落葉松扦插育苗技術(shù)研究進(jìn)展

陳光華

（國(guó)有清原滿族自治縣大孤家林場(chǎng)，遼寧 撫順 113300）

落葉松Larix gmelinii.隸屬松科落葉松屬高大喬木，樹高可達(dá)35 m，胸徑可達(dá)90 cm。我國(guó)主要分布在東北三省、河北及內(nèi)蒙古、甘肅、湖北部分地區(qū)，我國(guó)第九次森林資源清查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有人工林面積316.29 萬(wàn)hm2，蓄積2.37 億m3；木材重而堅(jiān)實(shí)，抗壓及抗彎曲強(qiáng)度大，耐腐朽，工藝價(jià)值高，是電桿、枕木、橋梁、礦柱、車輛、建筑等優(yōu)良用材[1]。作為東北地區(qū)重要的針葉人工林樹種，其栽植面積不斷擴(kuò)大，與之相對(duì)應(yīng)的是其苗木需求同樣較大。生產(chǎn)上，落葉松苗木主要為播種苗，但是，受落葉松樹種特性（雌花少，且結(jié)實(shí)存在“大小年”現(xiàn)象）及種子園豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)技術(shù)不足等因素的限制，種子園種子無(wú)法完全滿足生產(chǎn)需求。因此建立可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的落葉松無(wú)性繁育技術(shù)顯得尤為重要。另外，為保持選育出來(lái)的落葉松良種的優(yōu)良特性，也需要采用無(wú)性繁育的方式生產(chǎn)苗木。扦插繁殖具有操作簡(jiǎn)單、可保持母樹優(yōu)良品性、繁殖系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，已在其他樹種上普遍采用[2-7]。扦插育苗技術(shù)也成為落葉松無(wú)性繁育技術(shù)的首選。落葉松為難生根樹種，其扦插育苗技術(shù)因生根問(wèn)題而受到很大限制。在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院和東北林業(yè)大學(xué)等科研和高校單位專家的努力下，已成功解決了落葉松扦插生根問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

1 國(guó)內(nèi)外落葉松扦插育苗技術(shù)研究概況

早在19 世紀(jì)50 年代英國(guó)就開始了歐洲落葉松與日本落葉松雜種后代的扦插技術(shù)研究。美國(guó)在1982 年也有了關(guān)于落葉松扦插的試驗(yàn)報(bào)道，Katherine K Cater（緬因大學(xué)森林資源學(xué)院）研究認(rèn)為美加落葉松扦插生根率與母樹性質(zhì)有關(guān)，與基質(zhì)無(wú)關(guān)。日本的佐藤敬二和市川俊雄于1986 年開展了溫度和濕度處理對(duì)日本落葉松休眠枝扦插生根的影響，同時(shí)也開展了IBA 處理對(duì)日本落葉松扦插生根的影響研究，并取得了較好的研究結(jié)果[8-9]。

我國(guó)落葉松扦插試驗(yàn)雖起步較晚，但取得的進(jìn)展較快。國(guó)內(nèi)最早報(bào)道落葉松扦插試驗(yàn)的時(shí)間是1979 年，山東省林科所發(fā)表了一篇《日本落葉松扦插繁殖試驗(yàn)初報(bào)》的文章。此后，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院、東北林業(yè)大學(xué)、遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院、遼寧省森林經(jīng)營(yíng)研究所等單位開展了落葉松扦插育苗的系統(tǒng)研究，主要涵蓋穗材選取與修剪、激素處理等促進(jìn)落葉松扦插生根措施，采穗圃無(wú)性系選擇、母樹樹體修剪及母樹復(fù)壯幼化等采穗圃管理技術(shù)，扦插生根過(guò)程中水分、肥料、光照、溫度等管理技術(shù)，最終突破了落葉松扦插生根率低的難題，并建立起落葉松全光噴霧嫩枝扦插育苗技術(shù)[10-11]。21 世紀(jì)以后，又有一些學(xué)者開展了落葉松扦插生根的解剖學(xué)、生理生化機(jī)理及分子生物學(xué)機(jī)理研究。

