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      榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)研究進(jìn)展

      2020-02-20 22:26:18王小河辜夕容李杰崔瑤
      生物技術(shù)通報(bào) 2020年12期
      關(guān)鍵詞:香榧莖段插條

      王小河 辜夕容 李杰 崔瑤

      (西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶 400715)

      榧樹屬(Torreya Arn.),為裸子植物門(Gymnospermae)紅豆杉科(Taxaceae)常綠喬木,葉交叉對(duì)生或近對(duì)生,基部扭轉(zhuǎn)排成兩列,條形或條狀披針形,堅(jiān)硬,先端有刺狀尖頭,基部下延生長(zhǎng),上面微拱凸,中脈不明顯或微明顯,下面有兩條較窄的氣孔帶,橫切面維管束之下方有1個(gè)樹脂道,雌雄異株,稀同株;雄球花單生葉腋,橢圓形或短圓柱形,有短梗,雄蕊排列成4-8輪,每輪4枚,各有4(稀3)個(gè)向外一邊排列有背腹面區(qū)別的下垂的花藥,藥室縱裂,藥隔上部邊緣有細(xì)缺齒;雌球花無(wú)梗,兩個(gè)成對(duì)生于葉腋,每一雌球花具兩對(duì)交叉對(duì)生的苞片和一枚側(cè)生的苞片,胚珠1個(gè),直立,生于漏斗狀珠托上,通常僅一個(gè)雌球花發(fā)育,受精后珠托增大發(fā)育成肉質(zhì)假種皮。種子第二年秋季成熟,核果狀,全部包于肉質(zhì)假種皮中,基部有宿存的苞片,胚乳略內(nèi)皺或周圍向內(nèi)深皺,或胚乳具兩條縱槽而周圍向內(nèi)深皺,發(fā)芽時(shí)子葉不出土[1]。榧樹屬植物現(xiàn)存7種[2],其中北美2種[佛羅里達(dá)榧(T.taxifoliaAm.)和加州榧(T. californica)],日本1種[日本榧(T. nucifera(L.)Sieb. et Zucc)],我國(guó)4種[榧樹(T. grandis,栽培種為香榧(T. grandis cv. Merrillii))、巴山榧樹(T. fargesii franch)、長(zhǎng)葉榧樹(T. jackii)和云南榧樹(T. yunnanensis)]。該屬植物形態(tài)優(yōu)美、木材結(jié)構(gòu)緊密,是良好的觀賞和用材樹種[1]。而且日本榧和香榧的種仁可入藥,有化痰、止咳、潤(rùn)肺、明目、殺蟲、殺菌、改善脂質(zhì)代謝的功效[3-5],炒熟后松脆可口,營(yíng)養(yǎng)豐富,香味獨(dú)特;提取的香榧油可預(yù)防血管硬化、冠心病,是集藥用、果用、油用、觀賞為一體的優(yōu)良干果經(jīng)濟(jì)樹種[3-6]。香榧種仁年產(chǎn)值每公傾可達(dá)15萬(wàn)元-45萬(wàn)元[7-8],具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

      然而,榧樹屬植物現(xiàn)存資源稀少,多為漸危至瀕危狀態(tài)。如巴山榧樹為漸危植物[9],長(zhǎng)葉榧樹瀕臨滅絕[10],它們與云南榧樹一起被列為我國(guó)二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[9,11-12];佛羅里達(dá)榧也處于瀕危狀態(tài),被認(rèn)為是北美最稀有的針葉樹[13-14];加州榧樹更是即將消失[15]。種群自然分布區(qū)域狹窄,密度小,生長(zhǎng)環(huán)境惡劣,生殖障礙大,開花結(jié)實(shí)率低,加上種子后熟,天然下種后出苗慢,成苗率低等,是導(dǎo)致榧樹屬植物漸?;?yàn)l危的主要原因[4,9-11,14-16]??朔浞庇y題,在短期內(nèi)擴(kuò)大其種群規(guī)模,是保護(hù)榧樹屬植物以及開展后期研究利用的必要前提。由于種子稀少且難以獲得,人們對(duì)榧樹屬植物主要采取無(wú)性繁殖的方式,目前集中于嫁接、組織培養(yǎng)和扦插3種技術(shù)的研究,且香榧是其中研究得最多的榧樹屬樹種。

      1 榧樹屬植物的嫁接技術(shù)

      嫁接是將接穗與砧木相互結(jié)合,使它們愈合生長(zhǎng)在一起并發(fā)育成完整植株的方法。接穗與砧木的親和力及活力,嫁接方法與嫁接時(shí)期等都會(huì)影響榧樹屬植物的嫁接成功率。

