絞縊對‘冀砧2號’蘋果矮化砧壓條生根及相關(guān)生理指標(biāo)的影響

高美娜，趙清，孫明飛，魏鑫，朱杰，李潞，井俊麗，梁博文，周莎莎，徐繼忠，李中勇

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北省農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)總站，河北 石家莊 050011）

蘋果矮化密植栽培具有管理簡單、結(jié)果早、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，是世界蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向［1，2］。矮化砧木的利用方式主要有自根砧和中間砧兩種，當(dāng)前我國以矮化中間砧為主，中間砧利用方式適應(yīng)性廣、抗性強(qiáng)，不足之處是苗木繁育需嫁接兩次，技術(shù)比較繁瑣；國外蘋果栽培多采用矮化自根砧苗，具有易成花、結(jié)果早、苗木一致性高、豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等顯著特點(diǎn)［3］。壓條是矮化自根砧的主要繁育方式之一，壓條繁殖中常對新梢實(shí)施機(jī)械造傷以提高生根率，常見的造傷方法有環(huán)割、絞縊、刻傷［4］。楊利粉等發(fā)現(xiàn)絞縊處理的蘋果矮化砧木‘9－3’新梢生根率、平均根數(shù)顯著高于對照［5］。絞縊處理可以阻止光合作用的養(yǎng)分向下輸送，促進(jìn)傷口處營養(yǎng)物質(zhì)積累，并在傷口處形成愈傷組織，提高抗病力，從而促進(jìn)新梢生根［4］。

生長素具有促進(jìn)不定根和側(cè)根形成和發(fā)育的作用［6］。張曉平等在鵝掌楸扦插生根研究中指出，吲哚乙酸（IAA）含量在不定根原基誘導(dǎo)期及表達(dá)期呈上升趨勢，有利于不定根生成［7］；Guan等研究表明，在不定根形成過程中，IAA可能通過促進(jìn)淀粉粒水解補(bǔ)充營養(yǎng)來促進(jìn)M9蘋果新梢基部細(xì)胞分裂和伸長，從而導(dǎo)致皮孔開裂，促進(jìn)不定根伸出［8］。細(xì)胞分裂素主要在根尖形成時起作用，一般通過玉米素（ZT）或者玉米素核苷（ZR）含量來判斷細(xì)胞分裂素對植物生根的影響［9］；研究顯示，IAA／ZT值影響不定根的生成［10］。李朝暉在青檀扦插生根過程中發(fā)現(xiàn)，吲哚丁酸（IBA）處理能夠引起新梢體內(nèi)IAA、脫落酸（ABA）、ZT和赤霉素（GA3）含量的變化，從而促進(jìn)插穗生根［11］。綜上，不定根發(fā)生過程是多種激素共同作用的結(jié)果，分析各種內(nèi)源激素在生根過程中的含量變化對了解不定根形成過程具有重要意義。

蘋果矮化砧木新品種‘冀砧2號’是從SH40實(shí)生后代中選出的，作為中間砧嫁接‘天紅2號’，矮化性狀明顯、產(chǎn)量高、果實(shí)整齊度高［12］，但其自根砧繁育及生產(chǎn)尚屬空白。本研究以‘冀砧2號’為試材，探討絞縊處理對其生根率及壓條期間生理指標(biāo)變化的影響，以期為建立優(yōu)良蘋果矮化砧木壓條繁殖技術(shù)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年3—12月在河北省保定市順平縣蒲溪苗圃場進(jìn)行，試材為蘋果矮化砧木‘冀砧2號’。

2020年3月下旬定植母株，將試材與地面呈45°夾角傾斜栽于試驗(yàn)小區(qū)，株行距為20 cm×60 cm，待母株上新梢長至10 cm時，用“U”型鐵絲固定母株前端，使其水平貼于地面；待母株上新梢長至35 cm時進(jìn)行絞縊處理，以不絞縊處理為對照，并進(jìn)行第1次培鋸末，厚度約為10 cm，然后噴濕，待新梢長至50 cm時進(jìn)行第2次培鋸末，其他管理按常規(guī)措施進(jìn)行。

