苗齡對茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發(fā)生的影響

張曉蕊 董春娟 尚慶茂

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，北京 100081）

茄果類蔬菜包括番茄（Solanum lycopersicumL.）、辣椒（Capsicum annuumL.）和茄子（Solanum melongenaL.），是世界性主栽蔬菜種類。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計，2019 年全球番茄、辣椒、茄子栽培面積分別達(dá)611.7 萬hm2、456.6 萬hm2、263.1 萬hm2，總產(chǎn)量分別達(dá)24 363.5 萬t、6 161.5 萬t、9 078.9 萬t（www.fao.org）。扦插育苗常用于茄果類蔬菜的快繁、嫁接、種質(zhì)資源保存等（王娜 等，2008；李文甲和羅愛華，2014；張煥欣 等，2017a；陳昊 等，2018），而不定根（adventitious root，AR）的形成是扦插成功的關(guān)鍵。

不定根發(fā)生于植物非根組織，能夠增加根系吸收面積，提高水分和養(yǎng)分吸收能力，增強(qiáng)植株抗逆性（Vidoz et al.，2010；Calvo-Polanco et al.，2012；da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016）。不定根發(fā)生可分為3 個階段：①誘導(dǎo)期。不定根起源細(xì)胞感知內(nèi)外信號，進(jìn)行重新編程，為分生組織形成做準(zhǔn)備（de Klerk et al.，1999；Ahkami et al.，2009）。② 啟動期。分生組織形成，不定根起源細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂和增殖（de Klerk et al.，1999；Taramino et al.，2007）。③表達(dá)期。不定根原基中形成維管系統(tǒng)，與鄰近的維管束相連接，根原基突破表皮層并繼續(xù)伸長，不定根突破表皮伴隨著莖表皮細(xì)胞的程序性死亡（Steffens &Sauter，2005；Li et al.，2009；Steffens et al.，2012；Pacurar et al.，2014）。

植物內(nèi)在遺傳特性、植株生理狀態(tài)和扦插環(huán)境等均顯著影響不定根的發(fā)生（da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016），其中不同苗齡的扦插植株因其生理狀態(tài)不同而影響生根。對14、18、22 d苗齡的豌豆植株進(jìn)行扦插，發(fā)現(xiàn)隨著苗齡的增加，豌豆插條下胚軸生根率及不定根數(shù)量都顯著下降（Rasmussen et al.，2015）；在綠豆下胚軸插條中，7 d 苗齡的插條形成不定根數(shù)量多于5 d 及9 d 苗齡（黃愛霞，2004）；油松2 周齡下胚軸插條生根率及最長根長顯著大于6 周齡（張金娥和孔冬梅，2014）。

嫁接接穗的扦插再生可以提高嫁接殘株利用效率、縮短育苗時間，嫁接是茄果類蔬菜常用的育苗方式，減小嫁接苗齡可以縮短育苗時間，提高產(chǎn)出率，因此研究不同苗齡植株扦插生根情況具有實踐意義。本試驗以番茄、辣椒和茄子為試材，分析2葉1 心、3 葉1 心、4 葉1 心扦插苗莖基不定根發(fā)生數(shù)、總長度和生根區(qū)域等變化動態(tài)，旨在為茄果類蔬菜扦插育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 幼苗培養(yǎng)

供試番茄品種中雜302，辣椒品種中椒6 號，茄子品種園雜471，均來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所。播種前室溫浸種6 h，5% NaClO 消毒10 min，用蒸餾水沖淋5 次，28 ℃恒溫催芽。選取萌發(fā)一致的種子，播于填裝草炭∶蛭石∶珍珠巖為3V∶1V∶1V混配基質(zhì)的72 孔穴盤，置于玻璃溫室自然溫、光、濕環(huán)境條件下生長，期間梯度灌溉含N 50～200 mg · L-1花多多20-20-20-TE（上海永通化工有限公司）肥料溶液。

