倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管分子特性的影響

紀立瑩，張京政，王同坤，齊永順

(河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院 河北省板栗工程技術(shù)研究中心，河北 秦皇島，066600)

倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管分子特性的影響

紀立瑩，張京政，王同坤，齊永順*

(河北科技師范學(xué)院園藝科技學(xué)院 河北省板栗工程技術(shù)研究中心，河北 秦皇島，066600)

以正置嫁接板栗愈傷組織為對照，采用組織離析法、顯微照相技術(shù)與生物計量統(tǒng)計法，研究了倒置嫁接板栗愈傷組織導(dǎo)管的大小、端壁斜度和具尾情況。結(jié)果表明：板栗愈傷組織中含有多種類型的導(dǎo)管，不同類型的導(dǎo)管分子在倒置嫁接、正置嫁接中所占比例不同；倒置嫁接愈傷組織導(dǎo)管長度小、直徑小、兩端傾斜度大、兩端具尾比例高于正置嫁接。

嫁接；板栗；愈傷組織；導(dǎo)管分子

在板栗嫁接技術(shù)逐步取代實生繁殖技術(shù)的今天，越來越多的人研究嫁接愈傷組織的形成，為了研究方便，人為地將嫁接后愈合過程分為4或5個階段[1，2]。分析以上2種劃分方法，實質(zhì)都是愈傷組織的產(chǎn)生、連接，維管束橋的形成與分化，砧、穗輸導(dǎo)組織的連通[3]。一般認為，成功的嫁接必須有維管束的連接，而在砧穗原形成層向內(nèi)分化木質(zhì)部的同時，木質(zhì)部中出現(xiàn)導(dǎo)管[1]。導(dǎo)管出現(xiàn)意義重大，它把砧穗用來運輸水分、礦物質(zhì)的通道連接起來，使接穗可以獲得足夠營養(yǎng)物質(zhì)，健康的生長。因此嫁接后愈傷組織內(nèi)的導(dǎo)管格局，可以說明砧穗之間水分、礦物質(zhì)的運輸情況。利用傳統(tǒng)的嫁接方法改接低產(chǎn)大樹，嫁接后板栗開張角度小，長勢過旺；而板栗是外圍結(jié)果[4]，板栗長勢過旺容易使結(jié)果部位向外移，內(nèi)膛空虛，出現(xiàn)郁閉現(xiàn)象[5～7]，降低產(chǎn)量。筆者采用板栗倒置嫁接后，發(fā)現(xiàn)其生長勢有明顯變化，為此試驗研究其嫁接后愈傷組織中分化的導(dǎo)管分子的情況，探討板栗倒置嫁接后長勢改變的解剖學(xué)機理，為板栗倒置嫁接技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 嫁接方法

試驗在河北科技師范學(xué)院板栗栽培基地進行。砧木為3年生‘燕龍’實生苗，接穗為1年生‘燕龍’營養(yǎng)枝。2014年4月20日進行嫁接試驗，分為正置嫁接和倒置嫁接，前者為傳統(tǒng)的插皮腹接，后者是在砧木上削倒T型，接穗從下往上插。待嫁接成活后，6月15日解開綁扎條將砧、穗和嫁接愈合部位愈傷距愈傷部5 cm處剪下，每個處理隨機選取10個接口，帶回實驗室FAA固定[8]，之后每個處理隨機選擇6個剪下的接口，在解剖鏡下用小刀取其愈傷組織，放FAA固定液中待測。

1.2 長勢觀察

板栗嫁接后當年6月份，用卷尺測量生長枝條的長度，游標卡尺測量生長枝條粗度(粗度為距基部1 cm處的枝條直徑)。

1.3 導(dǎo)管觀察

取其待測愈傷組織采用肖嘯等[9]的方法進行制片，隨機選取100個導(dǎo)管分子在蔡司顯微鏡下進行觀察并拍照，利用照片進行形態(tài)分類并統(tǒng)計各類導(dǎo)管數(shù)量，并測量導(dǎo)管分子的長度、直徑、兩端斜度，并統(tǒng)計兩端尾數(shù)。

1.4 統(tǒng)計分析方法

運用Excel軟件和DPS軟件進行數(shù)據(jù)的整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 倒置嫁接對板栗長勢的影響

表1 板栗倒置嫁接對長勢的影響

注:小寫字母表示5%顯著水平。以下同。

板栗倒置嫁接的生長長度為63.77 cm，正置嫁接為81.32 cm，兩者存在顯著的差異(表1)；倒置嫁接的生長粗度為7.49 mm顯著小于正置嫁接的7.65 mm?？梢姲謇醯怪眉藿雍箝L勢明顯變?nèi)酢?/p>