2 落葉松扦插育苗技術(shù)研究現(xiàn)狀

扦插育苗技術(shù)最為關(guān)鍵的是突破插穗生根問(wèn)題，落葉松是難生根樹種，因此，解決落葉松插穗生根是很多學(xué)者最關(guān)心的問(wèn)題。學(xué)者們從外源激素使用、穗材選擇及扦插生根過(guò)程中的環(huán)境控制（溫度、濕度、光照）等方面開展了大量研究，最終建立起落葉松全光噴霧扦插育苗技術(shù)。外源激素對(duì)落葉松扦插生根的影響研究最多[10，12]，總體表明IBA為最佳外源激素，質(zhì)量濃度以200～400 mg·L-1為宜。穗材也是影響落葉松扦插的關(guān)鍵因素，穗材的粗細(xì)、長(zhǎng)短、選取時(shí)間等均可影響落葉松扦插生根效果，一般認(rèn)為直徑3.6～5.0 mm、長(zhǎng)度10～15 cm 的穗材質(zhì)量較高，扦插生根率也較高，而取材時(shí)間在每年的6 月下旬到7 月上旬為宜[13-14]。在扦插環(huán)境控制和后期管理方面，伴隨著生根進(jìn)程的不同，其對(duì)溫度、濕度及養(yǎng)分需求都不同，具體環(huán)境和后期管理技術(shù)，在相關(guān)的行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)中均已描述。

3 落葉松扦插生根機(jī)理研究現(xiàn)狀

3.1 落葉松扦插生根的解剖學(xué)研究現(xiàn)狀

解剖學(xué)研究明確了落葉松扦插生根為混合型生根，既有皮部生根又有愈傷組織生根，但以愈傷組織生根為主。落葉松愈傷組織生根進(jìn)程大約需要40 d，扦插后10 d，大約50% 插穗在切口的外緣形成了愈傷組織；20 d 后，絕大多數(shù)插穗均有愈傷組織形成。插穗愈傷主要是先在插穗基部的皮層和形成層處長(zhǎng)出一圈愈傷組織，然后逐漸向木質(zhì)部覆蓋和隆起，此后這一圈愈傷組織開始從四周向中心木質(zhì)部生長(zhǎng)，與此同時(shí)，木質(zhì)部的薄壁組織也產(chǎn)生了愈傷組織，以填補(bǔ)尚未充滿的內(nèi)部空腔。落葉松皮部生根主要產(chǎn)生于插穗基部，即插穗埋在扦插基質(zhì)的部分。皮部生根的進(jìn)程中，一團(tuán)等徑的、細(xì)胞質(zhì)較濃、細(xì)胞核較大、排列緊密的分生組織細(xì)胞群在插穗基部切口以上0.1～0.5 cm 處的形成層與木射線交界處產(chǎn)生，然后這群細(xì)胞逐漸分化成不定根原始體。

3.2 落葉松扦插生根的生理學(xué)研究現(xiàn)狀

落葉松扦插生根生理學(xué)研究主要集中在內(nèi)源激素、次生代謝物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的研究上。有關(guān)內(nèi)源激素的研究相對(duì)較多，主要觀點(diǎn)認(rèn)為生長(zhǎng)素、赤霉素和細(xì)胞分裂素等對(duì)落葉松扦插生根起到促進(jìn)作用，而脫落酸則對(duì)落葉松扦插生根起到抑制作用，敖紅等[15]研究認(rèn)為，在各類內(nèi)源激素中IAA 和ABA 的含量及比例直接影響著落葉松插穗是否生根，其中內(nèi)源IAA 對(duì)落葉松插穗生根有促進(jìn)作用，而ABA 則相反；IAA/ABA 比值可作為長(zhǎng)白落葉松插穗是否生根的衡量指標(biāo)。孫曉梅等[16]從母株株齡研究了穗材內(nèi)激素含量與生根率間的關(guān)系認(rèn)為，不同株齡插穗生根性狀與插穗莖和葉中激素含量差異相關(guān)，尤其是莖中的激素含量，插穗生根能力隨母株的株齡增加而降低，與此同時(shí)，內(nèi)源ABA 含量卻表現(xiàn)出隨著株齡增加而增加的趨勢(shì)，這表明隨著株齡的增加抑制類內(nèi)源激素含量也在增加。除了內(nèi)源激素含量的變化之外，插穗生根促進(jìn)類激素與抑制類激素的比值也有變化，（IAA+GA+ZR）/ABA表現(xiàn)出隨株齡的增長(zhǎng)而遞減，這種比例的變化可能也對(duì)落葉松插穗生根能力產(chǎn)生了影響。劉桂豐等[17]測(cè)定了落葉松扦插生根過(guò)程中IAA、ABA、ZR、GA4等4 種內(nèi)源激素的動(dòng)態(tài)變化后同樣認(rèn)為，ABA 對(duì)扦插生根有抑制作用，GA4對(duì)根原基分化起重要作用。但是，劉桂豐認(rèn)為IAA 在3 組無(wú)性系中的含量變化不明顯，看不出對(duì)生根起促進(jìn)作用，只起到協(xié)同作用，這一觀點(diǎn)與其他研究者不同。除了內(nèi)源激素外，也有針對(duì)次生代謝物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)落葉松扦插生根影響的研究。麻文俊等[18]研究認(rèn)為，落葉松無(wú)性系插穗內(nèi)各種酚類物質(zhì)含量越高，其生根率、生根量和最長(zhǎng)根長(zhǎng)度等生根指標(biāo)就越低，總體而言，酚類物質(zhì)在一定程度上抑制了插穗的生根。得出這一結(jié)論的依據(jù)在于研究表明落葉松無(wú)性系插穗內(nèi)的總酚酸含量呈先升高隨后又逐漸下降的趨勢(shì)，且難生根型無(wú)性系的含量高于較易生根型無(wú)性系。另外，也研究了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)落葉松扦插生根的影響，不同生根能力的無(wú)性系中總氮含量的變化也不同，總氮含量在較易生根型無(wú)性系中呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)，而在難生根型無(wú)性系中呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，即插穗中總氮含量在落葉松扦插生根過(guò)程中的變化因不同無(wú)性系的生根能力不同而不同，但是，總氮含量的變化趨勢(shì)與插穗生根能力大小并無(wú)較強(qiáng)的相關(guān)性[18-19]。