      1.1 接穗與砧木的親和力

      親和力是影響嫁接能否成功的主要因素之一。接穗和砧木結(jié)合時(shí),會(huì)彼此識(shí)別和適應(yīng)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、遺傳性質(zhì)和生理特性[17]。一般而言,兩者親緣關(guān)系越近,親和力越強(qiáng),越能相互愈合成為完整植株,增加嫁接成功可能性[18]。如杜敏紅等[19]以來(lái)自于18個(gè)地方的接穗嫁接浙江東陽(yáng)的3年生香榧實(shí)生苗發(fā)現(xiàn),接穗來(lái)源顯著影響嫁接成功率,這可能與接穗和砧木間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近有關(guān)[18-20]。

      1.2 接穗與砧木的活力

      榧樹屬植物嫁接時(shí),選取的接穗多從樹冠發(fā)達(dá)的盛產(chǎn)期優(yōu)樹上獲得,砧木則多為1-2年生或2-3年生榧樹實(shí)生幼苗,也有進(jìn)行高接換種的大樹[21-28]。此外,近年來(lái)人們開始探索以胚根萌發(fā)后的種子為砧木的胚枝嫁接方式[29],或者以組織培養(yǎng)的嫩枝作接穗的微型嫁接方式[30-31]。無(wú)論哪一種嫁接方式,接穗與砧木活力的高低會(huì)直接影響到嫁接成功率。

      1.2.1 砧木活力 砧木活力對(duì)嫁接愈合率及嫁接苗生長(zhǎng)都有顯著影響。砧木的年齡越小其活力越強(qiáng),則嫁接越易成功。如郭欽標(biāo)等[32]發(fā)現(xiàn),以胚根萌發(fā)后的種子為砧木得到的嫁接苗根系發(fā)達(dá),苗木粗壯;金航標(biāo)等[31]用4種年齡的實(shí)生苗為砧木進(jìn)行嫁接發(fā)現(xiàn),3月齡砧木的嫁接后成活率可達(dá)86.67%,而6月齡、1年生和2年生砧木的嫁接成活率分別依次降低至68.33%、31.67%和6.67%。但也有研究發(fā)現(xiàn)1年生和2年生砧木對(duì)嫁接成活率無(wú)顯著影響,但兩種嫁接苗的生長(zhǎng)差異明顯,1年生砧木嫁接苗生長(zhǎng)量不如2年生砧木嫁接苗[26]。

      1.2.2 穗條活力 穗條活力主要受枝齡的影響。榧樹嫁接用枝條多為樹冠中上部的直立、粗壯、頂芽健全、組織充實(shí)的1年生或2年生枝硬枝,也有未形成頂芽的嫩梢[29]、半木質(zhì)化嫩梢[24]和組織培養(yǎng)的嫩枝[28,30-31]。吳連海等[28]發(fā)現(xiàn),1年生枝和嫩枝接穗的活力高于2年生枝,前者的嫁接成活率可達(dá)85%以上,而后者僅為40%,建議不以2年生枝為接穗。雖然穗條粗細(xì)、頂枝側(cè)枝對(duì)嫁接成活率無(wú)顯著影響,但穗條粗的新梢生長(zhǎng)量大[33];而頂枝的枝條向上且冠幅好,側(cè)枝斜向生長(zhǎng)嚴(yán)重[32]。因此,為有利于穗條的后期快速生長(zhǎng)并保持良好樹冠,應(yīng)盡量選擇較粗的頂枝作嫁接用穗條。

      1.3 嫁接方法

      可用于榧樹屬植物的嫁接方法很多,有劈接[23,25,29-34]、切 接[21-22,30]、切 腹 接[25,29-30,33]、貼枝接[28]、挖骨皮接[21,34]、挑皮接[21]、鉆孔接[29]和根接[25]等,其中常用的是劈接和切接。嫁接方法的差異會(huì)顯著影響嫁接成活率和嫁接苗的生長(zhǎng)。如谷紅霞等[29]比較了劈接、鉆孔接和切腹接3種方法后發(fā)現(xiàn),劈接法在香榧嫁接苗的成活率、接穗萌芽動(dòng)態(tài)、接穗生長(zhǎng)量以及嫁接工效上具有明顯優(yōu)勢(shì),其嫁接成活率可達(dá)89.7%;吳連海等[28]比較了貼枝接和劈接發(fā)現(xiàn),貼枝接的嫁接成活率、新梢抽生數(shù)、新梢個(gè)數(shù)、新梢生長(zhǎng)量等都高于劈接,前者的嫁接成活率達(dá)到90.58%,而后者為76.67%。

