張曉蕊 董春娟 尚慶茂

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

茄果類(lèi)蔬菜包括番茄（Solanum lycopersicumL.）、辣椒（Capsicum annuumL.）和茄子（Solanum melongenaL.），是世界性主栽蔬菜種類(lèi)。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，2019 年全球番茄、辣椒、茄子栽培面積分別達(dá)611.7 萬(wàn)hm2、456.6 萬(wàn)hm2、263.1 萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量分別達(dá)24 363.5 萬(wàn)t、6 161.5 萬(wàn)t、9 078.9 萬(wàn)t（www.fao.org）。扦插育苗常用于茄果類(lèi)蔬菜的快繁、嫁接、種質(zhì)資源保存等（王娜 等，2008；李文甲和羅愛(ài)華，2014；張煥欣 等，2017a；陳昊 等，2018），而不定根（adventitious root，AR）的形成是扦插成功的關(guān)鍵。

不定根發(fā)生于植物非根組織，能夠增加根系吸收面積，提高水分和養(yǎng)分吸收能力，增強(qiáng)植株抗逆性（Vidoz et al.，2010；Calvo-Polanco et al.，2012；da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016）。不定根發(fā)生可分為3 個(gè)階段：①誘導(dǎo)期。不定根起源細(xì)胞感知內(nèi)外信號(hào)，進(jìn)行重新編程，為分生組織形成做準(zhǔn)備（de Klerk et al.，1999；Ahkami et al.，2009）。② 啟動(dòng)期。分生組織形成，不定根起源細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂和增殖（de Klerk et al.，1999；Taramino et al.，2007）。③表達(dá)期。不定根原基中形成維管系統(tǒng)，與鄰近的維管束相連接，根原基突破表皮層并繼續(xù)伸長(zhǎng)，不定根突破表皮伴隨著莖表皮細(xì)胞的程序性死亡（Steffens &Sauter，2005；Li et al.，2009；Steffens et al.，2012；Pacurar et al.，2014）。

植物內(nèi)在遺傳特性、植株生理狀態(tài)和扦插環(huán)境等均顯著影響不定根的發(fā)生（da Costa et al.，2013；董春娟 等，2016），其中不同苗齡的扦插植株因其生理狀態(tài)不同而影響生根。對(duì)14、18、22 d苗齡的豌豆植株進(jìn)行扦插，發(fā)現(xiàn)隨著苗齡的增加，豌豆插條下胚軸生根率及不定根數(shù)量都顯著下降（Rasmussen et al.，2015）；在綠豆下胚軸插條中，7 d 苗齡的插條形成不定根數(shù)量多于5 d 及9 d 苗齡（黃愛(ài)霞，2004）；油松2 周齡下胚軸插條生根率及最長(zhǎng)根長(zhǎng)顯著大于6 周齡（張金娥和孔冬梅，2014）。

嫁接接穗的扦插再生可以提高嫁接殘株利用效率、縮短育苗時(shí)間，嫁接是茄果類(lèi)蔬菜常用的育苗方式，減小嫁接苗齡可以縮短育苗時(shí)間，提高產(chǎn)出率，因此研究不同苗齡植株扦插生根情況具有實(shí)踐意義。本試驗(yàn)以番茄、辣椒和茄子為試材，分析2葉1 心、3 葉1 心、4 葉1 心扦插苗莖基不定根發(fā)生數(shù)、總長(zhǎng)度和生根區(qū)域等變化動(dòng)態(tài)，旨在為茄果類(lèi)蔬菜扦插育苗提供參考。

1 材料與方法

1.1 幼苗培養(yǎng)

供試番茄品種中雜302，辣椒品種中椒6 號(hào)，茄子品種園雜471，均來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所。播種前室溫浸種6 h，5% NaClO 消毒10 min，用蒸餾水沖淋5 次，28 ℃恒溫催芽。選取萌發(fā)一致的種子，播于填裝草炭∶蛭石∶珍珠巖為3V∶1V∶1V混配基質(zhì)的72 孔穴盤(pán)，置于玻璃溫室自然溫、光、濕環(huán)境條件下生長(zhǎng)，期間梯度灌溉含N 50～200 mg · L-1花多多20-20-20-TE（上海永通化工有限公司）肥料溶液。

1.2 扦插處理

番茄、辣椒、茄子幼苗分別培養(yǎng)至2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心期分批進(jìn)行扦插處理。剔除弱苗和畸形苗，選取生長(zhǎng)一致的幼苗，在莖基部平切，扦插至內(nèi)盛液面高度20 mm 去離子水的亞克力塑料盒，塑料盒規(guī)格：長(zhǎng) × 寬 × 高=213 mm ×152 mm × 30 mm，外表面用錫紙包裹避光，扦插深度15 mm。然后置于智能人工氣候箱（PRX-450D，寧波賽福實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），26 ℃恒溫，光照強(qiáng)度50 μmol · m-2· s-1，10 h 光周期，空氣相對(duì)濕度85%～90%。每日定時(shí)補(bǔ)充去離子水，保持液面高度20 mm。

