摘要 本文從影響銀杏扦插生根的內部因子入手,研究了不同樹齡、不同采條時間的銀杏母樹當年生枝條中內源激素與枝條的扦插生根率關系。試驗結果表明,枝條中吲哚乙酸(IAA)、玉米素(Z)和赤霉酸(GA3)的含量與銀杏枝條的扦插生根率成正相關,與脫落酸(ABA)的含量成負相關關系。同時,銀杏的扦插生根率也受到IAA、Z和ABA的含量,及IAA/Z、IAA/ABA比值的影響,比值高有利于生根,反之對生根不利;銀杏扦插繁殖具有明顯的年齡效應,隨著母樹樹齡的增加,扦插生根率呈下降趨勢;銀杏扦插繁殖具有明顯的時間性,一年內,隨著采條時間的推移,生根率逐漸降低。因此,在進行大面積育苗中,早春季節(jié)的幼嫩枝條較適宜銀杏扦插生根。
關鍵詞 銀杏;扦插繁殖;樹齡;采條時間;內源激素
中圖分類號 S722"" 文獻標識碼 A
文章編號 1007-7731(2024)13-0049-06
銀杏(Ginkgo biloba L.)俗名白果[1-2],其葉、果具有很高的藥用價值和食用價值[3-4]。銀杏的繁殖方法很多[5],其中扦插繁殖的方法簡單、成本低且育苗時間短,能夠保持母本的優(yōu)良性狀,獲得個體比較一致的無性系[6]。邢世巖等[7]研究發(fā)現,植物扦插繁殖不定根的形成是一個復雜的生理過程,是植物體內部因子與外界環(huán)境共同作用的結果。丁靜等[8]研究認為,植物激素是植物體內天然存在、含量較少的,對植物體的生長、發(fā)育和分化起調控作用的特殊調節(jié)物質。趙曉菊等[9]研究認為,植物激素中的吲哚類物質在吲哚乙酸氧化酶等酶系統的作用下絡合成一種共軛化合物,能夠誘導根原基的孕育。目前,對銀杏生理生化指標的變化與扦插生根關系方面的研究較少。因此,本研究從一年內不同時間采集的不同樹齡銀杏母樹當年生枝條中內源激素含量等內部因子入手,測定銀杏的扦插繁殖生根率,提取和測定內源激素含量,以探索銀杏扦插生根的規(guī)律,掌握銀杏扦插繁殖特性。
1 材料與方法
1.1 樣品采集與保存
5—8月和11月,每月分別從不同樹齡(4、5、10、20和50年)的銀杏樹上剪取生長旺盛的當年生枝條作為試驗材料,進行扦插生根試驗(11月的休眠枝須經沙藏,次年扦插)。材料均取自中國林業(yè)科學研究院和槐樹居苗圃栽植的銀杏樹。
1.2 試驗方法
1.2.1 銀杏的扦插繁殖生根率測定" 銀杏枝條采集后,用利刃將枝條截成6~8 cm的插穗,每個枝條留2~3個飽滿芽,上下端切口平切,下切口靠近腋芽部位,保留1~2枚葉片,蛭石為基質,上搭塑料拱棚,隨采隨插。試驗采用常規(guī)方法分區(qū)扦插,每區(qū)20株,設3個重復,60 d后調查生根率[10]。
1.2.2 內源激素的提取和測定" 使用Waters 244型高效液相色譜儀(HPLC)開展內源激素測定。
(1)HPLC樣品的提取與制備。精確稱取新鮮銀杏樣品1 g,在研缽中剪碎并加80%冰甲醇10 mL,研細后轉至150 mL三角瓶中,加20 mL 80%冰甲醇后超聲波振蕩2 h(不斷加冰塊,保持溫度不超過4 ℃)。過濾,濾得濾渣后加20 mL 80%冰甲醇,搖勻后在冰箱中放置一晚再過濾,合并濾液。取10 mL濾液過Sep pak C18固相萃取小柱,棄去濾出液,然后用2 mL乙腈沖洗Sep pak C18柱,收集洗出液,經0.45 μm濾膜過濾后,上清液用HPLC分析[8]。
(2)HPLC檢測。測定玉米素(Zeatin,Z)時,使用Kromasil C18(0.4 cm×15 cm)色譜柱,UV 254 nm×0.1 AUFS檢測器,流動相為15%乙腈、10%甲醇、75%水,流速0.7 mL/min,外標法定量。測定吲哚乙酸(Indole-3-acetic acid,IAA)、脫落酸(Abscisic acid,ABA)和赤霉酸(Gibberellic acid,GA3)時,使用Kromasil C18(0.4 cm×15 cm)色譜柱,UV 254 nm×0.1 AUFS檢測器,流動相為20%乙腈、20%甲醇、60%水(用磷酸調pH至3.0),流速0.7 mL/min,外標法定量。