1.2 扦插處理

番茄、辣椒、茄子幼苗分別培養(yǎng)至2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心期分批進(jìn)行扦插處理。剔除弱苗和畸形苗，選取生長一致的幼苗，在莖基部平切，扦插至內(nèi)盛液面高度20 mm 去離子水的亞克力塑料盒，塑料盒規(guī)格：長 × 寬 × 高=213 mm ×152 mm × 30 mm，外表面用錫紙包裹避光，扦插深度15 mm。然后置于智能人工氣候箱（PRX-450D，寧波賽福實驗儀器有限公司），26 ℃恒溫，光照強(qiáng)度50 μmol · m-2· s-1，10 h 光周期，空氣相對濕度85%～90%。每日定時補充去離子水，保持液面高度20 mm。

1.3 不定根觀測

番茄、辣椒、茄子不定根始現(xiàn)至扦插后240 h，每隔24 h 取樣測定不定根發(fā)生相關(guān)指標(biāo)。3 次重復(fù)，每重復(fù)8 株。采用計數(shù)器統(tǒng)計≥0.5 mm 根長的不定根數(shù)，植物根系分析儀（LA-S 型，杭州萬深檢測科技有限公司）測定不定根總長度，游標(biāo)卡尺測量生根區(qū)長度（下胚軸基部至不定根發(fā)生頂端距離）。

平均根長=不定根總長度/不定根數(shù)

不定根密度=不定根數(shù)/生根區(qū)長度

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗結(jié)果采用3 次獨立生物學(xué)重復(fù)的平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，采用Microsoft Excel 2016 和Origin 2017 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用Origin 2017軟件進(jìn)行線性擬合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發(fā)生時間和數(shù)量

圖1 為番茄、辣椒、茄子扦插苗莖基不定根發(fā)生情況。如圖2 所示，無論不定根發(fā)生時間或數(shù)量，番茄均明顯優(yōu)于辣椒和茄子。番茄扦插苗比辣椒、茄子扦插苗不定根發(fā)生時間提早約48 h，扦插后192 h，4 葉1 心番茄、辣椒、茄子扦插苗不定根數(shù)量分別為16、8、4 條。此外，茄果類蔬菜扦插苗不定根發(fā)生還受苗齡的影響，番茄3 葉1 心扦插苗的不定根數(shù)量約是2 葉1 心、4 葉1 心扦插苗的2倍，辣椒4 葉1 心扦插苗不定根數(shù)量最多，茄子3葉1 心扦插苗不定根數(shù)量最多；茄子4 葉1 心扦插苗不定根發(fā)生時間比2 葉1 心、3 葉1 心扦插苗延后24 h 左右。由此可見，與辣椒和茄子相比，番茄扦插苗莖基不定根發(fā)生最早、數(shù)量最多；苗齡對番茄、辣椒扦插苗莖基不定根發(fā)生時間沒有影響，苗齡增大延遲茄子扦插苗不定根的發(fā)生。

2.2 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根發(fā)生總長度

如圖3 所示，茄果類蔬菜扦插苗不定根總長度與扦插時間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。以y表示不定根總長度，x表示扦插后小時數(shù)，番茄2 葉1 心、3 葉1心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=1.430 4x-108.071 4，R2=0.994 6；y=1.044 2x-15.495 5，R2=0.867；y=0.659 1x-44.941 1，R2=0.986 3。辣椒2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=0.502 2x-52.994 0，R2=0.958 5；y=0.351 3x-30.397 5，R2=0.967 0；y=0.241 6x-27.715 7，R2=0.986 5。茄 子2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=1.169 1x-129.555 4，R2=0.983 1；y=0.539 8x-66.939 6，R2=0.898 2；y=0.258 7x-43.372 7，R2=0.954 2。番茄、辣椒、茄子均為2 葉1 心扦插苗不定根總長度增加最快，苗齡越大，不定根總長度增加越慢；同一苗齡不定根總長度增加速率為番茄＞茄子＞辣椒。從苗齡來看，不定根總長度番茄3 葉1 心扦插苗最長，茄子和辣椒均為2 葉1 心扦插苗最長。

2.3 茄果類蔬菜扦插苗莖基生根區(qū)長度

如圖4 所示，3 個苗齡茄果類蔬菜生根區(qū)長度均為番茄＞辣椒＞茄子，以3 葉1 心扦插后240 h為例，番茄扦插苗生根區(qū)長度分別為辣椒、茄子的2.92 倍和11.34 倍。從苗齡來看，番茄和辣椒扦插苗生根區(qū)長度為4 葉1 心＞3 葉1 心＞2 葉1 心，表明扦插苗的苗齡越大，生根區(qū)越大；反之，生根范圍向莖基部集中。

