吲哚丁酸对紫椴嫩枝扦插生根及相关生理特性的影响.pdf
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1、第 39 卷 第 4 期2023 年 7 月森 林 工 程FOREST ENGINEERINGVol.39 No.4Jul.,2023doi:10.3969/j.issn.1006-8023.2023.04.008吲哚丁酸对紫椴嫩枝扦插生根及相关生理特性的影响林士杰1,王梓默1,朱红波2,罗也1,葛剑锋2,于忠亮1,包广道1,何怀江1,张忠辉1(1.吉林省林业科学研究院,长春 130033;2.吉林省林业调查规划院,长春 130022)摘 要:研究温室内吲哚丁酸(IBA)对紫椴嫩枝扦插生根的影响,探究插穗生根过程中相关理化特征,旨为紫椴优良种质资源的扩大繁殖提供技术和理论依据。采用不同质量浓度
2、 IBA 处理半木质化插穗,记录生根情况,插后定期取样,测定相关氧化酶活性及内源激素含量的变化。研究结果表明,100 mg/L IBA 处理 8 h,紫椴生根率、平均根长和根鲜质量均为最高,分别为 89.52%、14.19 cm、913.43 mg,优于其他处理。IBA 处理生根过程中,插穗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性在20、40 d 较低,30 d 出现峰值,多酚氧化酶(PPO)活性在20、30、40 d 均较低,吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性20、30 d 处于较低水平,40 d 出现峰值;插穗中内源吲哚乙酸(IAA)与 IAA/ABA(脱落酸)、IAA/ZR(玉米素
3、核苷),在 20、40 d 出现低谷值,30 d 出现峰值;GA3(赤霉素)含量 20 d 处于低谷值,之后上升,并保持较高水平;ABA 含量 030 d 处于较低水平,随后上升;ZR 含量在 20、40 d 达到峰值,30 d 处于低谷值。由此得到,100 mg/L IBA 处理 8 h 插穗生根效果最佳。插穗生根过程中,SOD、POD、PPO、IAAO 活性低有利于愈伤组织的产生(20 d),SOD、POD 活性高有利于不定根的形成(30 d),IAAO 活性高有利于不定根的伸长(40 d)。较高的 ZR 含量有利于愈伤组织的产生(20 d),较高的 IAA、GA3含量有利于不定根的诱导产
4、生(30 d),较高的 GA3、ABA、ZR 含量有利于不定根的伸长发育(40 d)。IAA/ABA、IAA/ZR 比值较低有利于愈伤组织的产生、不定根的伸长生长,较高有利于不定根的产生。关键词:紫椴;嫩枝扦插;IBA;酶活性;内源激素中图分类号:S723.1 文献标识码:A 文章编号:1006-8023(2023)04-0068-10Effects of IBA on Rooting and Physiological Characteristics in Softwood Cutting of Tilia amurensisLIN Shijie1,WANG Zimo1,ZHU Hongbo
5、2,LUO Ye1,GE Jianfeng2,YU Zhongliang1,BAO Guangdao1,HE Huaijiang1,ZHANG Zhonghui1(1.Jilin Provincial Academy of Forestry Science,Changchun 130033,China;2.Institute of Forestry Inventory and Planning of Jilin Province,Changchun 130022,China)Abstract:The effects of exogenous auxin IBA on cutting rooti
6、ng of T.amurensis was studied in the greenhouse,the related physical and chemical characteristics in the rooting process were analyzed to provide support and theoretical guidance for the cutting propagation technology of T.amurensis.Different concentrations of IBA were used to treat the semi-lignifi
7、ed cuttings of T.amurensis,the rooting situation was recorded.The samples were collected regularly to detect the effect of IBA on oxidase activity,endogenous hormone con-tent of cuttings.Results showed that the maximum rooting rate,average root length and root fresh weight of T.amurensis were obtain
8、ed under 100 mg/L IBA with treatment time 8 h,which were 89.52%,14.19 cm and 913.43 mg,respectively,better than other treat-ments.In the rooting process of IBA treatment,the activities of SOD and POD showed a low level at 20 d and 40 d,and a peak value at 30 d.The activities of PPO were lower at 20