絞縊處理方法：在壓條新梢基部以上3～4 cm處，用細(xì)鐵絲絞縊一圈，以勒緊表皮不脫落為宜。試驗(yàn)分3個小區(qū)，作為3次重復(fù)，隨機(jī)排列，每小區(qū)處理100個新梢。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 生理指標(biāo)測定 處理30 d開始采樣，15 d后再采樣一次，之后生根進(jìn)程加快，改為每10 d取樣一次。每小區(qū)采集3個新梢為1個重復(fù)，重復(fù)3次；取處理部位上下各3 cm的莖皮，去離子水洗凈并擦干，剪碎并混合后液氮速凍，用于測定內(nèi)源激素含量（高效液相色譜法［13］）的存放于－80℃冰箱，用于測定可溶性糖、淀粉（硫酸－蒽酮比色法［14］）的存放于－40℃冰箱，備用。

1.2.2 壓條生根解剖學(xué)研究 以絞縊處理的新梢為材料，壓條30 d后開始，每隔5 d隨機(jī)選取不同母株上的5根新梢，截取處理部位上下2 cm的莖段保存于FAA固定液（70%乙醇90 mL＋5 mL冰醋酸＋5 mL甲醛）中，用石蠟切片法制片后觀察解剖結(jié)構(gòu)［13］。直至壓條苗基部產(chǎn)生不定根。

1.2.3 生根率調(diào)查 1月7日統(tǒng)計(jì)生根率。生根率＝生根插穗數(shù)量／壓條插穗總數(shù)，取3個小區(qū)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不定根形成過程解剖結(jié)構(gòu)變化

‘冀砧2號’新梢絞縊部位由外到內(nèi)分別是表皮、韌皮部、維管形成層、木質(zhì)部、髓（圖1 A、B）。形成層細(xì)胞排列整齊，木質(zhì)部發(fā)達(dá)；髓由不規(guī)則的厚壁細(xì)胞組成，多呈方形或者橢圓形。絞縊部位未發(fā)現(xiàn)潛伏根原基，屬于誘導(dǎo)根原基類型。根原基的發(fā)生部位位于愈傷組織（圖1C）、形成層（圖1E）以及髓射線（圖1D）。

處理后30～45 d，在形成層及愈傷組織處出現(xiàn)內(nèi)部細(xì)胞排列緊密、由根原基原始細(xì)胞不斷分裂分化形成的圓形細(xì)胞團(tuán)（圖1C、E），外表表現(xiàn)為韌皮部以及愈傷組織逐漸膨大。隨著根原基細(xì)胞的分裂分化，形成楔形根原基（圖1F），處理后45～55 d，根原基逐漸形成橢圓形根狀結(jié)構(gòu)，突破韌皮部及表皮，發(fā)育形成不定根（圖1G、H）。

圖1 不定根形成過程解剖學(xué)結(jié)構(gòu)

根據(jù)以上觀察，將‘冀砧2號’壓條新梢不定根的形成期劃分為3個階段，即愈傷組織形成和不定根誘導(dǎo)期（處理后30～45 d）、不定根表達(dá)期（處理后45～55 d）、不定根伸長期（處理后55～65 d）。

2.2 生根率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

11月7日進(jìn)行生根率統(tǒng)計(jì)，結(jié)果（圖2）顯示，‘冀砧2號’絞縊處理生根率為57.43%，顯著高于對照（30.28%）。

2.3 壓條生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量變化動態(tài)

2.3.1 淀粉含量的變化 由圖3可知，壓條生根過程中絞縊處理淀粉含量呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢，對照呈現(xiàn)“下降－升高－下降”的趨勢。處理后30～45 d，絞縊處理的可溶性淀粉含量從1.71%下降至0.72%，對照可溶性淀粉含量從1.87%下降至0.65%，二者間差異不顯著；處理后45～55 d，二者淀粉含量均呈現(xiàn)上升趨勢，絞縊處理的淀粉含量高于對照；處理后55～65 d，絞縊處理的淀粉含量繼續(xù)上升，于65 d時達(dá)到最大值，為2.23%，是對照的1.7倍。處理后45～65 d，絞縊處理的淀粉含量呈快速上升趨勢，這可能與絞縊處理抑制了新梢制造的光合產(chǎn)物向母株運(yùn)輸有關(guān)，絞縊部位淀粉含量的積累對不定根的發(fā)生和生長有一定的促進(jìn)作用。

