ABT1處理對降香黃檀硬枝扦插生根及其關聯酶活性的影響

王宏信+李向林++王楠++冷凝

摘要：為揭示降香黃檀（Dalbergia odorifera T.Chen）硬枝扦插苗的生根機制，取降香黃檀4年生母樹上當年生硬枝制穗，比較50、100、200 mg/L ABT1生根劑處理的插穗，觀測降香黃檀硬枝扦插苗的生根特性，研究扦插生根過程中過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）等生根關聯酶的活性變化。結果表明，降香黃檀屬于愈傷組織生根類型，用100 mg/L的ABT1處理插穗，明顯提高生根率和生根質量。在降香黃檀硬枝扦插生根過程中，相關聯氧化酶活性均成規律性變化，其中PPO、SOD、IAAO的活性在扦插后逐漸升高，在根系形成期達到高峰，然后逐漸下降。而POD的活性在扦插后逐漸升高，在根系形成期達到高峰，然后逐漸下降，接著又逐漸升高，在根系伸長期達到另一個峰值，最后又逐漸下降，呈現雙峰趨勢。

關鍵詞：ABT1生根劑；降香黃檀；硬枝扦插苗；關聯酶；生根特性

中圖分類號： S792.280.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）08-0138-04

降香黃檀（Dalbergia odorifera T.Chen）別稱黃花梨，蝶形花科（Papilionaceae）黃檀屬（Dalbergia）喬木，是海南省特有的珍稀瀕危樹種，國家二級保護植物[1]，木質結構細致、質地重、極耐腐、花紋美麗、芳香氣味長留，是制造高檔家具和精美工藝品的材料。降香黃檀具有極高的藥用和經濟價值，且耐干旱瘠薄，適應性強，是值得推廣種植的珍貴樹種[2]。降香黃檀一般采用播種、扦插的方式繁殖，但播種繁殖較慢，技術不成熟、不穩定，實生苗總量較少且優劣混雜，極大地限制了優質降香黃檀人工林規?；l展。因此，探索降香黃檀的無性繁殖技術尤為重要。目前研究多局限于多種因素影響下的降香黃檀扦插繁育技術體系，如前人研究的扦插基質、插條類型、激素類型、激素濃度、浸泡時間5個因素對降香黃檀插條生長指標的影響[3]，而對生根機制的研究鮮見報道。本研究探討不同濃度的ABT1處理對降香黃檀硬枝扦插苗生根的影響，分析扦插生根過程中過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）等生根關聯酶活性變化，旨在為確定建立高效的降香黃檀扦插體系，加快降香黃檀樹種推廣提供科學的理論依據。

1試驗地概況

在三亞學院園林教學試驗苗圃進行試驗。該地位于海南省三亞市吉陽區，地處109°53′92″E，18°32′72″N，海拔200 m。年平均氣溫25.4 ℃，7月平均最高氣溫28.3 ℃，1月平均最低氣溫20.7 ℃，紫外線強，光照充足，全年日照時間約 2 563 h。干、濕季節分明，7—11月為雨季，降水量占全年的85%。

2材料與方法

2.1扦插試驗

于2016年4月初在三亞學院苗圃內進行扦插試驗，插條取自三亞學院崖臺山黃花梨種植園內，2012年栽植的降香黃檀母樹基部當年萌芽條中生長健壯、無病蟲害的木質化硬枝。摘去下部葉片，保留2～3張上部葉片和頂芽，剪成長度為 8～10 cm的插穗，下切口平剪，用石蠟涂抹上切口，剪好的插穗每20根為1捆，用1 000倍多菌靈溶液浸泡20 min晾干后備用。扦插前用濃度為50、100、200 mg/L的ABT1溶液浸泡2 h，對照用蒸餾水浸泡2 h。扦插基質為珍珠巖、蛭石、細河沙的混合基質（體積比為5 ∶3 ∶2）。扦插后保持遮光率50%左右，相對濕度控制在70%～80%，溫度控制在20～30 ℃，按照需要進行噴霧處理，常規管理。完全隨機區組設計，每個處理80根插穗，3次重復。扦插深度為穗長的2/3，密度為50根/m2，保持基質濕潤，每周消毒1次（多菌靈和甲基硫菌靈交替使用）。新葉完全展開后每隔15 d噴1次0.2%尿素溶液。

2.2測定指標

2.2.1生長形態指標扦插10 d后觀察插穗愈傷組織形成情況和出現不定根的情況。以后每隔2～3 d觀察1次，至切口愈合。統計和測定的指標有：愈傷組織出現期（d）、生根始期（d）、生根率（%）、不定根條數（條）、不定根長度（cm）。

2.2.2關聯酶指標扦插后每隔4 d采樣1次，每區隨機取5株插穗，采樣后洗凈吸干水分，先觀察生根情況，然后取插穗基部3 cm表皮部分別測定POD、PPO、SOD、IAAO的活性，3次重復。

