王小玲，趙 忠 ，高 柱

(1.江西省科學(xué)院 生物資源研究所，江西 南昌 330029;2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 西部環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室，陜西 楊凌 712100)

用生長健壯和成熟度高的插穗進行扦插比生長較弱和成熟度低的插穗容易生根，這與插條內(nèi)積累的營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)［1］。插條不定根的形成過程需要消耗體內(nèi)儲藏的大量營養(yǎng)物質(zhì)。碳水化合物和氮素化合物既是插穗不定根形成和生長所不可缺少的，也是在不定根形成之前維持其生命活動的重要能源。導(dǎo)致有些植物或未成熟的枝條生根困難的原因正是插穗組織內(nèi)碳水化合物儲藏不足［2］，碳水化合物能夠相互轉(zhuǎn)化和再利用的主要形式是可溶性糖，插穗內(nèi)可溶性糖含量直接反映了體內(nèi)能量物質(zhì)的供給與轉(zhuǎn)化情況。

四倍體刺槐具有較強的適應(yīng)性、廣泛的用途及較快的生長速度，被譽為西北地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的優(yōu)良樹種，將成為普通刺槐的替代品種。四倍體刺槐屬于扦插難生根樹種，國內(nèi)雖已有報道解決了扦插成活率低的問題［3－5］，但由于缺乏對插條不定根發(fā)生調(diào)控機理的研究，其快速育苗技術(shù)仍不成熟。為此，本課題組在四倍體刺槐生根過程中插穗氧化酶活性［6］和內(nèi)源激素含量［7］變化研究的基礎(chǔ)上，進一步分析了插穗可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、淀粉、總氮含量消長及其相互比例動態(tài)變化規(guī)律，以期為四倍體刺槐扦插生根的化學(xué)調(diào)控提供參考依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地點設(shè)在陜西楊凌的西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院教學(xué)試驗苗圃，該圃地位于108°07'E，34°12'N。最高海拔530.1 m，最低海拔403.2 m。年均積溫4 811 ℃，年均氣溫12.9 ℃，極端最低氣溫 －19.4 ℃，極端最高氣溫42 ℃。年均降水量660 mm，無霜期220 d 以上，年均日照時數(shù)2 163.8 h，年均輻射總量114.8 kJ/m2，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

四倍體刺槐硬枝扦插，從3 a 生母樹剪取當(dāng)年生枝條制穗，插穗直徑為10 ～12 mm，長度為12 ～15 cm，剪好的插穗50 根為一捆捆扎。先用5 g/L 多菌靈溶液浸泡3 min，然后用IBA1 000 mg/L 溶液浸泡6 h 后，分3 個小區(qū)扦插。扦插深度8 cm，密度400 根/m2。IBA 溶液處理前隨機取5 根插穗，為第0 天樣品;扦插后，第 15，20，25，30，35 天分別取樣。

四倍體刺槐嫩枝扦插，從3 a 生母樹剪取當(dāng)年生半木質(zhì)化嫩枝插條制穗，每個插穗頂端留一對復(fù)葉，每個復(fù)葉留兩片單葉，插穗直徑為8 ～10 mm，長度為10 ～12 cm，剪好的插穗30 根為一捆捆扎。先用5 g/L 多菌靈溶液浸泡3 min，然后用IBA1 400 mg/L 溶液浸泡4 h 后，分3 個小區(qū)扦插。扦插深度5 cm，密度以兩插穗葉片不重疊為原則。IBA 溶液處理前隨機取5 根插穗，為第0 天樣品;扦插后，第5，10，15，20，25 天分別取樣。

以上試驗，均以清水浸泡四倍體刺槐硬枝和嫩枝插穗基部為對照(CK)。浸泡和取樣時間與IBA溶液處理的插穗相同。扦插后，在規(guī)定的取樣時間，每次每區(qū)隨機抽取9 根插穗，清水沖洗干凈，迅速剝?nèi)〔逅牖? cm 范圍內(nèi)的皮層，混合后分為3 組，液氮冷凍后于超低溫冰箱保存。

2.2 測定方法

(1)可溶性蛋白質(zhì)測定:采用考馬斯亮藍 G －250 染色法(Coomassie brilliant blue G －250)，于595 nm 測定其吸光值，單位:mg/g。

