激素處理對北美香柏扦插繁殖及相關(guān)氧化酶活性的影響?yīng)?/h1>
2017-08-12 02:16:52姚銳王義強(qiáng)譚益民黃瑞春米小琴
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年11期
姚銳+王義強(qiáng) 譚益民 黃瑞春 米小琴
摘要：為了研究提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的方法及氧化酶活性對其生根的影響，以半木質(zhì)化北美香柏Green Giant插穗為材料，使用激素ABT生根粉、K-IBA（3-吲哚丁酸鉀鹽）、K-NAA（萘乙酸鉀鹽）進(jìn)行處理，激素質(zhì)量濃度分別設(shè)置為2、6、10 g/L，處理時間分別為5、15、25 s，采用正交試驗(yàn)設(shè)計，尋求插穗最優(yōu)生根組合。使用6 g/L K-IBA處理Green Giant插穗15 s，以清水處理作對照，研究不定根形成過程中過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的動態(tài)變化。扦插繁殖正交試驗(yàn)結(jié)果表明，6 g/L K-IBA處理插穗5 s，其生根率高達(dá)91.67%，平均生根數(shù)為17.53條，平均根長達(dá)到5.01 cm；正交試驗(yàn)極差分析及多重比較結(jié)果表明，6 g/L K-IBA [JP2]處理插穗15 s為北美香柏扦插生根最優(yōu)組合方案。生根過程中氧化酶活性變化分析結(jié)果表明，在POD、PPO活性峰值和IAAO活性谷值時期，伴隨不定根起始，說明高活性的POD、PPO和低活性的IAAO共同促進(jìn)了不定根的形成。[JP]
關(guān)鍵詞：北美香柏；扦插；生根；氧化酶活性；3-吲哚丁酸鉀鹽（K-IBA）；萘乙酸鉀鹽（K-NAA）
中圖分類號： S723.1+32文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號：1002-1302（2017）11-0097-05[HS）][HT9.SS]
北美香柏，別稱北部白雪松、側(cè)柏，其枝葉分布緊湊，樹冠尖而狹窄，樹高5～15 m，是一種主產(chǎn)于美國北部地區(qū)的針葉樹種。現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)研究表明，北美香柏乙醇提取物具有抗真菌、抗呼吸道合胞體病毒、抗癌細(xì)胞增殖、抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移、提高人體免疫力等多種藥理活性[1]。此外，北美香柏材質(zhì)密度低，穩(wěn)定性強(qiáng)，耐腐蝕，抗白蟻，是制作家具、木瓦、柵欄、橋梁的上等材料[2]。北美香柏因其潛在的巨大的藥用價值和經(jīng)濟(jì)價值而受到各界人士的青睞，據(jù)林業(yè)調(diào)查統(tǒng)計，近年來，僅在北美安大略湖、新西蘭等地，北美香柏年均采伐量就高達(dá)350 000 m3[3]。面對北美香柏種質(zhì)資源日漸匱乏的緊迫局勢，提高北美香柏繁殖率尤為重要。
既能保持北美香柏優(yōu)良遺傳特性，又能縮短育苗周期的扦插技術(shù)是快速提高北美香柏繁殖率的首選途徑。扦插成活率主要由生根率決定，而外源施加植物激素是快速提高生根率的常用手段。關(guān)于植物激素在北美香柏扦插育苗上的應(yīng)用，研究者做過相關(guān)試驗(yàn)，表明恰當(dāng)種類激素和適宜的用量，可顯著提高成活率。目前，北美香柏的扦插研究中激素處理多采用低濃度浸泡法，缺少對激素種類、激素質(zhì)量濃度、激素作用時間3因子組合生根效果的篩選，這也可能是導(dǎo)致北美香柏扦插繁殖進(jìn)展緩慢的原因之一[4-5]。