2.3測定方法

PPO活性采用焦兒茶酚比色法方法[4]測定；POD活性采用愈創木酚法[5]測定；SOD活性采用氯化硝基氮藍四唑法[5]測定；IAAO活性用比色方法[6]測定。PPO以1 g鮮樣品 1 min 的D410 nm光密度變化0.01個單位所需要的酶液量作為1個活力單位（U），POD以1 min內D470 nm變化0.01為1個過氧化物酶活性單位（U），SOD以抑制NBT光氧化還原50%的酶量為1個酶活性單位（U），IAAO以1 g鮮樣品在1 h內分解破壞IAA的mg數表示1個酶活性單位（U）。

2.4數據處理

采用Excel 2007軟件整理分析數據并繪制指標變化圖；采用SPSS 18.0軟件進行方差分析和Duncans多重對比。

3結果與分析

3.1ABT1濃度對硬枝插穗生根特性的影響

降香黃檀硬枝扦插生根形態學觀測結果表明：經ABT1處理后插穗扦插10～20 d（對照組為20～30 d）后，觀察到切口及以上3～5 cm區段部位的插穗膨脹并伴有更多的突起；20～30 d（對照組為30～40 d）時有一些插穗切口愈傷組織處已伸出明顯的不定根尖端，陸續形成根系，不定根明顯伸長。

由表1可知，與對照相比，外源生長素ABT1的所有處理均能明顯縮短降香黃檀硬枝插穗愈傷組織出現及不定根發生時間，各處理的愈傷組織分別出現在插后16～20 d，不定根出現在22～28 d，而對照則分別在扦插后25、33 d才出現愈傷組織及不定根。且用ABT1處理的降香黃檀硬枝插穗在不定根數量、不定根長度2個方面均顯著高于對照，各處理的生根率分別高出對照5.79%、41.50%、15.57%。就生根質量而言，100 mg/L ABT1處理的不定根長度分別顯著高出其他3組處理1.26、0.41、0.85 cm，而生根條數分別多出其他3組處理20.00、9.17、0.84條?？傮w來看，ABT1處理能提高降香黃檀硬枝插穗的生根率與生根質量，其中100 mg/L ABT1處理的插穗生根率最高，且生根質量最佳。

3.2.1POD的活性變化POD是活性較高的酶，可參與植物體內的各種生理過程以及木質素的形成，與不定根的誘導和伸長生長密切相關，能氧化IAA，消除體內過多的內源IAA，與一些高等植物的發育進程有密切關系。POD的活性與離體植物生根有密切關系，是植物生根標志性物質之一[7]，在不定根誘導期和表達期，POD活性升高是有生根能力的標志[8]。從圖1可以看出，對照插穗及3個不同濃度ABT1溶液處理的插穗在扦插后0～15 d，POD活性均不同程度上升，且在15 d的時候達到最高，之后開始下降，而在30 d時再次升高，之后再次下降。扦插天數為5～40 d，100 mg/L ABT1處理與對照中的插穗POD活性差異均顯著（P<005），這說明100 mg/L ABT1可以提高插穗的POD活性，而在扦插過程中，其他2個處理插穗的POD活性與對照相比具有一定的變化。POD活躍狀態對降香黃檀插穗的生根是有利的。所有處理的POD的活性都是先上升后下降，再上升然后再下降的趨勢，其中在扦插天數40 d時，對照、50、100、200 mg/L ABT1處理插穗中的POD含量比扦插15 d峰值時分別下降16.22%、27.97%、38.63%、29.55%。

3.2.2PPO的活性變化PPO是一種含銅的酶，能夠催化吲哚乙酸（IAA）與酚類物質縮合形成IAA-酚酸復合物，可以促進不定根形成的生根輔助因子，對植物生根具有重要作用，同時也與植物光合作用、抵抗病蟲害等有關[9-10]。從圖2可以看出，對照處理的插穗PPO活性在0～30 d內都是逐漸提高的，在30 d時達到峰值，之后逐漸降低；而50、100 mg/L ABT1處理的插穗PPO活性在0～25 d內均是逐漸提高的，在25 d時到達峰值，之后逐漸降低；200 mg/L ABT1處理的插穗PPO活性在0～15 d內均是逐漸提高的，在20 d時出現降低，而在25 d達到峰值，之后逐漸降低。扦插天數在5～40 d，100 mg/L ABT1處理插穗的PPO活性均顯著高于對照處理（P<0.05）。

