文冠果種子篩選及黃化處理對扦插過程中主要化學成分變化的影響

金香花， 郝悅君， 周 蘭, 劉紅遠， 羅廣軍*

(1.延邊大學農學院;2.延邊州森林調查規(guī)劃院:吉林 延吉 133000;3.延邊朝鮮族自治州農業(yè)科學院,吉林 龍井 133400)

文冠果(XanthocerassorbifoliaBunge) 屬于無患子科文冠果屬落葉大灌木或小喬木，又名文官果、僧燈毛道、木瓜等[1]。主要分布北緯28°34′～47°20′，東經73°20′～120°25′[2]，其樹型優(yōu)美，花色豐富，花期較長，觀賞價值較高，是珍貴的園林綠化樹種。文冠果種子含油量高，是我國北方特有的木本油料樹種[3]，作為生物柴油樹種對于解決能源問題越來越受到人們的重視[4]。冠果油還可以加工成高級食用油，具有預防心腦血管疾病的作用，種仁可食，含有蛋白質、脂肪和總糖。蛋白質含量為11.32%～18.20%，脂肪含量為54.06%～57.95%，總糖含量為2.18%～3.17%，含有17種氨基酸，是干果中的佳品[5]。

關于文冠果的研究主要圍繞種質資源評價及分布規(guī)律、生物和非生物脅迫、營養(yǎng)成分開發(fā)利用等領域[6-9]，針對文冠果育苗技術特別是扦插生根研究相對較少。金香花等[10]人對文冠果種子萌發(fā)過程中主要內含物的轉化及相關酶活性變化的研究表明，文冠果種子催芽過程中，種仁內含物的轉化趨勢是大分子物質逐漸水解，小分子物質并非大量積累，而呈前期增加后期減少的態(tài)勢。劉毓璟等[11]人研究IBA對文冠果嫩枝扦插生根過程中2種氧化酶活性的影響，結果發(fā)現(xiàn)，文冠果扦插過程愈傷組織形成期IBA處理后POD活性明顯上升，與相對低濃度IAA處理有利于生根相似；促進插穗生根的適宜IBA濃度為500 mg/L；宗建偉等[12]人研究IBA對文冠果硬枝扦插根系形態(tài)指標的影響時發(fā)現(xiàn)，當IBA濃度保持在795～820 mg/L時，文冠果插穗可獲得較高的根系形態(tài)指標。由于有性繁殖無法保證良種優(yōu)良性狀，從而大大限制了良種的推廣，所以該試驗采用一級種子所培育出的標準苗進行扦插試驗。扦插繁殖具有繁殖速度快、繁殖系數(shù)高、成本低，且能完全保持親本優(yōu)良性狀，更適宜生產應用，在文冠果育苗中日益受到人們的重視。文冠果扦插生根較為困難，如何解決扦插生根難的問題是文冠果無性繁育的關鍵因素[13]。

黃化處理在植物無性繁殖中的應用歷史比較悠久，早在1597年，就已經發(fā)現(xiàn)黑暗有利于嫩枝生根[14]，壓條繁育形成完整植株，實際上也是利用了這一原理，枝條不與母體分離的狀態(tài)下壓入土中，基部不見光，受到無光的刺激，插穗組織幼嫩，進而促進生根。黃化處理在扦插繁殖上的應用，使得原來扦插生根困難的樹種能夠生根，嫩枝扦插時與生長調節(jié)劑配合使用，顯著提高了扦插生根率，因此，難生根樹種在嫩枝黃化處理后再進行扦插繁殖取得了良好的效果[15]。蘋果黃化處理后扦插生根率可達70%[16]，非洲山龍眼黃化處理后扦插生根率為100%，比未黃化處理的扦插生根率高出40%[17]，大齒槭黃化處理后扦插成活率為89%和85%，未黃化的僅為47%和17%[18]。近年來，黃化處理影響不定根發(fā)生的分子機理在蘋果和擬南芥上得到了解析[19]，然而，關于文冠果黃化處理對扦插不定根發(fā)生的影響尚未見報道。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料取自琿春市文冠果試驗基地，選擇標準苗中生長勢一致，無病蟲害1年生文冠果100株，對其進行黃化處理后從基部取其新稍用于扦插。分別于插后0、7、14、21、28和35 d取嫩枝基部2 cm莖段，液氮處理后存放于-80 ℃冰箱中，用于總糖、可溶性糖、淀粉及可溶性蛋白含量等指標測定。

