， China)

The semi-hardwood branch ofLagerstroemiaindica‘Xiang Yun’ were collected and treated with KIBA.The contents of endogenous hormones IAA，ABA，GA3and ZR were measured with ELISA in different rooting periods.The results indicated that the contents of endogenous hormones in cuttings during rooting period inLagerstroemiaindica‘Xiang Yun’ was closely related with the differentiation and formation of adventitious roots.High concentrations of endogenous IAA and low concentrations of endogenous ABA was in favor of the formation of adventitious roots.High concentrations of endogenous GA3inhibited the formation of adventitious root.Low concentrations of endogenous ZR promoted the differentiation and formation of root primordial，while high concentrations of endogenous ZR promoted the root elongation.High IAA/ABA，IAA/ZR and low GA3/ABA promoted the differentiation and formation of root primordial.Low IAA/ABA，IAA/ZR and high GA3/ABA promoted the root elongation.

Lagerstroemiaindica‘Xiang Yun’； cuttings； endogenous hormones

2014-11-06

長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“南方珍貴木本花卉新品種繁育與產(chǎn)業(yè)化示范”(051003-22)；湖南省林業(yè)科學(xué)院青年科研創(chuàng)新基金項(xiàng)目“不育紫薇不育機(jī)理的研究”(2013LQJ04)。

喬中全(1985-)，男，山東省曹縣人，實(shí)習(xí)研究員，主要從事林木遺傳育種、栽培與生物技術(shù)研究。

S 685.99

A

1003 — 5710(2015)01 — 0049 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 01. 012