3.2.3SOD的活性變化SOD是生物體內天然的超氧陰離子自由基的有效清除劑，是植物氧化代謝的關鍵酶，能催化體內O2-轉化為H2O2，從而減輕自由基對植物的毒害作用，能有效地抑制自由基對生物體的傷害，使植物在一定程度上忍耐或抵抗逆境脅迫[10]。SOD活性影響著植物的發育過程，與植物生根密切相關。從圖3可以看出，各處理的降香黃檀硬枝插穗在扦插過程中韌皮部的SOD活性均成先上升后下降趨勢。在扦插初期的0～25 d內，50、100、200 mg/L ABT1處理的插穗SOD活性逐步升高，在25 d時達到峰值，而對照處理的SOD活性則是在30 d達到峰值，之后隨不定根的長出，SOD活性均逐漸降低。除扦插天數 10 d 的200 mg/L ABT1處理外，其他各階段各處理插穗的SOD活性均與對照差異顯著（P<0.05）。

3.2.4IAAO的活性變化IAA重要的生理功能就是促進不定根的形成，它的含量變化影響不定根的發生。IAAO可以氧化IAA，因此IAAO活性的大小與根的發生也有重要聯系[11]。由圖4可以看出，在降香黃檀硬枝扦插的過程中，所有處理的IAAO活性均為先升高后降低的趨勢。不同的是，50、100、200 mg/L ABT1處理的插穗IAAO活性在扦插25 d時候達到最高，而對照處理則是在扦插30 d時達到最高。除扦插 5 d 的50 mg/L ABT1處理外，其他各階段各處理插穗的IAAO活性均與對照差異顯著（P<0.05）。

4結論與討論

選擇應用植物促根劑，是提高林木扦插成活率的關鍵技術之一[12]。降香黃檀屬于韌皮部生根類型，試驗中分別采用50、100、200 mg/L ABT1對插穗進行處理，結果表明，適宜濃度的ABT1可以顯著縮短降香黃檀硬枝扦插的生根周期，提高生根率和不定根的質量。在該試驗條件下，降香黃檀的硬枝插穗最適宜的ABT1濃度為100 mg/L，該處理比對照生根率提高41.50%，不定根出現時間縮短11.66 d，根長增加126 cm，生根條數增加20.00條。這與前人的研究結果一致，較高濃度的促根劑反而會影響到插穗的生根時間及其生根質量[13-15]。

過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和吲哚乙酸氧化酶（IAAO）等活性酶均與降香黃檀硬枝插穗生根過程有非常密切的關系，直接影響植物的生根特性。不同的ABT1處理明顯改變了降香黃檀硬枝插穗內的過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和吲哚乙酸氧化酶（IAAO）等氧化酶的活性，且在生根過程中成規律性變化。其中多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和吲哚乙酸氧化酶（IAAO）的活性在扦插后逐漸升高，在根系形成期達到高峰，然后逐漸下降。多酚氧化酶（PPO）活性變化呈現先上升后下降的趨勢，這說明在降香黃檀硬枝扦插生根過程中，愈傷組織的形成、分化以及不定根誘導形成時，需要高活性的多酚氧化酶（PPO），而在不定根伸長階段則需要低活性的多酚氧化酶（PPO）。還有研究也表明，PPO活性與植物的抗性密切相關[16-17]，當植物受到外界不良刺激，PPO活性就會升高，而在扦插后期，PPO活性開始下降，這可能是由于不定根伸長、細胞數量增多，PPO參與了細胞壁及木質素的合成所致[18]。降香黃檀插穗在離開母體之后就處于逆境條件下生長，這會促進氧自由基或超氧負離子的生成，增加了細胞膜透性，而超氧化物歧化酶（SOD）對細胞膜脂過氧化具有保護作用，所以在扦插后到根系形成期這一階段活性逐漸升高，并達到最大值。吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性先升高后降低，這是因為愈傷組織形成后，低活性的IAAO能夠減少IAA的消耗，增加插穗內部IAA的質量分數，而高濃度的IAA能促進插穗不定根的形成與生長。這一變化趨勢與前人對其他物種的的研究不太一致，據推測這是插穗內激素種類和相對比例、生根抑制劑的存在與否、插穗內營養物質含量等多種因素綜合作用的結果，但這種推測還有待進一步深入研究。過氧化物酶（POD）活性在扦插后逐漸升高，在根系形成期達到高峰，然后逐漸下降，再逐漸升高，在根系生長期達到另一個高峰，然后隨著根系的伸長，又逐漸下降，呈現“升高—下降—升高—下降”的雙峰趨勢，這和前人的研究結果[19-22]一致。

ABT1對過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、超氧化物歧化酶（SOD）和吲哚乙酸氧化酶（IAAO）等產生的酶活性變化，從而促進細胞的脫分化，產生愈傷組織。本研究從生根過程中相關氧化酶變化方面揭示了降香黃檀硬枝扦插生根的生理響應機制，但由于影響植物扦插生根的因素較多，只有對插穗內營養物質含量、內源激素水平等與生根相關指標的變化規律進行研究后，才能更確切地闡明降香黃檀硬枝扦插生根的機制。

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