1.2 方法

1.2.1 文冠果種子的分級與催芽處理

文冠果種粒大小相差懸殊，根據(jù)其種子直徑大小進行分級處理。用混合種子和分級后的種子播種。對文冠果種子場圃發(fā)芽率和發(fā)芽勢均有一定影響(場圃發(fā)芽率/%=萌發(fā)數(shù)量/播種種子數(shù)×100)。一級種子直徑為1.60～1.90 cm，二級種子直徑為1.40～1.60 cm，三級種子直徑為1.10～1.40 cm。

1.2.2 不同級別文冠果種子的播種與苗木規(guī)格

已萌發(fā)的文冠果種子于2016年4月5日在延邊大學溫室中播種。2016年9月下旬測量幼苗的苗高和地徑，其中，苗高70 cm以上、地徑0.7 cm以上為Ⅰ級苗；苗高50～69 cm、地徑0.5～0.69 cm為Ⅱ級苗；苗高50 cm以下、地徑0.5 cm以下為Ⅲ級苗，并認真統(tǒng)計各級苗木所占比例。

1.2.3 黃化處理

將文冠果植株進行完全黃化和基部黃化處理，以自然光照作為對照。

1) 完全黃化處理 將文冠果植株置于黑色棚膜下遮光培育，芽體在完全黑暗的環(huán)境下長成10～15 cm新稍時，從基部取其新稍用于扦插。

2) 基部黃化處理 待文冠果芽體萌發(fā)后從芽體基部覆沙，隨著芽體生長每天或隔天繼續(xù)覆沙至沙厚5 cm左右，保證嫩枝基部至少2 cm覆在沙中。在覆沙過程中使芽體頂尖及2～3片嫩葉露在沙外，以防覆死芽體。待芽體長成10～15 cm嫩枝時，從基部取其新稍用于扦插。

3) 自然光照 以自然光照作為對照，新稍在自然光照下長至10～15 cm時，從基部取其新稍用于扦插。

1.2.4 嫩枝扦插

扦插試驗于2016年6月在延邊大學溫室內進行。插床長4.5 m，寬1 m，四周砌磚。搭塑料拱棚，每個拱棚安置 5 個噴霧噴頭，拱棚上方搭黑色遮陰網進行遮光和降溫，遮光率 50%。扦插基質為 1∶1∶1的草炭、蛭石和珍珠巖，混勻，裝入8×12 cm的營養(yǎng)缽中，擺在托盤里，每盤4×12個營養(yǎng)缽。

從母株上選取長 10～15 cm的嫩枝，去除基部葉片，只留上部3～4片長勢良好嫩葉，其中包括2～3片營養(yǎng)葉和頂端新生嫩葉。插穗基部約2 cm 莖段在1 000 mg/L IBA 溶液中蘸1 min，隨后將處理好的嫩枝扦插在裝滿基質的營養(yǎng)缽中，放入配有噴霧設施的拱棚里(生根率%=生根的插穗數(shù)/插穗總數(shù)×100)。

1.2.5 扦插后管理

空氣濕度保持65%～85%，白天溫度控制在 20～30 ℃，夜間溫度保持在 15～20 ℃，25 ℃以上覆蓋遮陽網。每天10～11點澆水1次，下午2點澆水1次，每次噴水量以葉片上接到水即可。20 d左右生根，具備了吸水能力，生根后增加澆水和通氣次數(shù)。

1.2.6 總糖、可溶性糖、淀粉含量的測定

總糖含量測定參照帥良等人的方法[20]；可溶性糖和淀粉含量的測定采用硫酸蒽酮法[21]。

1.2.7 可溶性蛋白含量的測定

可溶性蛋白含量的測定采用考馬斯亮藍G-250染色法[22]。

1.2.8 嫩枝扦插生根情況調查

12天后調查扦插生根率并拍照，利用ImageJ軟件測量不定根長度，統(tǒng)計不定根數(shù)量。

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件處理與作圖，試驗數(shù)據(jù)采用SPSS17.0 軟件包作統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 文冠果種子分級播種對場圃發(fā)芽率的影響

由表1可知，用混合種子播種和分級種子播種，對文冠果種子場圃發(fā)芽率有一定的影響。同一批種子分級播種，顯著提高了場圃發(fā)芽率。其中，不分級種子場圃發(fā)芽率為69.5%，分級播種后，一級種子發(fā)芽率為78.2%，一、二、三級種子平均發(fā)芽率為74.5%，較不分級種子提高了5個百分點。綜合來看，利用文冠果一級種子進行催芽效果最佳。

表1 冠果種子分級播種對場圃發(fā)芽率的影響

注：統(tǒng)計分析采用鄧肯新復極差檢驗，不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著，下同。