      1.4 嫁接時(shí)期

      榧樹屬植物喜溫涼濕潤(rùn)氣候,幼年時(shí)期喜陰,不耐強(qiáng)光和高溫。嫁接時(shí)的溫度、濕度和光照等都會(huì)影響榧樹屬植物的嫁接成活率。每年春季為榧樹形成層活躍時(shí)期,因而多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)[21,23-24,26,28-29,31,33],每年的2-4月為香榧的嫁接適宜期,此時(shí)溫度、濕度和光照都有利于砧穗愈合,過(guò)早或過(guò)晚都不利于嫁接成活。如吳連海等[28]發(fā)現(xiàn),在2-4月間的嫁接時(shí)期對(duì)嫁接成活率無(wú)顯著影響,但隨嫁接時(shí)間推遲新梢生長(zhǎng)量減??;莊觀山[24]認(rèn)為,香榧的嫁接時(shí)期以“驚蟄”至3月底最為適宜,此時(shí)接穗未綻芽,適合嫁接。

      榧樹屬植物雖然喜濕潤(rùn),但若嫁接時(shí)為雨天或嫁接后短期有降雨,則不利于嫁接苗的成活。如陽(yáng)桂平等[26]發(fā)現(xiàn),晴天嫁接的成活率在91.5%以上,明顯高于雨天嫁接或嫁接后1 h內(nèi)有降雨的成活率(61.5%-77.3%),因雨天易使嫁接面水分過(guò)多,增加病菌感染機(jī)率,不利于砧穗愈合。此外,莊觀山[24]認(rèn)為嫁接后適當(dāng)遮蔭有利于嫁接成活,但吳連海等[28]發(fā)現(xiàn)嫁接枝用箬葉包扎防曬對(duì)嫁接成活率無(wú)明顯作用。

      2 榧樹屬植物的組織培養(yǎng)

      組織培養(yǎng)因能保持母體植株的優(yōu)良遺傳特性、繁殖系數(shù)高、繁殖速度快,且能使繁殖材料在短期內(nèi)恢復(fù)幼態(tài)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛利用于植物的無(wú)性繁殖。近年來(lái),不少學(xué)者開展了一些榧樹屬植物如香榧、佛羅里達(dá)榧、云南榧樹的組織培養(yǎng)研究,其中部分獲得成功。在這些研究中發(fā)現(xiàn),基因型、外植體類型與取材時(shí)間、基本培養(yǎng)基、激素種類及濃度、外源添加物、培養(yǎng)環(huán)境等都會(huì)影響榧樹屬植物的組織培養(yǎng)效果。

      2.1 基因型

      榧樹屬植物的基因型顯著影響組織培養(yǎng)效果。如Ma等[14]離體培養(yǎng)佛羅里達(dá)榧6個(gè)株系的未成熟合子胚后發(fā)現(xiàn),各個(gè)株系的離體胚萌發(fā)率從64%到82%不等,存在明顯差異;陳怡和劉海琳[4]以榧樹11個(gè)品系進(jìn)行組織培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)組織培養(yǎng)效果因品種不同而異:雄榧的愈傷組織誘導(dǎo)率與分化率、莖段不定芽誘導(dǎo)率、不定芽生根率都最高,分別達(dá)到69%與5.6%、73.3%、46.7%,并且得出榧樹各基因型在組織、器官的再生能力上具有同一性,即愈傷組織誘導(dǎo)與分化能力強(qiáng)的品系其不定芽誘導(dǎo)和生根能力也強(qiáng)。劉海琳等[35]還發(fā)現(xiàn),經(jīng)選育出來(lái)的產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、生長(zhǎng)健壯的優(yōu)良品系在組培時(shí)也有較強(qiáng)的生長(zhǎng)勢(shì)和莖段再生能力。此外,不同基因型所用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑種類和濃度、生根所需時(shí)間與不定根生長(zhǎng)量等方面也存在差異[4]。