植物扦插繁殖技術(shù)會受到生根機(jī)制理論的制約，因此對扦插生根機(jī)制的深入研究才能更快地提高北美香柏扦插生根率。植物生根是集物質(zhì)代謝、能量代謝、形態(tài)建立為一體的多向發(fā)育過程。已有大量研究表明，根原基的發(fā)生伴隨著氧化酶活性的變化。過氧化物酶（POD）參與生長素（IAA）、酚類的氧化分解以及細(xì)胞壁木質(zhì)素合成等生理過程[6-8]。有研究發(fā)現(xiàn)，生根能力強(qiáng)的葡萄Ramsey插穗POD活性也較高[9]。吲哚乙酸氧化酶（IAAO）通常被認(rèn)為是POD的同源異構(gòu)體，其主要功能是氧化脫羧IAA[10]。Güne研究發(fā)現(xiàn)，在酚類化合物存在時，IAA氧化產(chǎn)物可促進(jìn)根原基的形成[11]。Husen發(fā)現(xiàn)，激素處理插穗IAAO活性顯著高于未經(jīng)激素處理插穗[12]。多酚氧化酶（PPO）是一種廣泛分布植物中、催化酚氧化的核編碼含銅酶，它直接調(diào)節(jié)酚類的合成來影響細(xì)胞的分裂、分化以及根原基的發(fā)育[13-15]。在葡萄、山茶的不定根誘導(dǎo)期，PPO活性有上升趨勢[13-14]。易生根的波斯胡桃 Sunland 在不定根發(fā)育過程中，顯示較高的PPO活性[15]。
本研究采用不同激素處理的正交試驗(yàn)設(shè)計，以期找到提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的最優(yōu)組合方案。通過測定清水處理和最優(yōu)組合處理插穗生根不同時期POD、IAAO、PPO活性，分析其變化規(guī)律，并進(jìn)行對比分析，從而研究北美香柏扦插生根機(jī)制。
1材料和方法
1.1材料及處理
2015年3月8日于湖南省湘西州森林生態(tài)研究試驗(yàn)站北美香柏實(shí)驗(yàn)基地采集2年生北美香柏Green Giant母樹上的半木質(zhì)化、8～10 cm插穗。采集完成后，將插穗基部靠齊，并用細(xì)繩系成捆狀，基部朝下放入盛有少量清水的塑料袋中，并置于陰暗處保存。選用V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1作基質(zhì)，扦插前使用代森鋅可濕性粉劑與基質(zhì)土壤混合，加薄膜覆蓋2～3 d。扦插當(dāng)天，將基質(zhì)裝入5 cm×6 cm×7 cm無紡布棉袋中，并置于20孔穴盤上。插前，保留3～4張幼嫩葉芽，剪去基部老葉，并用皮筋包扎成20株/捆。使用激素溶液處理插穗時，注意確保插穗基部以下1 cm處完全浸入溶液中，使用秒表準(zhǔn)確記錄處理時間，處理完畢后，將插穗置于濾紙上晾干，隨后將其輕輕插入基質(zhì)中。基質(zhì)土壤購自長沙市紅星花卉市場，植物激素購自Sigma試劑公司，扦插基地設(shè)在中南林業(yè)科技大學(xué)西苑苗圃溫室大棚中。
1.2試驗(yàn)設(shè)計
扦插材料為半木質(zhì)化的北美香柏Green Giant插穗，在前期大量單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行激素種類、激素濃度、作用時間的3因素3水平扦插正交試驗(yàn)，共有9種組合處理，每組扦插20株插穗，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，共扦插540株插穗，扦插基質(zhì)為泥炭土、河沙，配方為V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1，具體方案見表1。以6 g/L K-IBA處理15 s（正交試驗(yàn)最佳組合），并以清水處理作對照，插后每隔12 d，對扦插材料進(jìn)行采集，以測定氧化酶活性。
1.3插后管理