圖3 壓條生根過程中絞縊處理與對照的淀粉含量變化

2.3.2 可溶性糖含量變化 由圖4可知，壓條生根過程中絞縊處理和對照的可溶性糖含量變化規(guī)律基本一致，均呈現(xiàn)先降低后升高趨勢，處理后30～45 d，絞縊處理可溶性糖含量由3.72%下降至1.33%，對照可溶性糖含量由3.58%下降至1.56%，二者之間差異不顯著；45 d以后，二者可溶性糖含量均呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，在處理后55 d，絞縊處理的可溶性糖含量顯著高于對照，是對照的1.16倍；處理后65 d，二者可溶性糖含量達(dá)到一致水平。

圖4 壓條生根過程中絞縊、對照可溶性糖含量變化

2.4 壓條生根過程中內(nèi)源激素含量變化動態(tài)

2.4.1 ZR含量變化 由圖5可知，絞縊處理和對照的ZR含量在整個壓條生根期間均呈現(xiàn)上升趨勢，且絞縊處理顯著高于對照；處理后45～65 d，絞縊處理的ZR含量是對照的1.93～3.29倍，顯著高于對照。這一時期為不定根形成期，可能是絞縊處理促進(jìn)了細(xì)胞分裂素在壓條生根過程中迅速積累，對不定根的形成和發(fā)育起到促進(jìn)作用。

圖5 壓條生根過程中ZR含量變化

2.4.2 DHZR含量變化 由圖6可知，整個壓條生根期間，絞縊處理的DHZR含量呈現(xiàn)不斷上升趨勢，變化幅度較對照大，且在整個生根期間均顯著高于對照。處理后55～65 d，絞縊處理的DHZR含量上升了43.84%，在第65 d時達(dá)到最大值，為57.71 ng／gFW，是對照的1.88倍。

圖6 壓條生根過程中DHZR含量的變化

2.4.3 GA3含量變化 由圖7可知，絞縊處理與對照的GA3含量均呈現(xiàn)先下降后升高趨勢，且絞縊處理的GA3含量在整個生根期間均顯著高于對照。處理后30～45 d愈傷組織形成階段，二者的GA3含量均下降，表明低濃度的GA3可能促進(jìn)愈傷組織的形成；處理后45～55 d，絞縊處理的GA3含量大幅上升，增加了62.93 ng／gFW，增幅約是對照的2.7倍；處理后55～65 d，絞縊處理的增幅明顯低于對照，至處理后65 d時兩者的GA3含量均達(dá)到最大值，分別為101.78、86.05 ng／gFW。

圖7 壓條生根過程中GA3含量變化

2.4.4 IAA含量變化 由圖8可知，在整個生根過程中，絞縊處理的IAA含量均呈現(xiàn)“升高－降低－升高”趨勢。處理后30～45 d，絞縊和對照的IAA含量均明顯上升，在45 d達(dá)到最大值，分別為10.14、7.45 ng／gFW，這一階段IAA含量逐漸升高有利于愈傷組織形成；處理后45～55 d，二者IAA含量明顯下降，分別下降了44.06%、51.25%；處理后55～65 d又有回升，有利于不定根的伸長。在整個壓條生根期間，絞縊處理的IAA含量變化幅度比較大，且顯著高于對照，說明絞縊處理顯著提高了生根部位的IAA含量，進(jìn)而加快了不定根的形成。

圖8 壓條生根過程中IAA含量的變化

2.4.5 IAA／ZR值變化 由圖9可知，IAA／ZR值在壓條生根期間總體呈下降趨勢。處理后30～45 d，絞縊處理的IAA／ZR下降了60.19%，而對照則無明顯變化，此期為愈傷組織形成期，IAA／ZR值下降有利于愈傷組織的形成。處理后45～65 d，絞縊處理和對照的IAA／ZR值均不斷下降，對照的IAA／ZR值顯著高于絞縊處理，說明IAA／ZR值較低有利于不定根的形成。