2.2 不同級別文冠果種子與苗木規(guī)格的關系

文冠果種子按種子分級播種，不僅有利于提高場圃發(fā)芽率，而且對苗木質量也有直接影響。從表2的數(shù)據(jù)分析可知，一級種子培育出來的苗木苗高為72.5 cm，二級種子次之。地徑未出現(xiàn)顯著差異，但仍以一級種子培育出的苗木最佳(0.78 cm)。Ⅰ、Ⅱ級苗生長茁壯，稱為標準苗木，可出圃栽植；Ⅲ級苗未達到出圃標準，需留圃培養(yǎng)。根據(jù)上述標準，從種子分級處理后所培育出各級苗木所占比例來看，一級種子培育出的標準苗所占比例為81.1%，遠高于其他級別種子和混合種子平均培育出的標準苗的比例。

表2 不同級別文冠果種子與苗木規(guī)格的關系

2.3 黃化處理對文冠果插穗扦插生根情況的影響

由表3可知，基部黃化處理的插穗生根率為87.4%，自然光照插穗生根率為37.3%，完全黃化處理的插穗生根率為35.5%。基部黃化處理生根率顯著高于其他處理；基部完全黃化處理插穗扦插平均根數(shù)為6條，顯著高于完全黃化處理(5 條)和對照(4 條)；基部黃化處理插穗扦插根長度為5.76 cm，顯著高于完全處理(3.56)和對照(2.45)。基部處理能夠顯著促進文冠果插穗扦插生根能力，完全黃化處理對于生根率影響不大，育苗生產過程中宜采用基部黃化處理。完全黃化處理的新稍插穗扦插后14 d，插穗逐漸從基部開始腐爛直至整株死亡，所以沒有對完全黃化的插穗進行總糖、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量的測定。

表3 黃化處理對扦插生根情況的影響

2.4 嫩枝扦插生根過程中可溶性糖含量的變化

由圖1，2可知，總糖和可溶性糖在嫩枝扦插生根過程中基部黃化處理和對照相比，均出現(xiàn)前期含量低后期含量高的現(xiàn)象。14～21 d作為分界點，前期對照嫩枝扦插生根過程中總糖和可溶性糖含量高于基部處理，后期對照嫩枝總糖和可溶性糖含量低于基部處理?；奎S化處理會影響糖含量的變化，后期由于發(fā)芽和展葉光合作用補充糖分，為生根提供了一定的能量。這表明扦插生根過程中前期適當降低糖含量有利于根原基的形成，后期增加糖含量可以促進不定根的發(fā)生。

圖1 基部黃化對文冠果扦插生根過程中總糖含量的影響

2.5 基部黃化處理對文冠果嫩枝扦插生根過程中淀粉含量變化的影響

由圖3可知，基部黃化與對照嫩枝莖段中淀粉含量變化總體趨勢基本一致，基部黃化處理淀粉含量在14 d時出現(xiàn)高峰，14～28 d呈下降趨勢，28～35 d保持上升；從含量變化來看，基部黃化處理莖段淀粉含量始終高于對照處理。

圖3 基部黃化對文冠果扦插生根過程中淀粉含量的影響

2.6 黃化處理對文冠果嫩枝扦插生根過程中可溶性蛋白含量的變化影響

由圖4可知，基部黃化處理與對照扦插生根過程中莖段可溶性蛋白含量變化總體趨勢基本一致，扦插后14 d內可溶性蛋白含量總體呈下降趨勢，14～21 d呈上升趨勢，21 d后再次下降。14 d 后基部處理可溶性蛋白含量高于對照。

圖4 基部黃化對文冠果扦插生根過程中可溶性蛋白質含量的影響

3 討論與結論

本研究針對文冠果苗木繁育過程中的關鍵技術問題進行探究，期待為文冠果優(yōu)質苗木繁育提供一定的理論依據(jù)和實踐經驗。該研究結果表明，選用一級種子場圃發(fā)芽率高達78.2%。從種子分級處理后所培育出的各級苗木所占比例來看，一級種子平均培育出的標準苗所占比例為81.1%，遠高于其他級別種子和混合種子平均培育出標準苗的比例。在此基礎上基部黃化處理能夠大幅度提高文冠果嫩枝扦插生根能力，而完全黃化處理和對照相比差異不顯著。完全黃化處理的新稍插穗扦插后至14 d時，插穗逐漸從基部開始腐爛直至整株死亡，原因可能是完全黃化的插穗在黑暗環(huán)境下生長，插穗組織糖分積累少，能量不足，又極為幼嫩、葉片小且顏色嫩黃，扦插后光合作用極弱，自身儲藏的營養(yǎng)不足以滿足插穗扦插未生根階段的營養(yǎng)消耗，且扦插后更易感染病菌導致腐爛。因此，完全黃化處理的插穗進行生根不適于扦插生產。