1.3 不定根觀測(cè)

番茄、辣椒、茄子不定根始現(xiàn)至扦插后240 h，每隔24 h 取樣測(cè)定不定根發(fā)生相關(guān)指標(biāo)。3 次重復(fù)，每重復(fù)8 株。采用計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)≥0.5 mm 根長(zhǎng)的不定根數(shù)，植物根系分析儀（LA-S 型，杭州萬(wàn)深檢測(cè)科技有限公司）測(cè)定不定根總長(zhǎng)度，游標(biāo)卡尺測(cè)量生根區(qū)長(zhǎng)度（下胚軸基部至不定根發(fā)生頂端距離）。

平均根長(zhǎng)=不定根總長(zhǎng)度/不定根數(shù)

不定根密度=不定根數(shù)/生根區(qū)長(zhǎng)度

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)結(jié)果采用3 次獨(dú)立生物學(xué)重復(fù)的平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，采用Microsoft Excel 2016 和Origin 2017 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用Origin 2017軟件進(jìn)行線性擬合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茄果類(lèi)蔬菜扦插苗莖基不定根發(fā)生時(shí)間和數(shù)量

圖1 為番茄、辣椒、茄子扦插苗莖基不定根發(fā)生情況。如圖2 所示，無(wú)論不定根發(fā)生時(shí)間或數(shù)量，番茄均明顯優(yōu)于辣椒和茄子。番茄扦插苗比辣椒、茄子扦插苗不定根發(fā)生時(shí)間提早約48 h，扦插后192 h，4 葉1 心番茄、辣椒、茄子扦插苗不定根數(shù)量分別為16、8、4 條。此外，茄果類(lèi)蔬菜扦插苗不定根發(fā)生還受苗齡的影響，番茄3 葉1 心扦插苗的不定根數(shù)量約是2 葉1 心、4 葉1 心扦插苗的2倍，辣椒4 葉1 心扦插苗不定根數(shù)量最多，茄子3葉1 心扦插苗不定根數(shù)量最多；茄子4 葉1 心扦插苗不定根發(fā)生時(shí)間比2 葉1 心、3 葉1 心扦插苗延后24 h 左右。由此可見(jiàn)，與辣椒和茄子相比，番茄扦插苗莖基不定根發(fā)生最早、數(shù)量最多；苗齡對(duì)番茄、辣椒扦插苗莖基不定根發(fā)生時(shí)間沒(méi)有影響，苗齡增大延遲茄子扦插苗不定根的發(fā)生。

2.2 茄果類(lèi)蔬菜扦插苗莖基不定根發(fā)生總長(zhǎng)度

如圖3 所示，茄果類(lèi)蔬菜扦插苗不定根總長(zhǎng)度與扦插時(shí)間呈顯著正相關(guān)關(guān)系。以y表示不定根總長(zhǎng)度，x表示扦插后小時(shí)數(shù)，番茄2 葉1 心、3 葉1心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=1.430 4x-108.071 4，R2=0.994 6；y=1.044 2x-15.495 5，R2=0.867；y=0.659 1x-44.941 1，R2=0.986 3。辣椒2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=0.502 2x-52.994 0，R2=0.958 5；y=0.351 3x-30.397 5，R2=0.967 0；y=0.241 6x-27.715 7，R2=0.986 5。茄 子2 葉1 心、3 葉1 心和4 葉1 心扦插，相關(guān)方程分別為y=1.169 1x-129.555 4，R2=0.983 1；y=0.539 8x-66.939 6，R2=0.898 2；y=0.258 7x-43.372 7，R2=0.954 2。番茄、辣椒、茄子均為2 葉1 心扦插苗不定根總長(zhǎng)度增加最快，苗齡越大，不定根總長(zhǎng)度增加越慢；同一苗齡不定根總長(zhǎng)度增加速率為番茄＞茄子＞辣椒。從苗齡來(lái)看，不定根總長(zhǎng)度番茄3 葉1 心扦插苗最長(zhǎng)，茄子和辣椒均為2 葉1 心扦插苗最長(zhǎng)。

