蒙古栎扦插生根研究

蒙古栎扦插生根研究

蒙古橡树是壳体中最耐寒、最干燥的树种。其材质优良,是我国30个主要工业用材树种之一,也是重要的生态用材型树种,同时橡实和柞叶也具有很高的开发和经济利用价值。作为我国珍贵用材林树种和生态树种,蒙古栎遗传改良进展迟迟滞后。目前,我国主要的蒙古栎林分绝大部分均是采伐后萌蘖更新的次生林,其遗传改良程度差、林分生产量低下。通过优树选择和杂交选育,筛选优良基因型并应用无性繁殖方法加以推广应用是增加生产量、提高改良程度,加速良种化的重要手段。栎树类属扦插极难生根树种,有关栎树扦插成功的报道极少,Duncan等报道了使用IBA植物生长调节剂和杀菌剂处理对南方红栎和水栎无性系的扦插效果,并指出采集幼树侧枝的扦插成活率高于伐桩萌条。Matthew等报道对北方红栎采用幼苗嫩枝喷雾扦插,比将成熟枝用苗砧嫁接后扦插和采用组织培养诱导芽的分化与生根可取得更好的效果。金继华于2004年报道了蒙古栎的扦插繁殖试验结果,认为蒙古栎扦插成活率较低。本文从植物生长调节剂种类、浓度和不同基质等多方面对蒙古栎扦插生根的影响进行研究,以探索促进蒙古栎生根的适宜方法,为解决其极难生根问题提供依据,从而进一步弄清楚扦插生根的机理,找出促进其生根的最优方案,解决其生根难的问题,为蒙古栎在生产中迅速推广应用提供技术方法。1材料和方法1.1半蛋白质化萌条插穗试验材料来自北京市延庆县四海镇,8月初采集当年萌生的半木质化萌条作插穗。插穗长10~15cm,保留2~3个芽,带少量叶片,扦插前用0.3%多菌灵对插穗和扦插基质消毒。1.2基质湿度与温度试验在中国林业科学研究院温室内进行,在插床上搭建塑料薄膜拱棚,高约50cm,采用密封保湿法进行扦插试验,棚内空气相对湿度在90%以上,基质湿度保持在60%~70%;空气温度在20~30℃,基质温度保持在21~26℃;自然光照,夏季晴朗高温天气采用遮荫网遮荫,保持透光率60%左右。1.3测试方法试验采用完全随机区组设计,每个处理扦插30根插穗,重复3次。1.3.1泥炭土、珍珠岩、粗河沙岩、粗河沙岩扦插基质分别为泥炭土+珍珠岩(2∶1)、泥炭土+珍珠岩(1∶2)、泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)、珍珠岩+蛭石(2∶1)、粗河沙。1.3.2植物生长调节剂的选择采用萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、ABT1生根粉、细胞分裂素(6-BA)4种植物生长调节剂的不同组合浸泡插条基部,设清水对照(CK),以泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)为基质,采用高浓度速蘸或低浓度浸泡的方法。1.3.3不同浓度的植物生长调节剂和生根试验分别用NAA、IBA、ABT1、6-BA的不同浓度浸泡插条基部,以泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)为基质。1.3.4不同浸泡时间的插根试验同一植物生长调节剂浓度分别浸泡插条基部0、0.5、2.0、4.0、8.0h。1.3.5浸泡时间确定1)用600nm光密度值分别为2.0、1.5、1.0、0.8、0.6、0.5的发根农杆菌A4菌液浸泡插条基部;2)用600nm光密度值为1.0的发根农杆菌A4菌液分别浸泡0.5、1.0、2.0、4.0、8.0h;3)扦插前插穗基部用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h;4)扦插前插穗基部用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h后,再进行处理1);5)先进行处理1),再用500mg/LIBA和6-BA2.0mg/L浸泡2.0h。1.4数据搜索扦插10d后观察插穗腐烂、抽芽情况,并记录观察结果。在扦插60d后,对插穗愈伤、生根及平均根长情况进行调查。2结果与分析2.1植物生根率蒙古栎在5种基质上的嫩枝扦插生根结果见表1。由表1可知,以泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)作为扦插基质生根最好,生根率达6.86%;生根率由高到低依次是:泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)﹥泥炭土+珍珠岩(1∶2)﹥珍珠岩+蛭石(2∶1)﹥泥炭土+珍珠岩(2∶1)和粗河沙。以泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)作为扦插基质,植株生根数较多,在发出长主根的同时须根数也较多,而以泥炭土+珍珠岩(1∶2)为扦插基质的植株,生根数较少,须根也极少,不利于植株生长。