(2)可溶性糖和淀粉測定:采用蒽酮比色法，于620 nm 測定其吸光值，單位:mg/g。

(3)植物總氮測定:采用GB 7886—87 中的蒸餾法，全自動凱氏定氮儀測總氮含量，單位:%。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 和SPSS 16.0 統(tǒng)計分析軟件系統(tǒng)進行處理分析。

圖1 四倍體刺槐硬枝插條可溶性蛋白含量變化Fig.1 Changes of soluble protein content on hardwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

圖2 四倍體刺槐嫩枝插條可溶性蛋白含量變化Fig.2 Changes of soluble protein content on softwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

3 結(jié)果與分析

3.1 四倍體刺槐插條可溶性蛋白含量變化

四倍體刺槐硬枝扦插(圖1)，經(jīng)IBA 處理的插穗可溶性蛋白含量第0—20 天從22.70 mg/g 下降至17.32 mg/g，第20 天后開始緩慢上升，并在第30 天時達到了高峰27.61 mg/g，之后又緩慢下降。對照插穗可溶性蛋白含量扦插后持續(xù)下降，其中第0—20 天可溶性蛋白含量下降速度沒有IBA 處理明顯，僅從 22.70 mg/g 下降至 19.54 mg/g;第 20—35 天可溶性蛋白含量從 19.54 mg/g 急劇下降至 9.20 mg/g。方差分析表明，經(jīng)IBA 處理的硬枝插穗可溶性蛋白含量隨生根進程呈顯著上升趨勢(F=5.266，P=0.044 7)。說明生長調(diào)節(jié)物質(zhì)IBA 對四倍體刺槐硬枝插穗的促根作用與可溶性蛋白含量顯著相關(guān)。

四倍體刺槐嫩枝扦插(圖2)，經(jīng)IBA 處理的插穗可溶性蛋白含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢;扦插后第0—10 天，可溶性蛋白含量從13.54 mg/g 減少至9.17 mg/g;第10—25 天，可溶性蛋白含量迅速增加。對照插穗可溶性蛋白含量變化趨勢與硬枝扦插對照插穗可溶性蛋白含量的變化趨勢相同，即為逐漸降低。方差分析顯示，IBA 處理的嫩枝插穗與對照可溶性蛋白含量的差異不顯著。表明生長調(diào)節(jié)劑IBA 對四倍體刺槐嫩枝插穗可溶性蛋白含量的影響小于硬枝。

圖3 四倍體刺槐硬枝插條可溶性糖含量變化Fig.3 Changes of soluble sugar content on hardwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

圖4 四倍體刺槐嫩枝插條可溶性糖含量變化Fig.4 Changes of soluble sugar content on softwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

3.2 四倍體刺槐插條可溶性糖含量變化

四倍體刺槐硬枝(圖3)和嫩枝(圖4)扦插，插穗可溶性糖含量都是先升高后降低;經(jīng)IBA 處理的插穗可溶性糖含量明顯高于對照，且扦插過程中可溶性糖含量達到高峰的時間較對照提前5 d。四倍體刺槐硬枝扦插(圖3)，經(jīng)IBA 處理的插穗可溶性糖含量在第0—15 天變化較小;第15—25 天可溶性糖含量急劇增加，由17.39 mg/g 增加到22.45 mg/g，第25 天時達到峰值，之后可溶性糖含量逐漸減少。對照插穗可溶性糖含量與IBA 處理的插穗變化趨勢基本相同，但對照插穗可溶性糖含量在扦插后第0—30 天緩慢增加，僅由15.15 mg/g 增加到17.51 mg/g，其峰值出現(xiàn)的時間推至第30 天，變化幅度小。扦插過程中，IBA 處理的硬枝插穗可溶性糖含量與對照之間差異水平極顯著(F= 10.538，P= 0.008 8)。

圖5 四倍體刺槐硬枝插條淀粉含量變化Fig.5 Changes of starch content on hardwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

圖6 四倍體刺槐嫩枝插條淀粉含量變化Fig.6 Changes of starch content on softwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

四倍體刺槐嫩枝扦插前，插穗可溶性糖含量僅為硬枝插穗的53.20%(圖4)。經(jīng)IBA 處理的嫩枝插穗可溶性糖含量在第15 天達到高峰，比扦插前增加了114.89%，實際觀察發(fā)現(xiàn)，此時期為不定根大量形成期。對照插穗可溶性糖含量則在第20 天達到高峰，比扦插前增加了51.99%。IBA 處理的嫩枝插穗可溶性糖含量與對照之間差異水平顯著(F= 5.714，P=0.037 9)。