2.3 茄果類(lèi)蔬菜扦插苗莖基生根區(qū)長(zhǎng)度

如圖4 所示，3 個(gè)苗齡茄果類(lèi)蔬菜生根區(qū)長(zhǎng)度均為番茄＞辣椒＞茄子，以3 葉1 心扦插后240 h為例，番茄扦插苗生根區(qū)長(zhǎng)度分別為辣椒、茄子的2.92 倍和11.34 倍。從苗齡來(lái)看，番茄和辣椒扦插苗生根區(qū)長(zhǎng)度為4 葉1 心＞3 葉1 心＞2 葉1 心，表明扦插苗的苗齡越大，生根區(qū)越大；反之，生根范圍向莖基部集中。

2.4 茄果類(lèi)蔬菜扦插苗莖基不定根平均長(zhǎng)度和生根區(qū)不定根密度

如圖5、6 所示，茄果類(lèi)蔬菜不定根平均長(zhǎng)度隨扦插時(shí)間呈增加趨勢(shì)，且與不定根總長(zhǎng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)相似，說(shuō)明不定根伸長(zhǎng)遠(yuǎn)大于不定根數(shù)量的增加；生根區(qū)不定根密度因蔬菜種類(lèi)表現(xiàn)出較大的差異，茄子生根區(qū)不定根密度隨扦插時(shí)間明顯增加，而番茄、辣椒的增幅則相對(duì)平緩，說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)茄子不定根發(fā)生數(shù)量高于生根區(qū)延展，番茄、辣椒不定根發(fā)生數(shù)量與生根區(qū)延展幾乎同步進(jìn)行。

3 結(jié)論與討論

不定根數(shù)量、長(zhǎng)度和生根區(qū)域是衡量扦插苗不定根發(fā)生的標(biāo)志。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)茄果類(lèi)蔬菜扦插苗不定根發(fā)生數(shù)量、不定根總長(zhǎng)度和生根區(qū)長(zhǎng)度隨扦插時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，然而，3 種茄果類(lèi)蔬菜不定根發(fā)生又表現(xiàn)出明顯差異，番茄扦插苗不定根發(fā)生時(shí)間、數(shù)量和總長(zhǎng)度明顯優(yōu)于辣椒和茄子。

茄果類(lèi)蔬菜不定根發(fā)生時(shí)間、數(shù)量和長(zhǎng)度與苗齡有關(guān)。苗齡越小，不定根數(shù)量越少、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越易于誘導(dǎo)生根。這與其他物種中的研究結(jié)果是一致的，如擬南芥12 d 苗齡較26 d 苗齡植株下胚軸扦插1 周內(nèi)更易生成不定根（Díaz-Sala et al.，2002）；對(duì)豌豆的研究發(fā)現(xiàn)，不定根形成的抑制與植株從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變有關(guān)，隨著豌豆幼苗從營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)到成花狀態(tài)的發(fā)育，不定根的形成逐漸減少（Rasmussen et al.，2015）。此外，苗齡越小，生根區(qū)部位越向基部集中。這可能與下胚軸徑向結(jié)構(gòu)變化或生根前后的物質(zhì)分配有關(guān)，可進(jìn)一步研究。以這些規(guī)律為依據(jù)，生產(chǎn)上若應(yīng)用扦插進(jìn)行無(wú)性繁殖或嫁接接穗再生，則應(yīng)在達(dá)到所需機(jī)械強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡量選擇苗齡較小的時(shí)期；若要通過(guò)誘導(dǎo)不定根達(dá)到加強(qiáng)根系的目的，則應(yīng)在苗齡稍大之后進(jìn)行。

苗齡不同，莖組織發(fā)育程度和內(nèi)在物質(zhì)含量不同，苗齡增大導(dǎo)致的生根能力降低與扦插植株組織結(jié)構(gòu)相關(guān)。研究表明，在冬青扦插中，破壞厚壁組織束有助于生根（Edwards &Thomas，1980）。與幼嫩植株插條相比，成年插條纖維增多，可能阻礙某些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)激素、信號(hào)分子、機(jī)械損傷等刺激的敏感性降低（White &Lovell，1984）。另外，隨著苗齡增大，扦插植株積累的內(nèi)含物質(zhì)如碳水化合物等含量增加（黃開(kāi)勇，2016），為不定根原基細(xì)胞分裂過(guò)程提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和能量供應(yīng)。不定根的發(fā)生涉及到細(xì)胞潛在分裂能力、細(xì)胞物質(zhì)和能量代謝以及對(duì)內(nèi)外信號(hào)的響應(yīng)（Bellini et al.，2014；董春娟 等，2016；張煥欣 等，2017b），因此扦插植株不定根的發(fā)生需綜合考慮組織木質(zhì)化和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累等多方面因素。至于苗齡如何影響到不定根的發(fā)生，哪個(gè)因素在哪個(gè)時(shí)間位點(diǎn)占主導(dǎo)作用，目前尚不明確，有待進(jìn)一步研究。