      2.2 外植體類型與取材時(shí)間

      在榧樹屬植物的組織培養(yǎng)研究中,常用的外植體類型有未成熟合子胚[36-37]、莖段[30-31,35,38-39]、葉和芽[30,38]等。外植體類型不同其組織培養(yǎng)效果不一,以未成熟合子胚和莖段為外植體的培養(yǎng)效果較好。如Ma等[14]以佛羅里達(dá)榧的未成熟合子胚誘導(dǎo)出體胚;項(xiàng)偉波等[36-37]以香榧未成熟合子胚為外植體,成功誘導(dǎo)出愈傷組織并分化出叢生棒狀體胚;王輝[38]以香榧的葉、芽、莖段為外植體誘導(dǎo)愈傷組織,發(fā)現(xiàn)莖段的誘導(dǎo)率最高,且形成的愈傷組織可繼代增殖、誘導(dǎo)出叢生芽并生根,而由葉或芽誘導(dǎo)出的愈傷組織易褐化死亡致不能繼代;陳怡等[4]、劉海琳等[35]、金航標(biāo)等[30-31]等也都以香榧莖段為外植體成功誘導(dǎo)出愈傷組織或不定芽。

      此外,外植體的取材時(shí)間也明顯影響組織培養(yǎng)效果,以榧樹屬植物生理活性強(qiáng)、生長(zhǎng)旺盛時(shí)期較好。如劉海琳等[35]于4月、6月、10月和12月分別采集香榧莖段進(jìn)行組織培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),以4月下旬到6月中旬期間的莖段不定芽分化時(shí)間最短,生長(zhǎng)速度最快;金航標(biāo)[30]在4月、7月、11月分別采集香榧莖段作組織培養(yǎng),同樣發(fā)現(xiàn)4月比7月和11月采集的莖段有更高的腋芽誘導(dǎo)率。

      2.3 基本培養(yǎng)基

      榧樹屬植物組織培養(yǎng)用到的培養(yǎng)基有多種,包括B5、MS、WPM、SH、LM、DCR、BM、White和BW[30,35-39]等,不同的外植體所適宜的基本培養(yǎng)基種類有所差異。如香榧莖段在B5、1/2B5、MS培養(yǎng)基上均能誘導(dǎo)分化出叢生芽,但在B5培養(yǎng)基上的誘導(dǎo)效果好于1/2B5和MS培養(yǎng)基[30];劉海琳等[35]、金航標(biāo)等[30]也發(fā)現(xiàn)B5培養(yǎng)基更適于香榧莖段腋芽的誘導(dǎo),而MS培養(yǎng)基則較適于腋芽的繼代培養(yǎng);符榮等[39]則認(rèn)為WPM培養(yǎng)基有利于降低云南榧樹的外植體污染率。對(duì)于未成熟合子胚的培養(yǎng),不同榧樹屬植物適宜的培養(yǎng)基有異:SH培養(yǎng)基適宜于香榧未成熟合子胚的萌發(fā)[36],針葉樹培養(yǎng)基可用于佛羅里達(dá)榧未成熟合子胚的培養(yǎng)[14]。

      2.4 激素種類和濃度

      培養(yǎng)基中添加的激素種類和濃度對(duì)外植體誘導(dǎo)與分化、無(wú)根芽苗的繼代增殖和生根培養(yǎng)都非常重要。在榧樹屬植物的組織培養(yǎng)中,常用的植物激素有2,4-D、IBA、NAA、BA、KT、BR、ABA、GA等[14,30-31,35-39],其中BR、ABA和GA主要用于未成熟合子胚的培養(yǎng)[14,36]。適宜的激素種類和濃度配比因樹種、外植體和培養(yǎng)階段不同而異。如王輝[38]發(fā)現(xiàn),香榧葉片在KT 0.5 mg/L+ 2,4-D 0.5mg/L的激素組合時(shí)出愈率最高,可達(dá)81.7%,芽在KT 0.5 mg/L+ 2,4-D 2.0 mg/L時(shí)的出愈率最高,可達(dá)79.8%,而莖段在KT 0.1 mg/L+ IBA 0.8 mg/L時(shí)出愈率最高,達(dá)84.2%;莖段愈傷組織繼代增殖以BA 0.5 mg/L+ 2,4-D 0.5 mg/L,叢生芽發(fā)生則以BA 0.1 mg/L+ NAA 2.0 mg/L為宜;莖段腋芽誘導(dǎo)在KT 0.1 mg/L+ NAA 2.0 mg/L時(shí)誘導(dǎo)率最高,可達(dá)144%。劉海琳等[35]發(fā)現(xiàn)KT 0.1 mg/L+ IBA 0.5 mg/L適于誘導(dǎo)莖段不定芽,IBA 0.1 mg/L適于不定芽生根。金航標(biāo)等[30]發(fā)現(xiàn)香榧莖段的腋芽誘導(dǎo)適于BA 0.1 mg/L+ NAA 0.5 mg/L+IBA 1.0 mg/L,腋芽繼代適于BA 1.0 mg/L+ NAA 0.1 mg/L,愈傷組織誘導(dǎo)的最適組合則為2,4-D 1.0 mg/L+ BA 0.1 mg/L。相對(duì)于莖段培養(yǎng),榧樹屬植物的未成熟合子胚培養(yǎng)所用的激素種類和配比明顯不同。如Ma等[14]啟動(dòng)培養(yǎng)佛羅里達(dá)榧未成熟合子胚時(shí)用到的激素種類和配比為2,4-D 0.5 mmol/L + 6-BA 0.2 mmol/L + KT 0.2 mmol/L + BR 0.1 mmol/L + ABA 3.8 mmol/L,而用于其體胚萌發(fā)的為ABA 37.8 μmol/L +BR 0.1 μmol/L;而項(xiàng)偉波等[36-37]僅用一種激素即NAA 0.1 mg/L就可誘導(dǎo)香榧未成熟合子胚產(chǎn)生愈傷組織并分化出叢生棒狀體胚。