光照管理：采用帶有遮陽的塑料棚覆蓋的沙床，扦插后，每天10：00覆蓋遮陽網(wǎng)，17：00揭開。水分管理：扦插當(dāng)天，立即對插床灌1次透水，在插床上方安裝噴霧設(shè)施，噴霧頻率為2～3次/d。夏季高溫時期，及時打開棚內(nèi)風(fēng)機(jī)、濕簾，使插床及周圍環(huán)境濕度保持在85%以上，溫度控制在18～27 ℃。
姚銳+王義強(qiáng) 譚益民 黃瑞春 米小琴
摘要：為了研究提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的方法及氧化酶活性對其生根的影響，以半木質(zhì)化北美香柏Green Giant插穗為材料，使用激素ABT生根粉、K-IBA（3-吲哚丁酸鉀鹽）、K-NAA（萘乙酸鉀鹽）進(jìn)行處理，激素質(zhì)量濃度分別設(shè)置為2、6、10 g/L，處理時間分別為5、15、25 s，采用正交試驗(yàn)設(shè)計，尋求插穗最優(yōu)生根組合。使用6 g/L K-IBA處理Green Giant插穗15 s，以清水處理作對照，研究不定根形成過程中過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的動態(tài)變化。扦插繁殖正交試驗(yàn)結(jié)果表明，6 g/L K-IBA處理插穗5 s，其生根率高達(dá)91.67%，平均生根數(shù)為17.53條，平均根長達(dá)到5.01 cm；正交試驗(yàn)極差分析及多重比較結(jié)果表明，6 g/L K-IBA [JP2]處理插穗15 s為北美香柏扦插生根最優(yōu)組合方案。生根過程中氧化酶活性變化分析結(jié)果表明，在POD、PPO活性峰值和IAAO活性谷值時期，伴隨不定根起始，說明高活性的POD、PPO和低活性的IAAO共同促進(jìn)了不定根的形成。[JP]
關(guān)鍵詞：北美香柏；扦插；生根；氧化酶活性；3-吲哚丁酸鉀鹽（K-IBA）；萘乙酸鉀鹽（K-NAA）
中圖分類號： S723.1+32文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A
文章編號：1002-1302（2017）11-0097-05[HS）][HT9.SS]
北美香柏，別稱北部白雪松、側(cè)柏，其枝葉分布緊湊，樹冠尖而狹窄，樹高5～15 m，是一種主產(chǎn)于美國北部地區(qū)的針葉樹種。現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)研究表明，北美香柏乙醇提取物具有抗真菌、抗呼吸道合胞體病毒、抗癌細(xì)胞增殖、抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移、提高人體免疫力等多種藥理活性[1]。此外，北美香柏材質(zhì)密度低，穩(wěn)定性強(qiáng)，耐腐蝕，抗白蟻，是制作家具、木瓦、柵欄、橋梁的上等材料[2]。北美香柏因其潛在的巨大的藥用價值和經(jīng)濟(jì)價值而受到各界人士的青睞，據(jù)林業(yè)調(diào)查統(tǒng)計，近年來，僅在北美安大略湖、新西蘭等地，北美香柏年均采伐量就高達(dá)350 000 m3[3]。面對北美香柏種質(zhì)資源日漸匱乏的緊迫局勢，提高北美香柏繁殖率尤為重要。
既能保持北美香柏優(yōu)良遺傳特性，又能縮短育苗周期的扦插技術(shù)是快速提高北美香柏繁殖率的首選途徑。扦插成活率主要由生根率決定，而外源施加植物激素是快速提高生根率的常用手段。關(guān)于植物激素在北美香柏扦插育苗上的應(yīng)用，研究者做過相關(guān)試驗(yàn)，表明恰當(dāng)種類激素和適宜的用量，可顯著提高成活率。目前，北美香柏的扦插研究中激素處理多采用低濃度浸泡法，缺少對激素種類、激素質(zhì)量濃度、激素作用時間3因子組合生根效果的篩選，這也可能是導(dǎo)致北美香柏扦插繁殖進(jìn)展緩慢的原因之一[4-5]。