3.3 四倍體刺槐插條淀粉含量變化

植物組織自身儲藏的淀粉只有轉(zhuǎn)化為總糖才可供植物生長利用，因此植物生長發(fā)育過程也是淀粉消耗的過程。四倍體刺槐硬枝(圖5)和嫩枝(圖6)扦插后，插穗組織內(nèi)儲藏的淀粉不斷轉(zhuǎn)化為生根所需的營養(yǎng)物質(zhì)，淀粉含量下降。不定根形成過程中，經(jīng)IBA 處理的硬枝插穗淀粉含量下降速度顯著大于對照(F=5.375，P= 0.042 9);經(jīng)IBA 處理的嫩枝插穗淀粉含量下降的速度雖然大于對照，但兩者之間差異不顯著。由此可見，扦插過程，生長調(diào)節(jié)劑IBA 對硬枝插穗淀粉含量的影響作用大于嫩枝插穗。

圖7 四倍體刺槐硬枝插條總氮含量變化Fig.7 Changes of total nitrogen content on hardwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

圖8 四倍體刺槐嫩枝插條總氮含量變化Fig.8 Changes of total nitrogen content on softwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia

3.4 四倍體刺槐插條植物總氮含量變化

四倍體刺槐硬枝扦插不定根發(fā)生過程中插穗植物總氮含量呈波浪式變化，變幅為2.76% ～3.09%(圖7);經(jīng)IBA 處理的硬枝插穗植物總氮含量略低于對照，兩處理間插穗植物總氮含量的變化差異不顯著。四倍體刺槐嫩枝扦插插穗植物總氮含量的變化情況較硬枝插穗略有不同(圖8)。嫩枝插穗植物總氮含量隨著生根進程呈現(xiàn)明顯下降趨勢;扦插第0—15 天，IBA 處理和對照插穗植物總氮含量從開始的1.84%分別下降至1.66%和1.68%，第15 天同時達到谷值，分別比扦插前降低了9.78%和8.70%;第15—25 天，插穗植物總氮含量略有上升，IBA 處理插穗植物總氮含量上升比較緩慢，此時IBA 處理和對照插穗植物總氮含量仍明顯低于扦插前插穗植物總氮含量。因此，四倍體刺槐扦插不定根發(fā)生過程中，插穗植物總氮含量低時促進生根。

圖9 四倍體刺槐硬枝插條C/N 比值變化Fig.9 Changes of C/N ratio on hardwood cuttings

圖10 四倍體刺槐嫩枝插條C/N 比值變化Fig.10 Changes of C/N ratio on softwood cuttings

3.5 四倍體刺槐插條C/N 比變化

有資料顯示，可用碳水化合物與總氮的比值(C/N 比)來表示扦插生根能力，C/N 比與生根率呈正相關(guān)。以上研究表明，可溶性糖是影響四倍體刺槐插條不定根發(fā)生的重要碳水化合物，于是本研究對不同時期四倍體刺槐插穗內(nèi)可溶性糖含量和植物總氮含量的比值進行了計算分析。

從計算結(jié)果可以看出，四倍體刺槐插條不定根發(fā)生過程中，無論硬枝(圖9)還是嫩枝(圖10)插穗，IBA 處理和對照插穗的C/N 比值和變化趨勢均與其插穗內(nèi)可溶性糖含量的變化趨勢相同，即插穗內(nèi)可溶性糖含量高，C/N 比值就高;插穗內(nèi)可溶性糖含量呈遞增趨勢，C/N 比也表現(xiàn)出遞增趨勢;反之亦然。