      2.5 外源添加物

      香榧、巴山榧、佛羅里達(dá)榧等含有香榧酯、18-氧彌羅松酚、18-羥基彌羅松酚、花柏酚、4-epiagathadial等較多的酚類物質(zhì)[3],在組織培養(yǎng)過(guò)程中易褐變死亡[30]。因此,在培養(yǎng)基中往往通過(guò)添加活性炭等物質(zhì)來(lái)降低褐變率,且添加的濃度因榧樹屬植物種類、外植體類型、培養(yǎng)階段而異,多為800 mg/L。如榧樹的11個(gè)品系中,多數(shù)品系在含800 mg/L活性炭的培養(yǎng)基中褐變率較低,但兩性榧、米榧和細(xì)榧仍易褐變[4];由香榧莖段誘導(dǎo)的愈傷組織能在含800 mg/L活性炭的培養(yǎng)基上繼代增殖,但由葉和芽誘導(dǎo)的愈傷組織卻仍褐變死亡[30];香榧未成熟合子胚在含500 mg/L活性炭的培養(yǎng)基上即可誘導(dǎo)出愈傷組織并產(chǎn)生原胚,在含400 mg/L活性炭的培養(yǎng)基上可促萌[30];而在佛羅里達(dá)榧未成熟合子胚培養(yǎng)中,添加的活性炭濃度在誘導(dǎo)階段為250 mg/L,在體胚發(fā)生階段為1 000 mg/L[14]。

      此外,在佛羅里達(dá)榧或香榧的未成熟合子胚培養(yǎng)時(shí),還在培養(yǎng)基中添加有乙磺酸、丙酮酸、谷氨酰胺、水解酪蛋白等外源物質(zhì)[14]。

      2.6 培養(yǎng)環(huán)境

      榧樹屬植物為慢生樹種,喜溫涼濕潤(rùn)氣候,細(xì)胞分裂生長(zhǎng)緩慢[40]。組織培養(yǎng)時(shí)若能給予適當(dāng)?shù)牡蜏夭⑷豕馓幚?,可減輕褐變率,有利于外植體成活。如劉海琳等[35]發(fā)現(xiàn),將香榧莖段接種后,先4℃低溫處理3 d,再置于溫度18-22℃和光照強(qiáng)度400 lx的弱光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng),其不定芽誘導(dǎo)率明顯比常溫25±1℃和光照強(qiáng)度1 600 lx下的高。

      3 榧樹屬植物的扦插技術(shù)

      扦插繁殖是快速繁育苗木的常規(guī)技術(shù),廣泛用于珍稀瀕危植物的無(wú)性繁殖。在榧樹屬植物的扦插繁殖中,影響因素有很多,包括植物種類或品系,采穗母樹的年齡,插穗年齡、長(zhǎng)度、粗度與留葉量等內(nèi)在因素,以及扦插基質(zhì)、插條預(yù)處理方式、扦插后管理等外在因素。

      3.1 插穗選擇與處理

      榧樹屬植物插穗一般從生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械損傷的優(yōu)樹樹冠外圍中上部健壯枝條中選取,采集后用濕毛巾包裹以防止插穗失水和氧化。插穗的年齡、長(zhǎng)度、粗度、留葉量等都會(huì)影響扦插生根率。