9、d,30 d and 40 d.The activities of IAAO showed a low level at 20 d and 30 d,and a peak value at 40 d.The content of IAA,the IAA/ABA value showed a low level at 20 d and 40 d,and a peak value at 30 d.The con-tent of GA3 showed a valley value at 20 d,then increased and maintained a high level.The conte
10、nt of ABA maintained at a low level for 0-30 d,and then increased.The content of ZR showed two peaks at 20 d and 40 d,and a valley value at 30 d.From this,it can be concluded that 100 mg/L IBA with treatment time 8 h had the best rooting effect.The low activity of SOD,POD,PPO and IAAO was beneficial
11、 to the formation of callus at the early stage of cutting(20 d),and the high activity of SOD and POD was beneficial to the formation of adventitious roots(30 d),and the high activity of IAAO was beneficial to the elongation of adventitious roots(40 d).Higher ZR content was required in callus formati
12、on(20 d),and higher IAA,GA3 content were required in adventitious root formation(30 d),and higher GA3,ABA,ZR content were required in adventitious root elongation and development(40 d).The lower IAA/ABA and IAA/ZR was beneficial to callus formation and adventitious root elongation,while the higher w
13、as beneficial to adventitious root formation.Keywords:Tilia amurensis;softwood cutting;IBA;enzyme activity;endogenous hormones收稿日期:2022-10-07基金项目:吉林省科技发展计划项目(20200402115NC)第一作者简介:林士杰,硕士,研究员。研究方向为林木种质资源保育。E-mail:45659815 引文格式:林士杰,王梓默,朱红波,等.吲哚丁酸对紫椴嫩枝扦插生根及相关生理特性的影响 J.森林工程,2023,39(4):68-77.LIN S J,WANG
14、Z M,ZHU H B,et al.Effects of IBA on rooting and physiological characteristics in softwood cuttingof Tilia amurensisJ.Forest Engineering,2023,39(4):68-77.第 4 期林士杰,等:吲哚丁酸对紫椴嫩枝扦插生根及相关生理特性的影响0 引言紫椴(Tilia amurensis),落叶乔木,综合利用价值极高,为我国级保护树种。但是近年来其种群数量日趋下降,资源日渐濒危。加之紫椴种子内含抑制物质,种皮透水性差,极大限制了紫椴苗木的大量繁殖1-2。而扦插繁殖能
15、够保留母本的优良性状,成本低、繁殖速度快,是保存紫椴优良种质的有效方法。但目前紫椴扦插繁殖还存在繁殖系数低、成活率低等问题。关于椴树属树种扦插方面的研究,吴小龙等3研究不同质量浓度的吲哚丁酸(IBA)、萘乙酸(NAA)、生根粉(ABT)对泰山椴(Tilia taishanensis)12 年生萌生枝条嫩枝扦插生根的影响,发现3 000 mg/L IBA 处理生根率最高达 68.5%。杨虹等4研究不同质量浓度的 IBA、NAA、ABT 对南京椴(Tilia miqueliana)3 a 实生苗扦插生根的影响,发现南京椴嫩枝经过 5 000 mg/kg IBA 处理,生根率最高达43%。史锋厚等5
16、研究显示,保留一全叶的 3 年生南京椴母树上的嫩枝插穗经过 1 000 mg/L IBA 处理生根率最高达 80%。张芹等6、王文凤等7也提出 IBA 处理有利于糠椴(Tilia mandshurica)、蒙椴(Tilia mongolica)嫩枝插穗生根。王海南等8研究不同质量浓度 ABT、IBA、NAA 处理不同时间对紫椴1 a 实生苗嫩枝插穗生根的影响,其中 100 mg/L IBA 处理插穗 8 h,生根率最高达 63.07%;姚颖等9研究发现,与 ABT、NAA 相比,IBA 更能促进紫椴嫩枝扦插生根。以上研究表明,IBA 处理更有利于椴树生根。吴小龙等3、杨虹等4、乔静等10试验发
17、现,泰山椴、南京椴和紫椴嫩枝比硬枝更加容易扦插生根。但是目前,扦插生根率低、发根慢等问题仍是制约紫椴嫩枝扦插繁殖的技术瓶颈,限制了紫椴扦插繁殖的规模化繁育进程。因此,亟须建立一套完整的能够提高紫椴嫩枝扦插生根率的技术体系,对于紫椴优良种质资源的保护与开发利用具有重要意义。IBA 已经被广泛应用于植物扦插繁殖研究11,其对诱导植物不定根发生过程中抗氧化酶活性和内源激素含量的变化发挥着重要作用。张亚男等12研究发现,IBA 处理能明显加快毛梾(Cornus walteri)插穗不定根产生前内源脱落酸(ZR)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)含量的下降速度,促进内源 IAA 处于较高水平,促进不定