圖9 壓條生根過程中IAA／ZR值變化

3 討論與結(jié)論

糖類物質(zhì)和淀粉是生根過程中不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)，對不定根的發(fā)生具有重要意義。在本研究中，絞縊處理與對照的可溶性糖、淀粉含量變化規(guī)律基本一致，處理后30～45 d兩種物質(zhì)含量均呈下降趨勢，這是因?yàn)榇似跒橛鷤M織形成期，需要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，新梢基部貯存的可溶性糖和淀粉通過水解酶的活動被分解利用，為細(xì)胞分裂和分化提供所必需的能量［15］；處理后45～65 d，絞縊處理的可溶性糖、淀粉含量不斷上升，并顯著高于對照，這可能是絞縊處理阻斷了韌皮部運(yùn)輸通道，進(jìn)而阻止了地上部光合產(chǎn)物向基部運(yùn)輸，導(dǎo)致絞縊部位糖、淀粉含量升高［16－18］，從而為后期不定根的形成和伸長提供營養(yǎng)物質(zhì)。

生長素可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂和分化，促進(jìn)韌皮薄壁細(xì)胞分化形成愈傷組織進(jìn)而生根［19］。本研究中絞縊處理后30～45 d，IAA含量呈現(xiàn)升高的趨勢，此期恰是愈傷組織形成期，高濃度的IAA有利于愈傷組織形成；處理后45～55 d為不定根表達(dá)期，隨著不定根逐漸突破表皮，逐漸消耗IAA，新梢基部的IAA含量有所下降；處理后55～65 d，葉片合成的IAA依賴生長素的極性運(yùn)輸，沿著植物莖部運(yùn)輸，在絞縊部位不斷積累，致使新梢基部IAA含量積累升高，促進(jìn)不定根的伸長［20－22］。

低濃度的細(xì)胞分裂素促進(jìn)根原基分化形成，較高濃度的細(xì)胞分裂素有利于不定根伸長生長［23］。本研究中，壓條前期ZR含量較低，說明低濃度的ZR有利于根原基的分化和形成；整個生根期間，絞縊處理的ZR、DHZR含量均顯著高于對照，這可能是絞縊處理通過增加各個時期的細(xì)胞分裂素含量來促進(jìn)不定根的形成與伸長。

細(xì)胞分裂素與生長素可相互作用調(diào)控植物不定根的形成［24，25］。本研究中，在愈傷組織形成期（處理后30～45 d），絞縊處理和對照的IAA、ZR含量均呈上升趨勢，說明不定根形成早期，細(xì)胞分裂素可以和生長素起協(xié)同作用誘導(dǎo)愈傷組織形成；處理后45～55 d，IAA／ZR值不斷下降，這可能是由于細(xì)胞分裂素抑制生長素輸出載體PIN的表達(dá)，進(jìn)而抑制生長素運(yùn)輸至基部，阻止生長素的積累［26，27］，有利于細(xì)胞分裂素發(fā)揮生理優(yōu)勢，促進(jìn)細(xì)胞分裂，進(jìn)而促進(jìn)不定根的形成［28］。

Brian等認(rèn)為GA3在生根過程中抑制根原基細(xì)胞的分裂，從而抑制不定根的形成［29］；李永欣等在光皮樹扦插研究中指出低濃度GA3有利于插穗生根［30］。本研究中，絞縊處理和對照的GA3含量均在愈傷組織形成期下降，這可能是因?yàn)榈蜐舛鹊腉A3可以促進(jìn)愈傷組織形成［31］；在不定根表達(dá)期（處理后45～55 d），絞縊處理顯著增加了壓條苗體內(nèi)的GA3含量。張金浩研究表明，高水平的GA3有利于不定根的形成與伸長［32］。

綜上所述，‘冀砧2號’不定根根原基屬于誘導(dǎo)型根原基，生根類型屬于混合生根型。低水平的ZR、GA3含量促進(jìn)愈傷組織形成，高水平的ZR、GA3、IAA含量及低水平的IAA／ZR促進(jìn)不定根伸長。絞縊處理顯著增加了壓條生根期間ZR、DHZR、GA3、IAA含量及不定根表達(dá)期和伸長期的可溶性糖、淀粉含量，從而顯著提高了壓條生根率（由30.28%提高至57.43%）。