      3.1.1 插穗年齡 多數(shù)研究認(rèn)為,枝條越嫩,其生長(zhǎng)素含量越高,生根率也越高,以半木質(zhì)化的當(dāng)年生嫩枝或木質(zhì)化的1年生帶踵枝作插條較好,2年生以上老枝發(fā)根困難,不宜用作扦插[41]。如巴山榧樹插條的生根率為1年生枝>2年生枝,3年生插穗基本不生根[42];日本榧的1年生越冬木質(zhì)化帶節(jié)踵枝[43-44]、香榧的當(dāng)年生半木質(zhì)化帶節(jié)踵枝[41]、云南榧樹的當(dāng)年生木質(zhì)化枝[45]以及長(zhǎng)葉榧樹的1年生越冬木質(zhì)化枝[12]都有較高的扦插生根率。

      3.1.2 插條粗度與長(zhǎng)度 扦插初期插條無(wú)根,不能吸收養(yǎng)分供其生長(zhǎng)發(fā)育,此時(shí)插條自身貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)越多,越有利于生根[41]。因此,選取的插穗發(fā)育越健壯充實(shí),其生根率越高,而且插穗太短太細(xì)都不利于成苗。在香榧嫩枝扦插中,郭維華[46]比較了3種不同粗度插穗的扦插試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)插條越粗,長(zhǎng)勢(shì)越好,建議選0.3 cm以上粗度的枝條作插穗。榧樹屬植物節(jié)間普遍較短,所用插條長(zhǎng)度多12-15 cm。但何小弟等[43-44]比較了5 cm和10 cm兩種長(zhǎng)度對(duì)日本榧扦插的影響,發(fā)現(xiàn)5 cm短枝的發(fā)育年齡較輕,木質(zhì)化程度低,比10 cm長(zhǎng)枝有更高的生根率,建議以短枝作插條以提高生根率。

      3.1.3 留葉量 插條上的葉片和芽能利用光能制造生根所需養(yǎng)分,但葉量過(guò)多可能導(dǎo)致蒸騰失水量大,引起插條干枯死亡,反而不利于生根[46]。因此,留葉量的多寡對(duì)插條生根率有顯著影響。香榧、云南榧樹在扦插時(shí),多保留上端約2/3葉量,有利于插條生根和成活[46-48]。

      3.2 扦插時(shí)期

      榧樹屬植物在春季開始抽枝,之后進(jìn)入旺盛生長(zhǎng)期,6-7月為形成層活動(dòng)旺盛期,在秋、冬季(10月至第二年2月)進(jìn)入相對(duì)休眠期[17],而且嫩枝的生長(zhǎng)素含量高于休眠期[17]。在6月下旬至7月上旬,榧樹屬植物的新梢發(fā)育已基本完成,此時(shí)頂芽形成,枝條處于半木質(zhì)化,正是生長(zhǎng)素含量較高且形成層活動(dòng)旺盛期[49]。因此,在春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)中,夏季的扦插成活率和生根率都高于其他3季[50],這也是大多數(shù)研究選擇6月至7月扦插香榧的重要原因[46]。

      3.3 扦插基質(zhì)

      基質(zhì)是插條成活的關(guān)鍵之一,良好的通氣、保水、保肥和保溫性能是對(duì)扦插基質(zhì)的基本要求[17],這也是扦插技術(shù)中研究得較多的因素之一。榧樹屬植物多為淺根性樹種,具肉質(zhì)根,須根多,表皮上分布有多而大的氣孔,喜通透性好的基質(zhì)[51]。常用的扦插基質(zhì)有蛭石、珍珠巖、河沙、園土、泥炭土、草炭、黃心土等,其中河沙因通透性較好且易得,在榧樹屬植物特別是香榧的扦插中應(yīng)用較多,扦插效果較好,若配以保水保肥能力強(qiáng)的黃心土或黃壤土等,則更能提高扦插成活率和生根率。如王俊杰等[52]用粗河砂∶黃心土=8∶2,粗河砂、黃心土3種基質(zhì)扦插香榧發(fā)現(xiàn),粗河砂∶黃心土=8∶2的基質(zhì)上插條生根率最高,達(dá)75.8%,其次為粗河砂,為70.4%,最差的是黃心土,僅為10.2%;李柏奇[49]以河沙、黃壤土和泥炭土扦插香榧發(fā)現(xiàn),河沙中插條生根率最高,可達(dá)68.9%。其它基質(zhì)如蛭石、珍珠巖等雖然通透性較好,但保水保肥能力不足,插條在其中雖能生根,但生根率較低。如尚進(jìn)等[42]比較了泥炭土、蛭石、園土及3種混合(泥炭土∶蛭石∶園土=3∶1∶1)共4種基質(zhì)對(duì)巴山榧插條生根的影響后發(fā)現(xiàn),混合基質(zhì)中的插條生根率、生根數(shù)和根長(zhǎng)等都顯著優(yōu)于單獨(dú)的3種基質(zhì),生根率可達(dá)51.1%;李鵬等[53]以5種基質(zhì)(草炭∶珍珠巖=3∶1、河沙∶園土=1∶1、珍珠巖∶園土∶草炭=1∶1∶1、河沙∶園土∶草炭=1∶1∶1、下墊粗煤渣并上鋪礱糠灰)扦插香榧,發(fā)現(xiàn)草炭∶珍珠巖=3∶1基質(zhì)中生根率最高,可達(dá)54.1%;金侯定等[41]比較了泥炭∶珍珠巖∶蛭石=1∶1∶1、泥炭∶珍珠巖∶蛭石=1∶2∶1、泥炭∶珍珠巖∶蛭石=1∶4∶1、泥炭∶珍珠巖∶蛭石=1∶8∶1、泥炭∶珍珠巖∶蛭石∶稻殼炭=1∶3∶1∶1共5種基質(zhì)對(duì)香榧扦插的影響,發(fā)現(xiàn)泥炭∶珍珠巖∶蛭石=1∶1∶1基質(zhì)的含水量最高,在其中的插條生根率、成活率、抽稍率、側(cè)根數(shù)、生根指數(shù)都高于其它4種基質(zhì),生根率為23.3%。