植物扦插繁殖技術(shù)會受到生根機(jī)制理論的制約，因此對扦插生根機(jī)制的深入研究才能更快地提高北美香柏扦插生根率。植物生根是集物質(zhì)代謝、能量代謝、形態(tài)建立為一體的多向發(fā)育過程。已有大量研究表明，根原基的發(fā)生伴隨著氧化酶活性的變化。過氧化物酶（POD）參與生長素（IAA）、酚類的氧化分解以及細(xì)胞壁木質(zhì)素合成等生理過程[6-8]。有研究發(fā)現(xiàn)，生根能力強(qiáng)的葡萄Ramsey插穗POD活性也較高[9]。吲哚乙酸氧化酶（IAAO）通常被認(rèn)為是POD的同源異構(gòu)體，其主要功能是氧化脫羧IAA[10]。Güne研究發(fā)現(xiàn)，在酚類化合物存在時，IAA氧化產(chǎn)物可促進(jìn)根原基的形成[11]。Husen發(fā)現(xiàn)，激素處理插穗IAAO活性顯著高于未經(jīng)激素處理插穗[12]。多酚氧化酶（PPO）是一種廣泛分布植物中、催化酚氧化的核編碼含銅酶，它直接調(diào)節(jié)酚類的合成來影響細(xì)胞的分裂、分化以及根原基的發(fā)育[13-15]。在葡萄、山茶的不定根誘導(dǎo)期，PPO活性有上升趨勢[13-14]。易生根的波斯胡桃 Sunland 在不定根發(fā)育過程中，顯示較高的PPO活性[15]。
本研究采用不同激素處理的正交試驗(yàn)設(shè)計，以期找到提高北美香柏Green Giant扦插生根效果的最優(yōu)組合方案。通過測定清水處理和最優(yōu)組合處理插穗生根不同時期POD、IAAO、PPO活性，分析其變化規(guī)律，并進(jìn)行對比分析，從而研究北美香柏扦插生根機(jī)制。
1材料和方法
1.1材料及處理
2015年3月8日于湖南省湘西州森林生態(tài)研究試驗(yàn)站北美香柏實(shí)驗(yàn)基地采集2年生北美香柏Green Giant母樹上的半木質(zhì)化、8～10 cm插穗。采集完成后，將插穗基部靠齊，并用細(xì)繩系成捆狀，基部朝下放入盛有少量清水的塑料袋中，并置于陰暗處保存。選用V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1作基質(zhì)，扦插前使用代森鋅可濕性粉劑與基質(zhì)土壤混合，加薄膜覆蓋2～3 d。扦插當(dāng)天，將基質(zhì)裝入5 cm×6 cm×7 cm無紡布棉袋中，并置于20孔穴盤上。插前，保留3～4張幼嫩葉芽，剪去基部老葉，并用皮筋包扎成20株/捆。使用激素溶液處理插穗時，注意確保插穗基部以下1 cm處完全浸入溶液中，使用秒表準(zhǔn)確記錄處理時間，處理完畢后，將插穗置于濾紙上晾干，隨后將其輕輕插入基質(zhì)中。基質(zhì)土壤購自長沙市紅星花卉市場，植物激素購自Sigma試劑公司，扦插基地設(shè)在中南林業(yè)科技大學(xué)西苑苗圃溫室大棚中。
1.2試驗(yàn)設(shè)計
扦插材料為半木質(zhì)化的北美香柏Green Giant插穗，在前期大量單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行激素種類、激素濃度、作用時間的3因素3水平扦插正交試驗(yàn)，共有9種組合處理，每組扦插20株插穗，進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，共扦插540株插穗，扦插基質(zhì)為泥炭土、河沙，配方為V泥炭土 ∶[KG-*3]V河沙=1 ∶[KG-*3]1，具體方案見表1。以6 g/L K-IBA處理15 s（正交試驗(yàn)最佳組合），并以清水處理作對照，插后每隔12 d，對扦插材料進(jìn)行采集，以測定氧化酶活性。
1.3插后管理
光照管理：采用帶有遮陽的塑料棚覆蓋的沙床，扦插后，每天10：00覆蓋遮陽網(wǎng)，17：00揭開。水分管理：扦插當(dāng)天，立即對插床灌1次透水，在插床上方安裝噴霧設(shè)施，噴霧頻率為2～3次/d。夏季高溫時期，及時打開棚內(nèi)風(fēng)機(jī)、濕簾，使插床及周圍環(huán)境濕度保持在85%以上，溫度控制在18～27 ℃。