18、根的发生。胡国宇等13研究费约果(Feijoa sellowiana)扦插生根发现,IBA 刺激能够加快消耗 ZR 与 ABA,促进插穗吲哚乙酸(IAA)合成,利于诱导不定根的发生。毕会涛等14研究美国木豆树(Catalpa bignonioides)扦插生根显示,IBA 显著影响与生根相关的过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、吲哚乙酸氧化 酶(IAAO)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,促进不定根形成。郑巧巧等15认为,使用 K-IBA(吲哚丁酸钾)可以显著改变香妃含笑(Michelia figo Xiang-fei)扦插生根过程中 POD、IAAO 和 PPO 酶活性,促进不定根的产
19、生与生长。紫椴扦插生根机理的研究对于提高紫椴扦插生根率具有重要的理论价值,但目前关于其生根机理研究尚未见报道。本试验以珍珠岩为基质,研究 IBA 不同质量浓度、不同处理时间对插穗生根的影响,筛选能够提高紫椴嫩枝扦插生根率的繁殖技术,同时测定SOD、POD、PPO、IAAO 及内源激素 IAA、ABA、ZR 和GA3含量的动态变化,分析其对愈伤形成及不定根发生的响应机制及其相互关联性,为紫椴扦插繁殖技术体系的建立,紫椴优良种质资源的快速、规模化繁育,促进紫椴良种产业化提供技术支持和理论指导。1 材料与方法1.1 试验材料试验材料来源于吉林市新山苗木合作社,选取生长健壮、无病虫害,长势基本一致的
20、2 a 紫椴实生苗半木质化枝条的中、下部位剪成长 610 cm、保留12 个饱满芽、保留 1/2 或 1/3 叶片的插穗,上端平切,距第一轮芽 1 cm 左右,下端单面斜切,距最近的芽为 0.51.0 cm。1.2 扦插与管理2021 年 7 月 2 日,采用完全随机区组设计,以50、100、200 mg/L IBA 浸泡插穗基部 2、4、8 h 后进行扦插,每个处理 40 株,3 次重复。扦插在新山苗木合作社温室大棚扦插池中进行。扦插池采用下层铺设 2025 cm 厚度的沙子,上层铺设 2025 cm 厚度的 24 mm 粒径的珍珠岩,大棚上覆盖遮荫网,棚内温度控制在 2030。扦插前采用
21、0.5%高锰酸钾溶液对基质进行消毒。将预处理后的插穗插入基质 4 5 cm,株行距 4 cm8 cm。扦插完成后启动自动间歇喷雾系统,保持插穗叶面湿润,每周对扦插池喷施一次 50%多菌灵可96森 林 工 程第 39 卷溶性粉剂 800 倍液进行消毒,及时清理落叶。1.3 测定指标与方法1.3.1 生根指标的测定扦插 10 d 后每 2 d 随机选择 5 株观察,记录插穗愈伤组织出现的时间,不定根萌出时间、不定根大量增多的时间、伸长的时间及趋于木质化的时间。插后60 d,取出插穗,将插穗的根部用清水冲洗干净,记录生根插穗数量,用直尺测量主根长度,用千分位天平测量根鲜质量,计算生根率、平均根长和平
22、均生根数。1.3.2 生理指标的测定在扦插后 0、10、20、30、40、50、60 d 从 100 mg/L处理 8 h 的插穗中取样一次,每次取样随机选取 5个插穗,用清水冲洗干净,置于冰盒中带回实验室,用刀片快速剥取插穗基部韧皮部,剪碎混匀,经液氮处理后冷冻,放入-80 超低温冰箱保存备用。委托上海酶联生物科技有限公司采用酶联免疫分析(ELISA)试剂盒检测 SOD、POD、PPO、IAAO、IAA、GA3、ABA、ZR。1.4 数据分析数据处理采用 Excel 2016 软件进行处理分析、作图,采用 SPSS 19.0 软件进行方差分析和 Duncan多重比较。2 结果与分析2.1 I
23、BA 不同质量浓度、不同时间处理对嫩枝插穗生根的影响由表 1 可知,IBA 各处理均产生不定根,其中,100 mg/L IBA 浸泡插穗 8 h 生根效果最好,生根率、平均根长和根鲜质量均为最高,分别为 89.52%、14.19 cm、913.43 mg,与其他处理之间差异显著(P0.05),生根数量为 5 条/株,与 50 mg/L IBA 处理 2 h 差异显著(P0.05);其次是 100 mg/L IBA 浸泡插穗 4 h和 200 mg/L IBA 浸泡插穗 4 h,生根率分别为80.43%和 78.19%,平均根长、生根数量、根鲜质量分别为 13.41 cm、4.5 条/株、652
24、.33 mg 和 13.45 cm、5 条/株、811.00 mg;50 mg/L IBA 浸泡插穗 2 h 生根效果最差,生根率仅为 44.64%,平均根长、生根数量和根鲜质量也仅达到9.50 cm、2.67 条/株和477.44 mg。对插穗不定根发生、形成及发育过程研究发现,扦插 15 22 d,插穗基部开始形成大量愈伤组织,2235 d 大量不定根由插穗下切口上端的皮部或切口愈伤处萌出,3550 d 大量不定根逐渐伸长,逐渐变粗,侧根增多,50 60 d 大部分根趋于木质化,适于移栽。表 1 IBA 不同质量浓度、不同时间处理对插穗生根的影响Tab.1 Effect of differ
25、ent IBA concentrations and treatment time on cutting rooting 质量浓度/(mgL-1)Concentration处理时间/hTreatment time生根率(%)Rooting rate平均根长/cmAverage root length生根数/条Amount of rooting根鲜质量/mgRoot fresh weight50244.64 0.42 F9.50 0.53 F2.67 0.76 B477.44 16.67 H459.33 0.74 E11.37 0.02 CDE4.33 0.76 A565.33 6.66 G87
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