2 結果與分析
2.1 銀杏扦插繁殖的生根情況
2.1.1 不同樹齡母樹當年生枝條扦插生根率變化" 6月,分別自4、5、10、20和50年生銀杏母樹采集當年生枝條作為插穗,不經任何生根劑處理,進行扦插生根試驗。方差分析表明,不同樹齡母樹插穗的扦插生根率差異有統計學意義(Plt;0.05)(表1)。
由圖1可知,銀杏扦插繁殖具有明顯的年齡效應,隨著母樹樹齡的增加,枝條扦插生根率呈下降趨勢。其中4年生的嫩枝條生根能力最強,生根率最高;10、20年生的母樹枝條扦插生根率明顯降低,50年生母樹枝條扦插生根率最低,約20%。
2.1.2 不同時間采集的銀杏當年生枝條扦插生根率變化" 5—8和11月,每月分別自10年生銀杏母樹上采集生長旺盛的當年生枝條作為插穗,不用生根劑處理,進行扦插生根試驗。方差分析表明,不同時間采集的枝條扦插生根率差異有統計學意義(Plt;0.05)(表2)。
由圖2可知,一年中,隨著時間的推移,不同時間采集的銀杏當年生枝條扦插生根率整體逐漸降低。其中,以5月采集的枝條的扦插生根率最高,可達70%,6—8和11月采集的枝條扦插生根率40%~50%,且隨時間變化差異不太明顯。因此,以頂芽尚未形成、枝條正處于生長旺盛期(5月)的嫩枝扦插生根效果較好。
2.2 內源激素含量的變化情況
2.2.1 不同樹齡母樹枝條中內源激素含量差異" 采用HPLC法測定6月不同樹齡母樹枝條中IAA、ABA、Z和GA3的含量,方差分析結果表明,不同樹齡母樹枝條中不同內源激素的含量差異有統計學意義(Plt;0.05)(表3)。
如圖3所示,6月銀杏母樹當年生枝條中內源IAA的含量隨著母樹樹齡的增加呈下降趨勢。采自4年生母樹的當年生枝條中IAA含量較高,為0.650"μg/g"FW,5、10和20年生母樹枝條中,隨著樹齡的增加,IAA含量逐年下降;50年生母樹枝條中IAA含量僅約為4年生的1/3。
枝條中的Z和GA3含量的變化趨勢與IAA相似,隨著母樹樹齡的增加,枝條中Z和GA3的含量皆呈下降趨勢,且各樹齡間變化都比較明顯,其中Z的變化范圍為0.280~0.560"μg/g"FW,GA3的變化范圍在0.120~0.460"μg/g"FW(圖3)。
ABA的含量隨著母樹樹齡增加而增加。4年生母樹枝條中ABA含量比較低,僅有0.060"μg/g"FW,5、10和20年生母樹枝條中ABA含量分別為0.073、0.093和0.107"μg/g"FW,逐年增加;50年生母樹枝條中ABA含量較高,為0.167 μg/g"FW(圖3)。
2.2.2 不同時間采集的銀杏當年生枝條中內源激素含量變化" 5—8和11月,每月分別從10年生銀杏母樹上采集當年生枝條進行內源激素含量的測定,方差分析結果表明,不同時間采集的母樹枝條中IAA、ABA、Z和GA3的含量差異有統計學意義(Plt;0.05)(表4)。
如圖4所示,銀杏母樹的當年生枝條中,內源IAA含量隨著采條時間的變化呈下降趨勢。5月采集的幼嫩枝條中IAA含量較高,為0.790"μg/g"FW;6月IAA含量下降了2/3,為0.270"μg/g"FW;7、8月下降幅度不大;11月休眠枝中IAA含量非常低,僅為0.070"μg/g"FW。GA3的變化趨勢與IAA相似。5月幼嫩枝條中GA3含量較高;6月枝條中GA3含量大幅度下降50%以上;7、8月GA3下降幅度略緩;之后下降速度又增加,11月休眠枝中GA3的量最低,僅為0.120 μg/g"FW。Z的含量隨著枝條成熟度的增加逐漸減少,且不同時間下降幅度都比較明顯,Z含量在0.110~0.610 μg/g"FW。而枝條中ABA的含量與IAA含量的變化趨勢恰恰相反,隨著時間的推移,ABA含量呈上升趨勢。5月枝條中ABA含量最低;6—8月含量增加緩慢;而在11月的休眠枝中,ABA含量急劇增加,達到0.400 μg/g"FW(表4)。