      3.4 外源激素的種類、濃度和處理時(shí)間

      外源激素能促進(jìn)插穗薄壁細(xì)胞內(nèi)貯藏的淀粉粒轉(zhuǎn)化為水溶性糖,提高細(xì)胞的滲透壓和吸水壓,使細(xì)胞內(nèi)水分含量迅速提高、體積膨大、皮部變軟,同時(shí)細(xì)胞中酶活性提高、呼吸作用增強(qiáng)、原生質(zhì)膜透性增加、原生質(zhì)黏性降低而流動(dòng)加快,合成和分解代謝活動(dòng)維持到較高水平。這些使原有的已成熟細(xì)胞變得活躍,重新具有分生和分化能力而形成愈傷組織[17]。因此,使用適宜的外源激素可以促進(jìn)插穗根原基的誘導(dǎo)和不定根的生長(zhǎng),提高插條生根能力[17]。在榧樹屬植物扦插中常用的外源激素有NAA[41,43-45,49,53]、IBA[41,49,52-53]、IAA[43-44,49]、ABT[41,46]等,其中使用得較多的是NAA。所用激素濃度和處理時(shí)間因植物種類、激素種類而異,一般濃度高時(shí)處理時(shí)間短,濃度低時(shí)處理時(shí)間長(zhǎng)。如香榧插條用NAA 2 000 mg/L浸泡基端10s,生根率可達(dá)72.1%[53],NAA 100-200 mg/L處理20 min,生根率為64.4%-55.6%[41],6號(hào)ABT生根粉速醮后的翌年保存率為83%[41,47],NAA 1 000-1 500 mg/L處理10 s可使生根率達(dá)70.5%-72.2%[49];巴山榧插條用ABT 1 000 mg/L+IBA 200 mg/L處理40 min,生根率為75.5%[42];日本榧插條用NAA 2 000 mg/L浸泡基端10 s,生根率為68.6%[44];云南榧樹插條用1 000 mg/L NAA處理30 min,生根效果較好[45]。

      3.5 扦插后管理

      插條在生根前失水干枯是扦插失敗的主要原因之一[41]。因此,保水保濕并降低蒸騰作用是扦插后管理技術(shù)的關(guān)鍵。榧樹屬植物喜溫涼濕潤(rùn),幼年時(shí)喜陰,不耐強(qiáng)光和高溫,在扦插后需注意對(duì)濕度、溫度和光照的管理。一般而言,扦插后第一次應(yīng)澆透水[45-46,49-50,53],以固定插穗,減少插穗與基質(zhì)間的孔隙,使之緊密結(jié)合;之后在有條件時(shí)盡量使用自動(dòng)化噴灌設(shè)施,可選用全日照迷霧噴施[41,44],濕度控制在50%-100%[41,50];無(wú)條件時(shí)增加噴灌次數(shù)來(lái)維持較高的空氣濕度和基質(zhì)水分,保持插條活力以利于生根[45-46]。此外,插床溫度控制在20-25℃范圍內(nèi)[41,45,48,53],4月底后需搭蔭棚或遮陽(yáng)網(wǎng)遮蔭,透光率在25%-50%[41,53],以防止強(qiáng)光照射。