2.2不同方法对蒙古栎枝条扦插效果的影响植物生长调节剂不同种类扦插生根结果见表2。由表2的处理1、2、3可知,NAA(500mg/L)、IBA(500mg/L)、ABT1生根粉(500mg/L)处理插穗的生根率分别为1.11%、10.00%、0.00%,NAA(500mg/L)和IBA(500mg/L)处理效果均高于对照(0.00%),而ABT1生根粉(500mg/L)对蒙古栎嫩枝扦插生根没有促进作用。平均根长由高到低依次是:IBA>NAA>ABT1。由处理4、5可知,在处理2、3的基础上加相同浓度的6-BA(10mg/L),生根率分别为11.11%、3.33%,可见一定浓度的6-BA可以提高插穗的生根率。单独使用IBA(500、1000mg/L)时,生根率分别为10.00%、3.33%,而添加2%蔗糖后生根率降低为0.00%、2.22%,可见,添加一定量的营养物质蔗糖反而抑制蒙古栎插条生根。单独使用ABT1生根粉对生根没有促进作用,将ABT1生根粉与IBA混合使用,效果仍不明显。2.3植物生长旺盛的浓度对生根的影响植物生长调节剂不同浓度扦插生根结果见表3。2.3.1高浓度速嘴唇对agt-rendth插条生根率的影响IBA处理对插条生根的影响由表3可知,用不同浓度IBA处理插条,以IBA500mg/L浸泡插条2h效果最好,平均生根率达到10.00%,平均根长为5.91cm,优于其他处理,且除了腐烂率外均与CK达到极显著差异。从表中还可以看出,采用高浓度速蘸时,IBA1000mg/L处理效果优于其他2个处理,并且生根率随着浓度的增加而降低,但采用高浓度速蘸并不能显著提高插条生根率,测定的各项指标与CK均未达到显著差异,由此可见高浓度的IBA不适宜插条生根。这一现象可能是由于生长素能够促使不定根原基的分化和形成,在一定的浓度范围内生根率随生长素浓度的增加而增加,但当超过此范围,生长素浓度再增加时则会产生抑制作用,生根率反而降低,不同树种不同扦插时期对生长素浓度的适应范围不同。由以上分析可知,蒙古栎嫩枝扦插适宜的IBA浓度为500mg/L。2.3.2平均生根率由表3可知,用不同浓度的NAA处理插条,以NAA50mg/L浸泡插条2.0h效果最好,平均生根率达到8.89%,平均根长为2.57cm,均与对照达到极显著差异水平;由表还可以看出,随着NAA浓度的增加,插条的抽芽率基本呈上升趋势,而生根率和根长逐渐减小,可见低浓度的NAA有利于蒙古栎嫩枝生根,高浓度的NAA抑制生根。2.3.3生根率和平均根长以500mg/LIBA加不同浓度的6-BA处理插条,比较不同浓度6-BA处理对插条生根的影响。从表3可以看出,2.0mg/L6-BA处理后插条的腐烂率最低,而且生根率、平均根长均高于其他2个处理,分别为16.67%、9.75cm,与对照达到极显著差异水平。另外,采用IBA加6-BA的方法处理插条能显著提高插条的生根率,以IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L和IBA500mg/L+6-BA10.0mg/L处理插条,生根率比单独使用IBA500mg/L处理时更高,分别高6.67%、1.11%,且IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L处理效果最好,生根率、根长均为所有处理中最高。2.4浸泡时间和实验效果的影响分别用200、500mg/LIBA处理蒙古栎嫩枝基部,浸泡时间分别为0.5、2.0、4.0、8.0h。根据腐烂率、抽芽率、生根率及平均根长来确定最适浸泡时间。不同浸泡时间插条生根状况见图1。从图1可以看出,不论是采用200mg/L的IBA还是500mg/L的IBA,均以浸泡2.0h效果最好,抽芽率(12.90%、22.22%)、生根率(10.00%、13.33%)和平均根长(6.05、8.85cm)均高于其他处理,且差异显著。以IBA200mg/L浸泡插条时,腐烂率随着浸泡时间的延长而逐渐上升。从生根率可以看出,IBA500mg/L浸泡插条时,随着浸泡时间的延长,生根率先上升后下降,2.0h时生根率达最高水平;IBA200mg/L浸泡插条时,过长和过短浸泡时间,插条都没有生根,而且仍以浸泡2.0h生根率最高,同样,平均根长也符合这个规律。2.5生根防护杆菌对生根的影响2.5.1插条生长情况观察为了确定发根农杆菌A4菌株促进插条生根的最适浓度,采用600nm下光密度值分别为2.0、1.5、1.0、0.8、0.6、0.5的菌液浸泡插条基部,在泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)的基质中培养,定期观察插条生长变化,结果见表4。