對銀杏當年生枝條中內源激素的含量和扦插生根率進行對比分析發(fā)現,扦插生根率與枝條中IAA、Z和GA3的含量成正相關關系,與ABA的含量負相關。由圖1、3可知,不同樹齡母樹的當年生枝條中IAA、Z和GA3的含量與扦插生根率的變化曲線較為吻合,4年生母樹的當年生枝條中IAA、Z和GA3的含量較高,ABA的含量較低,扦插生根率也較高;5年生母樹枝條中IAA、Z和GA3含量較4年生母樹有所下降,而ABA的含量卻增加,扦插生根率比4年生母樹也有所下降;10、20年生母樹當年生枝條中IAA、Z和GA3含量都較大幅度下降,ABA的含量仍在上升,10、20年生母樹扦插生根率與4年生母樹相比差異較大;50年生母樹枝條中,IAA、Z和GA3含量都較低,扦插生根率也比較低。
不同時間采集的枝條中,IAA、Z和GA3含量與扦插生根率成正相關,ABA的含量與扦插生根率成負相關。5月枝條中IAA、Z和GA3含量較高,ABA的含量卻最低,其扦插生根率也較高;隨著采條時間的推移,枝條中IAA、Z和GA3含量急劇下降,而ABA的含量卻在上升,6—8月采集的枝條與5月采集的枝條相比扦插生根率較低;11月的休眠枝條中,IAA、Z和GA3含量最低,ABA的含量卻上升到較高的水平,11月采集的枝條扦插生根率較低(圖2、4)。
2.3 IAA/ABA和IAA/Z比值變化情況
2.3.1 不同樹齡母樹當年生枝條中IAA/ABA及IAA/Z比值差異" 對不同樹齡母樹枝條中IAA、ABA和Z的含量及其比值進行分析,發(fā)現IAA/ABA及IAA/Z的比值隨母樹樹齡不同的變化有統計學意義(Plt;0.05)(表5)。
如圖5所示,隨著母樹樹齡增加,母樹當年生枝條中IAA和ABA的含量變化趨勢相反,IAA含量逐漸下降,ABA含量則逐漸上升,兩者成明顯的負相關關系(相關系數r=-0.91)。IAA/ABA比值隨著銀杏母樹樹齡的增加而逐漸降低。在4年生母樹當年生枝條中,IAA含量較高,ABA含量較低,IAA/ABA比值最大;5年生母樹枝條IAA/ABA比值比4年生下降了37%;10、20年生母樹枝條IAA/ABA比值持續(xù)降低,分別比4年生下降了67%、86%;50年生母樹枝條中IAA/ABA比值較小,僅為1.32。
由圖6可知,銀杏的當年生枝條中,IAA、Z的含量及IAA/Z比值隨著樹齡的增加呈下降趨勢。4年生銀杏母樹的當年生枝條中IAA和Z的含量比較高,IAA含量明顯高于Z,有利于生根;隨著樹齡的增加,5年生枝條中IAA和Z的含量有所下降,IAA/Z比值也有所降低;10、20年生母樹當年生枝條IAA、Z的含量大大降低,且IAA含量明顯低于Z,不利于不定根的形成;50年生母樹枝條中,IAA和Z的含量都較低,且IAA遠遠小于Z的含量,對生根不利。
2.3.2 不同時間采集的10年生銀杏當年生枝條IAA/ABA及IAA/Z比值差異" 對不同時間采集的10年生銀杏母樹枝條中IAA、ABA和Z的含量及IAA/ABA和IAA/Z比值進行方差分析,結果表明不同采條時間下,IAA/ABA及IAA/Z比值差異有統計學意義(表6)。
銀杏當年生枝條中,IAA和ABA含量呈明顯的時間性消長,即IAA含量下降,ABA含量上升,兩者成負相關關系(r=-0.84)。5月采集的幼嫩枝條中,IAA含量較高,ABA的含量較少,且IAA/ABA比值較大,有利于生根;隨著時間的推移,枝條中IAA的含量快速下降,而ABA含量卻在增加。6—8月采集的枝條中,IAA/ABA變化幅度不大;11月,樹體進入了休眠期,枝條中ABA含量激增,IAA下降到較低水平,IAA/ABA較小,對生根不利??傮w看來,一年內,IAA/ABA隨著時間的變化呈逐漸降低趨勢(圖7)。
5—11月,銀杏母樹當年生枝條中IAA和Z的含量,隨著時間的推移也呈逐漸降低的趨勢。5月枝條中,IAA和Z的含量都比較高,且IAA高于Z,有利于生根;隨著時間的推移,枝條中IAA和Z含量大幅下降,到了6—7月IAA含量下降到低于Z的水平,對不定根的誘導不利;8月IAA下降速度開始減慢,此時IAA含量又略高于Z,IAA/Z≥1;在11月休眠期,母樹中IAA和Z的含量都降到比較低,且IAA/Z比值較小,因此不利于生根??傮w來看,一年內,IAA/Z比值隨著時間的變化呈降低趨勢(圖8)。