研究報道可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均與不定根的形成有關[23]。本研究表明，淀粉含量在基部黃化處理與對照間差異顯著，且生根后期可溶性糖含量基部黃化處理高于對照，這表明嫩枝脫離母體，消耗的營養(yǎng)物質全靠自身提供，根原基誘導階段加之愈傷組織的形成都需要消耗大量營養(yǎng)，且基部黃化處理能夠提高體內淀粉含量，并轉化成可溶性糖，使其含量增加利于生根。本研究還發(fā)現(xiàn)，扦插生根過程中嫩枝可溶性蛋白含量在 0～14 d內下降，這可能是由于分生細胞大量分裂消耗大量的蛋白質，所以可溶性蛋白含量迅速下降。

[1] Li Z,Li X,Zhang P.Research progress in the chemical constituents and pharmacological activities ofXanthocerassorbifoliaBunge[J].Journal of Shenyang Pharmaceutical University,2004,6:019.

[2] 牟洪香.木本能源植物文冠果(XanthocerassorbifoliaBunge)的調查與研究[D].北京:中國林業(yè)科學研究院,2006.

[3] Liu Y,Huang Z,Ao Y,et al.Transcriptome analysis of yellow horn(XanthocerassorbifoliaBunge):a potential oil-rich seed tree for biodiesel in China[J].PloS one,2013,8(9):e74441.

[4] Zhang S,Zu Y G,Fu Y J,et al.Supercritical carbon dioxide extraction of seed oil from yellow horn(XanthocerassorbifoliaBunge.)and its anti-oxidant activity[J].Bioresource technology,2010,101(7):2537-2544.

[5] 李占林,李銑,張鵬.文冠果化學成分及藥理作用研究進展[J].沈陽藥科大學學報,2004,21(6):472-475.

[6] 孫琳琳.文冠果種質資源評價與優(yōu)良單株選擇[D].濟南：山東師范大學,2012.

[7] 李永德,李旭.NaCI脅迫對文冠果幼苗生長和生理生化特征的影響[J]．延邊大學農學學報,2015,37(3):212-216.

[8] 牟洪香,侯新村,劉巧哲.不同地區(qū)文冠果種仁油脂肪酸組分及含量的變化規(guī)律[J].林業(yè)科學研究,2007,20(2):193-197.

[9] 李福鑫,趙蕾.NaCl脅迫對文冠果扦插幼苗光合特性的影響[J]．林業(yè)調查規(guī)劃,2015,40(6):142-144,152.

[10] 金香花,羅廣軍.文冠果種子萌發(fā)過程中主要內含物的轉化及相關酶活性變化[J]．延邊大學農學學報,2015,37(2):102-106.

[11] 劉毓璟,趙忠,陳蓋,等.IBA對文冠果綠枝扦插生根過程中2種氧化酶活性的影響[J].西北林學院學報,2013,28(3):104-107.

[12] 宗建偉,楊雨華,趙忠,等.IBA對文冠果硬枝扦插根系形態(tài)指標的影響[J].北方園藝,2012(23):11-14.

[13] 王麗文,吳松權,寇瑩瑩，等.文冠果種質資源的RAPD分析[J].遼寧林業(yè)科技,2012(01):11-12(48).

[14] 孟丙南.四倍體刺槐扦插技術優(yōu)化及生根機理研究[D].北京：北京林業(yè)大學,2010.

[15] 盧楠,孟丙南,孫宇涵,等.四倍體刺槐黃化綠枝扦插生根過程生理生化分析[J].東北林業(yè)大學學報,2013,41(11):5-9.

[16] 郗榮庭.果樹栽培學總論[M].北京：中國農業(yè)出版社，2009.

[17] Wu H C,du Toit E S,Reinhardt C F.Etiolation aids rooting ofProteacynaroidescuttings[J].South African Journal of Plant and Soil,2006,23(4):316-317.

[18] Richards M R,Rupp L A.Etiolation improves rooting of bigtooth maple cuttings[J]. HortTechnology,2012,22(3):305-310.

[19] Massoumi M,Krens F A,Visser R G F,et al.Etiolation and flooding of donor plants enhance the capability ofArabidopsisexplants to root[J].Plant Cell,Tissue and Organ Culture(PCTOC),2017(01)：1-11.

[20] 帥良,錢盼紅,劉文浩,等.不同龍眼品種果實成熟時糖含量及其特征研究[J].熱帶作物學報,2016,37(5):915-921.

[21] 劉海英,王華華,崔長海,等.可溶性糖含量測定(蒽酮法)實驗的改進[J].實驗室科學,2013,16(2):19-20.

[22] 曹紅翠.紫外分光光度法測定蛋白質的含量[J].廣東化工,2007,34(8):93-94.

[23] 袁利利.華北五角楓扦插繁殖技術及生根機理的研究[D].泰安：山東農業(yè)大學,2012.