2.4 茄果類蔬菜扦插苗莖基不定根平均長度和生根區(qū)不定根密度

如圖5、6 所示，茄果類蔬菜不定根平均長度隨扦插時間呈增加趨勢，且與不定根總長度增長趨勢相似，說明不定根伸長遠(yuǎn)大于不定根數(shù)量的增加；生根區(qū)不定根密度因蔬菜種類表現(xiàn)出較大的差異，茄子生根區(qū)不定根密度隨扦插時間明顯增加，而番茄、辣椒的增幅則相對平緩，說明單位時間內(nèi)茄子不定根發(fā)生數(shù)量高于生根區(qū)延展，番茄、辣椒不定根發(fā)生數(shù)量與生根區(qū)延展幾乎同步進(jìn)行。

3 結(jié)論與討論

不定根數(shù)量、長度和生根區(qū)域是衡量扦插苗不定根發(fā)生的標(biāo)志。本試驗發(fā)現(xiàn)茄果類蔬菜扦插苗不定根發(fā)生數(shù)量、不定根總長度和生根區(qū)長度隨扦插時間的延長而增加，然而，3 種茄果類蔬菜不定根發(fā)生又表現(xiàn)出明顯差異，番茄扦插苗不定根發(fā)生時間、數(shù)量和總長度明顯優(yōu)于辣椒和茄子。

茄果類蔬菜不定根發(fā)生時間、數(shù)量和長度與苗齡有關(guān)。苗齡越小，不定根數(shù)量越少、長度越長，越易于誘導(dǎo)生根。這與其他物種中的研究結(jié)果是一致的，如擬南芥12 d 苗齡較26 d 苗齡植株下胚軸扦插1 周內(nèi)更易生成不定根（Díaz-Sala et al.，2002）；對豌豆的研究發(fā)現(xiàn)，不定根形成的抑制與植株從營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)變有關(guān)，隨著豌豆幼苗從營養(yǎng)狀態(tài)到成花狀態(tài)的發(fā)育，不定根的形成逐漸減少（Rasmussen et al.，2015）。此外，苗齡越小，生根區(qū)部位越向基部集中。這可能與下胚軸徑向結(jié)構(gòu)變化或生根前后的物質(zhì)分配有關(guān)，可進(jìn)一步研究。以這些規(guī)律為依據(jù)，生產(chǎn)上若應(yīng)用扦插進(jìn)行無性繁殖或嫁接接穗再生，則應(yīng)在達(dá)到所需機(jī)械強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡量選擇苗齡較小的時期；若要通過誘導(dǎo)不定根達(dá)到加強(qiáng)根系的目的，則應(yīng)在苗齡稍大之后進(jìn)行。

苗齡不同，莖組織發(fā)育程度和內(nèi)在物質(zhì)含量不同，苗齡增大導(dǎo)致的生根能力降低與扦插植株組織結(jié)構(gòu)相關(guān)。研究表明，在冬青扦插中，破壞厚壁組織束有助于生根（Edwards &Thomas，1980）。與幼嫩植株插條相比，成年插條纖維增多，可能阻礙某些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞對激素、信號分子、機(jī)械損傷等刺激的敏感性降低（White &Lovell，1984）。另外，隨著苗齡增大，扦插植株積累的內(nèi)含物質(zhì)如碳水化合物等含量增加（黃開勇，2016），為不定根原基細(xì)胞分裂過程提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和能量供應(yīng)。不定根的發(fā)生涉及到細(xì)胞潛在分裂能力、細(xì)胞物質(zhì)和能量代謝以及對內(nèi)外信號的響應(yīng)（Bellini et al.，2014；董春娟 等，2016；張煥欣 等，2017b），因此扦插植株不定根的發(fā)生需綜合考慮組織木質(zhì)化和營養(yǎng)物質(zhì)積累等多方面因素。至于苗齡如何影響到不定根的發(fā)生，哪個因素在哪個時間位點占主導(dǎo)作用，目前尚不明確，有待進(jìn)一步研究。