      需注意的是,插穗自帶病菌或插床濕度較高時(shí)都易發(fā)生病菌感染??蓮膬煞矫孢M(jìn)行防治:一是插條消毒滅菌處理,可用1%的高錳酸鉀溶液浸泡插條基部15 min[45],或0.125%多菌靈(25%有效含量)浸泡插條2 min[41],或0.5%波爾多液噴施插條[47],或1 000倍多菌靈噴施消毒[45];二是土壤消毒處理,可用2%硫酸亞鐵[47-48,52]、敵克松[46]或1 500倍多菌靈水溶液噴霧防治[46]。此外,每周使用多菌靈800倍液噴施一次插條[45],也能有效預(yù)防病害。

      4 榧樹屬植物無(wú)性繁殖技術(shù)研究中存在的問(wèn)題與建議

      目前對(duì)榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)研究已取得較大進(jìn)展,部分技術(shù)較為成熟且在生產(chǎn)上已得到廣泛應(yīng)用,為該屬植物的保護(hù)和開發(fā)利用提供了種苗保障。然而,為更好更快地繁育出榧樹屬植物的良種壯苗,仍有部分問(wèn)題亟待解決。

      4.1 組織培養(yǎng)技術(shù)和扦插技術(shù)還有待提高

      在常用的3種無(wú)性繁殖技術(shù)中,嫁接技術(shù)較為成熟且應(yīng)用最廣。而組織培養(yǎng)技術(shù)和扦插技術(shù)基本上還停留在摸索階段。組織培養(yǎng)技術(shù)中的愈傷組織再分化、褐化與生根問(wèn)題,以及扦插技術(shù)中的生根率低、生根時(shí)間長(zhǎng)、扦插苗偏冠等問(wèn)題仍未有效解決。因此,未來(lái)還應(yīng)繼續(xù)探索解決這些問(wèn)題的方法,以能盡快推廣應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)和扦插技術(shù)。

      4.2 除香榧外的其他榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)亟需探索

      在榧樹屬的現(xiàn)存7種植物中,研究得最多、開發(fā)利用最廣的是香榧,目前在浙江諸暨等地已廣泛種植并獲得較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益,其嫁接、組織培養(yǎng)和扦插技術(shù)也研究得最多。而對(duì)于其他種類,特別是巴山榧樹的無(wú)性繁殖技術(shù)則研究較少。這些榧樹屬植物目前尚處于漸危至瀕危狀態(tài),短期內(nèi)繁殖出大量種苗是保護(hù)和后期開發(fā)利用它們的重要保障。因此,未來(lái)需加強(qiáng)巴山榧樹等榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)研究,以盡快獲得大量種苗來(lái)擴(kuò)大其種群規(guī)模。

      4.3 無(wú)性繁殖中的機(jī)理研究薄弱

      從現(xiàn)有文獻(xiàn)看,對(duì)榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)研究多停留在憑經(jīng)驗(yàn)摸索階段,對(duì)導(dǎo)致無(wú)性繁殖難以成功的原因則少有探索。未來(lái)可對(duì)無(wú)性繁殖過(guò)程的激素作用機(jī)理和規(guī)律、酶的作用及活性變化、代謝物的產(chǎn)生與作用、促進(jìn)或抑制生根的原因、褐變的產(chǎn)生等生理、生化及分子機(jī)理進(jìn)行探索,從根本上了解榧樹屬植物無(wú)性繁殖難的原因并提出相應(yīng)解決措施。

      5 結(jié)論

      榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)主要有嫁接、組織培養(yǎng)和扦插,其中嫁接技術(shù)最成熟、適用植物最多、育苗效果最好。

      榧樹屬植物的嫁接技術(shù)主要受接穗與砧木的親和力及活力、嫁接方法與嫁接時(shí)期的影響;組織培養(yǎng)技術(shù)主要受植物基因型、外植體類型與取材時(shí)間、基本培養(yǎng)基種類、激素種類及濃度、外源添加物、培養(yǎng)環(huán)境等的影響;扦插技術(shù)主要受插穗類型、扦插時(shí)間、扦插基質(zhì)、外源激素(包括激素的種類、濃度和處理時(shí)間)和扦插后管理等的影響。

      榧樹屬植物的無(wú)性繁殖技術(shù)還有待提高,未來(lái)可重點(diǎn)關(guān)注無(wú)性繁殖機(jī)理研究,從根本上探索榧樹屬植物無(wú)性繁殖困難的原因并據(jù)此提出解決措施。

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