4 討論與結(jié)論

(1)可溶性蛋白雖然只占蛋白質(zhì)的一部分，但是植物不定根形成過程能吸收利用的主要是可溶性蛋白質(zhì)，它能夠構(gòu)成細胞膜系統(tǒng)，并發(fā)揮著運輸協(xié)調(diào)、免疫保護和控制生長分化等功能。本研究中，愈傷組織誘導(dǎo)過程插穗要進行細胞分裂，使DNA 快速復(fù)制，呼吸作用加強，消耗大量可溶性蛋白致使其含量下降;IBA 處理的插穗可溶性蛋白含量下降速度較對照明顯，可能是IBA 激活了薄壁細胞的分裂作用所致。不定根形成期，經(jīng)IBA 處理的硬枝插穗開始展葉，嫩枝插穗老葉脫落，新葉長出，光合作用增強，蛋白質(zhì)的合成和積累增加;另外，生長調(diào)節(jié)劑IBA 消除了對基因的抑制，促進mRNA 合成，進而轉(zhuǎn)錄、翻譯，合成蛋白質(zhì)［8］，蛋白質(zhì)含量增加，為細胞的生長提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。不定根表達期，IBA 處理的硬枝插穗可溶性蛋白含量逐漸下降，而嫩枝插穗仍然上升，表明硬枝插穗內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量較不定根表達所消耗的量要少，而嫩枝插穗內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量足以滿足不定根表達所消耗的量，這種差異性也可能是嫩枝扦插時，環(huán)境溫度高，光照強所致。此結(jié)果與大葉相思［9］、櫻桃［10］和李樹等［11］的研究結(jié)論一致。

(2)可溶性糖是插穗體內(nèi)碳水化合物相互利用的主要形式［12］，是插穗體內(nèi)能量儲藏和新陳代謝的基本物質(zhì)，其含量的變化與光合作用密切相關(guān)，其含量的高低對碳水化合物的合成、運輸和利用有重要的影響［13］。四倍體刺槐扦插愈傷組織誘導(dǎo)期，插穗經(jīng)剪切受傷后，呼吸作用增強，插穗內(nèi)儲藏的淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖的速度較消耗的速度大，可溶性糖含量增加。不定根形成期，插穗長出新葉，并自我調(diào)適，逐漸恢復(fù)光合能力，同化產(chǎn)物得以運輸和積累，可溶性糖含量繼續(xù)增加，直到達到高峰以滿足不定根的形成需要。大量新根產(chǎn)生后，促使插穗呼吸作用再次增強，可溶性糖的利用加快，淀粉轉(zhuǎn)化、光合作用合成和不定根從土壤中吸收可溶性糖的速度較呼吸作用和其它代謝活動消耗的速度小，插穗可溶性糖含量減少。四倍體刺槐插穗可溶性糖的這種變化趨勢，與徐麗萍［14］、姚國明［15］和王關(guān)林等［10］報道的不定根形成是可溶性糖的積累過程，不定根表達是可溶性糖的大量消耗過程的結(jié)論一致。另外，蒙椴［16］和馬尾松［17］扦插過程中，生長調(diào)節(jié)劑可顯著提高插穗內(nèi)可溶性糖含量，說明生長調(diào)節(jié)劑能明顯加快插穗基部可溶性糖的積累，促進不定根形成，也支持了本研究結(jié)果。

(3)淀粉含量屬于數(shù)量性狀，受遺傳基因和環(huán)境多因素控制［18］，適宜的生長溫度，有利于插穗體內(nèi)淀粉酶活力增強，加快儲藏淀粉向可溶性糖的轉(zhuǎn)化速度。四倍體刺槐扦插不定根形成過程中，經(jīng)IBA處理的插穗淀粉水解的速度較對照快，表明生長調(diào)節(jié)劑IBA 在扦插過程中能促使插穗淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化?？扇苄蕴鞘菍Σ逅氩欢ǜ陌l(fā)生起直接生理效應(yīng)的碳水化合物，淀粉只有轉(zhuǎn)化為可溶性糖才對不定根的形成起作用，因此插條內(nèi)淀粉含量越高，轉(zhuǎn)化成為可溶性糖就越低，生根率下降，這也是插穗內(nèi)淀粉含量與生根率呈負相關(guān)的原因所在。

(4)同碳水化合物一樣，氮素化合物也是不定根發(fā)育所不可缺少的營養(yǎng)物質(zhì)。插穗體內(nèi)植物總氮含量與生根率的關(guān)系有不同報道，有研究認為植物總氮含量與茶樹扦插生根關(guān)系不密切，而與含笑密切相關(guān)［8］。IBA 處理對四倍體刺槐插穗植物總氮含量的影響很小，與馬尾松［19］扦插研究結(jié)論一致。但也有研究認為植物總氮含量與白皮松扦插生根成正相關(guān)，說明植物總氮含量對扦插生根的影響較為復(fù)雜。因此，有關(guān)植物總氮含量與不定根形成的關(guān)系還有待于進一步研究。