由表4可知,采用600nm下光密度值为1.0、1.5、1.8的菌液,愈伤出现的时间较早,但愈伤组织的生长情况有明显差异,其中以OD600=1.0的愈伤生长最好,愈伤组织成团分布于插条底部,质地紧密,呈淡黄绿色,但60d后观察插条,各个处理均没有生根,因此发根农杆菌的促生根效果还有待于进一步试验研究。2.5.2插条生长情况为了了解发根农杆菌A4菌株处理插条时间的长短对插条不定根产生的影响,用600nm下光密度值为1.0的菌液分别浸泡插条基部0.5、1.0、2.0、4.0、8.0h后,在泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1)的基质中培养,定期观察插条生长变化,结果见表5。由表5可知,以A4菌液(OD600=1.0)处理插条2.0h效果较好,愈伤出现的时期最早,且插条底部愈伤大而紧密,为插条不定根的发生奠定了基础;其次为浸泡1.0h的效果较好。随着浸泡时间的延长,插条大部分枯萎致死,说明发根农杆菌处理时间过长会伤害植物组织。从表中还可以看出,采用A4菌株处理插条并没有促使其生根,可见600nm光密度值为1.0的A4菌株对蒙古栎生根没有明显作用。2.5.3不同用植物生长调节剂处理的插条插条情况分析IBA是目前公认的最有效的植物扦插生根促进物质,从前面的试验可知,采用IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L处理插条,生根效果最好,生根率和平均根长最高,因此,采用此处理来比较发根农杆菌A4菌株的生根效果。从表6可以看出,同时用发根农杆菌和植物生长调节剂处理插条,不管是先用植物生长调节剂处理还是先用发根农杆菌处理,都没有促进插条生根,效果并没有单独使用植物生长调节剂处理好,反而因为浸泡时间过长而导致插条腐烂严重。从各个处理来看,先用植物生长调节剂处理再用发根农杆菌处理的效果稍好,愈伤出现期较早,且质地较好。但最终插条都没有生根,说明,发根农杆菌A4菌株的生根效果较差,与植物生长调节剂同时使用反而抑制插条生根。3重视植物生长调节剂的作用,调节插条腐烂植物的扦插生根是一个非常复杂的过程,受多种因素的影响,譬如:母树年龄、采穗部位、插条自身营养条件、内源植物生长调节剂的变化等内因;还有诸如采穗和扦插时间、外源植物生长调节剂种类和使用浓度、基质种类和效果、扦插环境中的温度和湿度、营养追加和防腐灭菌等外因方面。1)基质是扦插繁殖的重要因子,选择扦插基质主要取决于所扦插植物的生物学特性,选用正确的基质进行扦插是提高生根质量的重要手段之一。有研究表明,植物生根所必须的氧气含量不能低于12%,在氧气含量低于3%的基质中,绝大多数植物根系都无法生长,而二氧化碳的含量过高会影响植物的健康。所以,理想基质不但需要有保水、保肥能力,还要有良好的通透性。本研究表明,蒙古栎嫩枝扦插的理想基质是泥炭土+蛭石+珍珠岩(1∶1∶1),其生根率为6.86%;而粗河沙和泥炭土+珍珠岩(2∶1)这2种基质均不能生根。本试验中采用的多种扦插基质在使用前都进行了消毒处理,主要采用500倍的多菌灵,外加曝晒基质,以防止插穗感染病原菌引起腐烂,而降低扦插成活率。然而在试验中插条发霉腐烂的程度仍然较高,可能是由于采用塑料拱棚导致扦插环境温度高、湿度大所致。但是,适当的高温、高湿环境是植物扦插的必要条件,如何控制温度与湿度,平衡生根和腐烂之间的关系,从而达到理想扦插的效果,或许是今后蒙古栎嫩枝扦插育苗中要注意的问题。2)利用植物生长调节剂促进插条生根己被广泛地应用于植物生产中。从19世纪40年代起,随着人工合成生长素的研制成功以及对插穗生根机理的认识,人工喷雾装置和自控温度、湿度、光照等设备的出现,许多难生根树种的扦插繁殖获得了很大成功。通过生长素的处理,不仅提高了易生根树种的扦插成活率,就是对原来一些不能生根的树种,也获得了较高的生根率。本研究表明,对蒙古栎嫩枝扦插来说,IBA500mg/L+6-BA2.0mg/L浸泡2.0h后扦插效果较好,生根率为16.67%,虽然目前的生根率并不是很高,但是对于极难生根的蒙古栎来说已经是一个很大的突破。同时可以看出,当采用植物生长调节剂处理后蒙古栎嫩枝扦插生根率有大幅度提高(从6.86%提高到16.67%),表明植物生长调节剂处理对蒙古栎嫩枝扦插至关重要。3)适当的植物生长调节剂可以促进插条内部的新陈代谢作用和呼吸作用,增强吸水能力,加速储藏物质的分解转化,增加可塑性物质在插条下部积累,促进形成层细胞分裂,加速插条愈伤组织的形成,所以能促进生根,提高成活率。植物扦插中常用植物生长调节剂有萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)、细胞分裂素(6-BA)和ABT1生根粉等。研究表明,不同植物生长调节剂种类、浓度和浸泡时间对蒙古栎嫩枝扦插生根率的影响不同。低浓度的NAA有利于蒙古栎