3.3 落葉松扦插生根分子生物學(xué)研究現(xiàn)狀

有關(guān)落葉松扦插生根分子生物學(xué)的研究主要集中在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院研究團(tuán)隊(duì)，馮健[20]采用扦插生根率存在顯著差異的2 個(gè)落葉松無(wú)性系為材料，利用SSH 技術(shù)分離了與扦插生根相關(guān)的基因，共獲得包括新陳代謝、信號(hào)途徑、物質(zhì)運(yùn)輸、抗性相關(guān)、生長(zhǎng)發(fā)育、亞細(xì)胞組成等6 類的UniEST 521 個(gè)。在這些基因中，共獲得了10 個(gè)與生長(zhǎng)素、赤霉素相關(guān)及ABA 和茉莉酸等激素類相關(guān)基因片段，其中2 個(gè)為AUX/IAA 基因家族成員和1 個(gè)為NAC 基因家族成員。表明激素在植物器官發(fā)生過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。另外，韓華[21]從蛋白質(zhì)組學(xué)開展了落葉松扦插生根機(jī)理的研究，其在生根較好的無(wú)性系中鑒定到大量的顯著上調(diào)表達(dá)的碳和能量代謝相關(guān)蛋白，正是這些蛋白在不定根誘導(dǎo)期，為形成層細(xì)胞分裂和新細(xì)胞合成提供穩(wěn)定的碳水化合物和能量來(lái)源，進(jìn)而促進(jìn)不定根原始細(xì)胞的形成。

4 展 望

綜上所述，落葉松扦插生根技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其主要標(biāo)志為中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院研究團(tuán)隊(duì)建立起了落葉松“單干柱式”采穗圃經(jīng)營(yíng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)穗材；在建立起落葉松全光噴霧嫩枝扦插育苗技術(shù)的基礎(chǔ)上，又實(shí)現(xiàn)了輕基質(zhì)網(wǎng)袋扦插育苗，獲得的扦插苗木根系更健康，如根系整體呈團(tuán)狀，不定根、側(cè)根、須根和毛根的數(shù)量更多、更長(zhǎng)；發(fā)布了落葉松扦插技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，其合作團(tuán)隊(duì)也發(fā)布了區(qū)域性地方標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，我們也看到，落葉松扦插技術(shù)比較成熟，而有關(guān)落葉松扦插生根的生理和分子機(jī)理研究還不全面，在生理方面，以往研究探討了內(nèi)源激素、次生代謝物和養(yǎng)分等含量對(duì)落葉松扦插生根的影響，而各種酶類、除了碳和氮等大量營(yíng)養(yǎng)元素外的其他營(yíng)養(yǎng)成分等研究還未見報(bào)道；在分子生物學(xué)方面，主要研究結(jié)果均與激素類基因相關(guān)，而其他類基因的研究相對(duì)較少。隨著新技術(shù)的日新月異，如高通量測(cè)序技術(shù)的成熟、基因編輯技術(shù)的發(fā)展等，后續(xù)落葉松扦插生根的生理和分子機(jī)理將會(huì)有新進(jìn)展。