通過對銀杏當年生枝條中IAA/ABA和IAA/Z的比值與扦插生根率比較,發(fā)現枝條中IAA/Z和IAA/ABA的比值對扦插生根率影響較大。試驗結果表明,不同樹齡銀杏母樹的當年生枝條中,IAA/Z和IAA/ABA比值與枝條的扦插生根率成正相關關系(rIAA/Z=0.81、rIAA/ABA=0.90)(圖5—6)。4年生母樹當年生枝條中,IAA和Z的含量都比較高,IAA含量明顯高于Z,IAA/Z比值較大,且ABA的含量最低,有利于枝條生根,生根率最高;10、20年生母樹當年生枝條中,IAA和Z含量相對于4年生母樹明顯下降,IAA下降到低于Z的水平,而ABA的水平上升,不利于不定根的誘導,生根率降低;50年生母樹的當年生枝條中,IAA和Z的含量普遍偏低,IAA/Z的比值也最小,而ABA的含量卻最高,因此生根率最低。
不同時間采集的銀杏當年生枝條,也得出相同的結果(圖7—8)。不同時間采集的銀杏當年生枝條的扦插生根率與枝條中IAA/Z及IAA/ABA的比值成正相關(rIAA/Z=0.95、rIAA/ABA=0.95),5月采集枝條中IAA和Z的含量比較高,IAA含量高于Z,而ABA的含量較低,因此生根率比較高;隨著采條時間的推移,枝條中IAA和Z的含量有所降低,而ABA的含量有所上升,因此生根率逐漸降低。
3 結論與討論
銀杏扦插繁殖不定根的形成是一個復雜的生理過程。對影響銀杏扦插生根內部因子的研究發(fā)現,內源生長素(IAA、Z和GA3)的含量對不定根形成具有較大影響,枝條中內源生長素含量越高,對銀杏扦插生根越有利。IAA對不定根形成的作用也受到Z和ABA的調節(jié),在一定程度上,不定根的形成受IAA/Z和IAA/ABA比值的影響。在IAA和Z的含量都不過高的情況下,較高的IAA濃度與較低的Z濃度對不定根形成有利。ABA是植物體內天然的生根抑制劑,對不定根的分化具有抑制作用。因此,保持較高的IAA/ABA比值有利于根原基的孕育。
銀杏扦插繁殖具有明顯的年齡效應,即隨著樹齡的增加,母樹枝條的扦插生根率逐漸降低。因此,銀杏扦插繁殖時采條樹齡的選擇以4~5年生的幼年化母樹的枝條較好,幼年化母樹的枝條由于內源生長素等生根促進物質的含量比較高,而生根抑制劑ABA的含量較少,枝條本身的生根能力強,生根率比較高。一般認為,大齡母樹的枝條扦插不容易生根。本研究發(fā)現,采用當年生嫩枝作為插穗,10、20年生母樹枝條的扦插生根率可達40%,50年生母樹枝條的生根率也有20%。因此,生產上在材料來源較少的情況下,也可采用10年生以上母樹的當年生嫩枝,但需添加一定的生根促進劑,調整枝條內部的激素比值,提高生根率。
銀杏扦插繁殖也具有明顯時間性,一年內,即隨著采條時間的推移,枝條中IAA等內源生長素的含量減少,而生長抑制劑ABA的含量增加,因此枝條的扦插生根率逐漸降低。
通過對不同樹齡、不同采條時間的銀杏母樹當年生枝條中內源激素的含量與枝條的扦插生根率關系的研究,發(fā)現銀杏扦插生根具有以下規(guī)律。(1)枝條中內源激素(IAA、Z和GA3)含量與銀杏枝條的扦插生根率成正相關,而與生根抑制劑ABA的含量成負相關關系。同時,銀杏的扦插生根率也受到IAA、Z和ABA的含量,及IAA/Z、IAA/ABA比值的影響,比值高有利于生根,比值低對生根不利。(2)銀杏扦插繁殖有明顯的年齡效應,隨著銀杏母樹樹齡的增加,扦插生根率呈下降趨勢。在銀杏扦插繁殖時,應選擇4~5年生以下的幼年母樹當年生嫩枝作為插穗,扦插生根率較高。(3)銀杏扦插繁殖具有明顯的時間性,一年內,隨著采條時間的推移,扦插生根率逐漸降低。因此,在實際生產中,進行銀杏大面積扦插繁殖,應采用早春季節(jié)的當年生嫩枝作為插穗,其內部因子和外界環(huán)境對扦插生根都比較適宜,有利于不定根的形成。
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(責編:張 蓓)
作者簡介 潘雪雷(1969—),男,安徽蕪湖人,高級工程師,從事森林資源培育、良種選育、古樹保護和林業(yè)調查規(guī)劃等方面的工作。
收稿日期 2024-05-09