2.2 倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管分子類型的影響

在倒置嫁接和正置嫁接的板栗愈傷組織的離析材料中，均發(fā)現(xiàn)6種類型的導(dǎo)管分子(圖1，圖2)。倒置嫁接和正置嫁接的導(dǎo)管分子類型相同，均有(1)兩端傾斜、兩端有尾(圖1B，圖1C，圖2A，圖2B)；(2)兩端傾斜、一端有尾(圖1A，圖1E，圖2D，圖2E)；(3)兩端傾斜、兩端無尾(圖1G，圖1H，圖2C，圖2I)；(4)一端傾斜、兩端無尾(圖1F，圖2G)；(5)一端傾斜、一端有尾(圖1D，圖2F)；(6)兩端水平、兩端無尾(圖1I，圖2H)。

圖1 板栗倒置嫁接的愈傷組織導(dǎo)管分子類型A,E 兩端傾斜、一端有尾；B,C 兩端傾斜、兩端有尾；G,H 兩端傾斜、兩端無尾；F 一端傾斜、兩端無尾；D 一端傾斜、一端有尾；I 兩端水平、兩端無尾

圖2 板栗正置嫁接的愈傷組織導(dǎo)管分子類型A,B 兩端傾斜、兩端有尾；D,E 兩端傾斜、一端有尾；C,I 兩端傾斜、兩端無尾；G 一端傾斜、兩端無尾；F 一端傾斜、一端有尾；H 兩端水平、兩端無尾

2.3 倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管分子長度、直徑的影響

板栗倒置嫁接的導(dǎo)管長度為94.25 μm，極顯著小于正置嫁接的導(dǎo)管長度105.82 μm(表2)；長度范圍倒置嫁接為47.14～196.96 μm，正置嫁接為48.96～261.95 μm。可見倒置嫁接后導(dǎo)管長度比正置嫁接短。

倒置嫁接的導(dǎo)管直徑都為48.04 μm，正置嫁接導(dǎo)管直徑為57.07 μm，兩者存在顯著差異；倒置嫁接的導(dǎo)管直徑范圍為27.43～81.32 μm，正置嫁接的為38.82～84.64 μm。倒置嫁接后導(dǎo)管直徑比正置嫁接直徑小。

表2 導(dǎo)管分子長度和直徑

2.4 倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管分子長度、直徑分布的影響

不同直徑導(dǎo)管長度所占比例差異較大，倒置嫁接中短導(dǎo)管所占的比例顯著高于正置嫁接(表3)。倒置嫁接中，導(dǎo)管長度在20～90 μm范圍所占的比例最高，達63.33%，極顯著的高于正置嫁接所占的比例44.44%；正置嫁接中，導(dǎo)管長度在91～180 μm范圍所占的比例最高，達50.00%，極顯著的高于倒置嫁接所占的比例33.33%。導(dǎo)管長度在180 μm以上范圍所占的比例，倒置嫁接低，為3.33%；正置嫁接所占的比例為5.56%。

倒置嫁接中，導(dǎo)管直徑在0～40 μm范圍所占比例為30.00%，極顯著的高于正置嫁接所占比例11.11%；倒置嫁接中，導(dǎo)管直徑在41～80 μm范圍所占比例為65.00%，極顯著的低于正置嫁接的導(dǎo)管直徑所占比例83.33%；倒置嫁接中，導(dǎo)管直徑在81 μm以上范圍所占比例為5.00%，正置嫁接的為5.56%。倒置嫁接中直徑小的導(dǎo)管所占比例大。

表3 板栗愈傷組織導(dǎo)管分子的長度和直徑分布比例 %

2.5 倒置嫁接對板栗愈傷組織導(dǎo)管兩端傾斜度、具尾數(shù)量的影響

2.5.1 導(dǎo)管兩端傾斜度 在導(dǎo)管兩端傾斜度比較中，兩端水平導(dǎo)管類型差異不顯著(圖3)；在一端水平一端傾斜的導(dǎo)管類型中，倒置嫁接的比例為4.44%，顯著低于正置嫁接的10.82%。在兩端傾斜的導(dǎo)管類型中，在45°以上范圍內(nèi)，倒置嫁接導(dǎo)管比例為15.32%，極顯著的高于正置嫁接導(dǎo)管比例7.38%；在導(dǎo)管兩端傾斜30°～45°范圍內(nèi)，倒置嫁接的導(dǎo)管比例為38.53%，顯著高于正置嫁接的27.87%；在導(dǎo)管兩端傾斜15°～30°范圍內(nèi)，倒置嫁接的導(dǎo)管比例與正置嫁接的兩者之間不存在顯著差異?？梢姷怪眉藿訉?dǎo)管兩端傾斜度大。