(5)許多研究認為，插穗內(nèi)C/N 比值是衡量生根能力的良好指標，C/N 比值與其插穗生根率呈正相關(guān)，即不定根形成過程中，插穗C/N 比值越高，插穗生根力越強［19－20］。四倍體刺槐扦插也支持了此結(jié)論。然而，氮素化合物也是扦插生根所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，它不僅關(guān)系著根原基的形成，也促進地下和地上部分的生長。因此，并不是總氮含量無限低，C/N 比值無限高，生根能力就越好。設(shè)想是否需要一個最低的氮素臨界水平來滿足生根的需要，或者一個最高的氮素臨界水平來促進生根，如果低于或高于這一水平就抑制插條生根。

［1］李云，王宇，田硯亭，等.棗樹嫩枝扦插技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.河北林果研究，2000，15(4):373 －379.

［2］敖紅，王昆，陳一菱，等.長白落葉松插穗內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)及其對扦插生根的影響［J］.植物研究，2002，22(3):301－304.

［3］楊興芳，曹幫華，李壽冰，等.四倍體刺槐硬枝扦插技術(shù)研究［J］.山東林業(yè)科技，2007(2):50 －51.

［4］姚占春，樸明花，馬繼峰.飼料型四倍體刺槐嫩枝扦插試驗初報［J］.吉林林業(yè)科技，2007，63(6):5 －6.

［5］孟丙南，彭祚登，張中林，等.四倍體刺槐硬枝沙藏結(jié)合生長調(diào)節(jié)物質(zhì)處理扦插研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(8):85－88.

［6］王小玲，趙忠，權(quán)金娥，等.外源激素對四倍體刺槐硬枝扦插生根及其關(guān)聯(lián)酶活性的影響［J］.西北植物學(xué)報，2011，31(1):116 －122.

［7］Wang X L，Zhao Z.Seasonal variation in rooting of the cuttings from Tetraploid locust in relation to nutrients and endogenous plant hormones of the shoot［J］.Turk J Agric For，2012，36:257 － 266.

［8］田如英，丁貴杰.含笑扦插生根過程中生理生化物質(zhì)變化初探［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，47(10):1186 －1188.

［9］易敏，黃烈健，陳祖旭，等.大葉相思扦插繁殖技術(shù)研究［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，33(1):84 －89.

［10］王關(guān)林，吳海東，蘇冬霞，等.NAA、IBA 對櫻桃砧木插條的生理、生化代謝和生根的影響［J］.園藝學(xué)報，2005，32(4):691 －694.

［11］張義，韓詩曼.李樹嫩枝扦插生根過程的生理變化［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2009，15(21):136 －137.

［12］陳柔屹，程江，唐祈林，等.飼草玉米扦插繁殖技術(shù)初探［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(33):14479 －14481.

［13］宋柏權(quán)，劉麗君，董守坤，等.大豆不同碳代謝產(chǎn)物含量變化研究［J］.大豆科學(xué)，2009，28(4):654 －657.

［14］徐麗萍，上官新晨，喻方圓.秤錘樹嫩枝扦插過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，34(1):50－53.

［15］姚國明，何威，周為偉.豫楸1 號扦插生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化［J］.河南林業(yè)科學(xué)，2009，29(3):1 －3.

［16］王文鳳，李保會，張芹，等.IBA 處理對蒙椴嫩枝扦插的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，30(5):48 －50.

［17］劉玉民，劉亞敏，馬明，等.馬尾松扦插生根過程相關(guān)生理生化分析［J］.林業(yè)科學(xué)，2010，46(9):28 －33.

［18］曹昌林，董良利，宋旭東，等.氮磷鉀配施對高粱籽粒淀粉含量的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，5:68 －70.

［19］張忠微，石素霞，張彥廣，等.金露梅嫩枝插穗生根過程中營養(yǎng)物質(zhì)含量變化研究［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，31(4):56 －59.

［20］唐全，曹幫華，劉鳳，等.懸鈴木硬枝扦插年齡效應(yīng)及對a－NAA 處理的影響［J］.西南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2009，31(3):94 －99.