2.5.2 導(dǎo)管具尾數(shù)量 板栗倒置嫁接與正置嫁接愈傷組織的導(dǎo)管具尾情況差異較大(圖4)。在兩端無尾的導(dǎo)管類型中，倒置嫁接的愈傷組織中，兩端無尾的導(dǎo)管所占比例為22.22%，極顯著的低于正置嫁接的65.71%；倒置嫁接兩端具尾情況所占比例為47.92%，極顯著的高于正置嫁接的12.54%?？梢姷怪眉藿拥膶?dǎo)管具尾多。

圖3 導(dǎo)管分子端壁傾斜度分布情況 圖4 導(dǎo)管分子不同具尾類型分布情況

3 結(jié)論與討論

植物的結(jié)構(gòu)和功能是密切相關(guān)的，板栗倒置嫁接后導(dǎo)管的變化可以反映植物的不同功能[10]。倒置嫁接后板栗長勢變?nèi)?，?dǎo)管分子的長度、直徑均小于正置嫁接的導(dǎo)管。短的導(dǎo)管不利于水分等的運輸[11～13]。沈苗苗[14]發(fā)現(xiàn)，紅枝導(dǎo)管直徑大，紅枝的導(dǎo)水率高；郭學(xué)民等[15]也發(fā)現(xiàn)，美國紅梣雄株導(dǎo)管較長，在生長季節(jié)樹干的輸水效率會比較高，更能滿足植株生長發(fā)育對水分和無機鹽的需求，生長會更快。本次研究結(jié)果表明，倒置嫁接后導(dǎo)管長度小、直徑小，可能說明倒置嫁接的運輸效率低于正置嫁接的，其生長慢，長勢變?nèi)?。張大維[16]研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)管分子端壁傾斜度與水分運輸阻力成正比；陳永哲等[17]和李紅芳等[18]認為，形成的導(dǎo)管分子兩端斜面角度大并且具尾，對水分運輸產(chǎn)生的阻力越大。本次研究發(fā)現(xiàn)，倒置嫁接兩端斜度大、具尾多，依據(jù)上述觀點可知倒置嫁接對水分運輸阻力大，長勢慢，與倒置嫁接長勢變?nèi)跻恢?。?dǎo)管分子的穿孔大小及篩管也可能影響輸導(dǎo)效率，本次研究未對此內(nèi)容作分析，這些影響因素還需進一步深入研究。

綜上分析可知，板栗倒置嫁接后長勢變?nèi)酰溆鷤M織導(dǎo)管比正置嫁接平均長度短、直徑小，并且其端壁傾斜度增大、具尾的導(dǎo)管類型所占比較大，這在一定程度上可能限制了水分和無機鹽的輸導(dǎo)。

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(責(zé)任編輯：朱寶昌)

Effects of Inverted Graft on Molecular Characteristics of Callus Vessel in Chestnut (CastaneamollissimaBlume)

JI Liying, ZHANG Jingzheng, WANG Tongkun, QI Yongshun

(College of Horticulture Science & Technology, Hebei Normal University of Science & Technology, Chestnut Engineering Research Center of Hebei, Qinhuangdao, Hebei, 066600, China)

Using the callus vessel element of the upright grafted chestnut as the control, the size, slope and tail end wall of callus vessel element of the inverted grafted chestnut were studied by using tissue segregation procedure, micrograph and biometric statistical method. The results showed that there were various types of vessels in the callus. Different kind vessel elements took a different proportion in the inverted grafted chestnut and the upright grafted chestnut. The proportion of vessel elements with short length, small diameter, big-slope of both end walls, both tails or one tail in inverted grafted chestnut was higher than that in upright grafted chestnut.

graft; Chinese chestnut; callus; vessel element

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2016.04.005

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(項目編號：201304708)；河北省科技計劃基金項目(項目編號：14236805D)。

2016-04-19; 修改稿收到日期: 2016-05-03

S718.47;S664.201

A

1672-7983(2016)04-0029-04

紀立瑩(1990-)，女，碩士研究生。主要研究方向：果樹栽培與生理。

*通訊作者，男，博士，教授。主要研究方向：果樹資源與育種。E-mail:qiyongshun@163.com。