摘 要：【目的】研究不同光周期對刺槐無性系組培苗不定根發(fā)生的影響，分析不同光周期下根原基突出時間及不同階段根系的生長狀態(tài)和生理指標，探討其生根能力，篩選出促進刺槐生根的最適光周期。【方法】以4個二倍體刺槐無性系組培苗為材料，設置5種光周期處理，統(tǒng)計分析不同光周期下刺槐生根率及生理指標變化，并觀察根外部形態(tài)變化，同時每天取根基部制作石蠟切片，觀察根原基發(fā)生時間。【結果】1）解剖學觀察顯示，刺槐無性系組培苗生根過程分為3個時期：愈傷組織形成期（0～7 d）、不定根形成期（根原基誘導期）（7～10 d）、不定根伸長期（10 d后）。2）生根情況及解剖學觀察結果顯示，4個刺槐無性系中，D26-5①刺槐無性系根原基較早出現(xiàn)，同時生根能力最強，生根率為92%，且24 h/0 h光周期處理下根原基突出時間最早，生根率提高至97.8%。3）生根過程中，可溶性糖和葉綠素含量隨著光周期增加而上升，24 h/0 h光周期下含量最高。丙二醛含量呈現(xiàn)出下降—上升—下降的趨勢，脯氨酸含量呈先上升再下降的趨勢，兩者在24 h/0 h光周期處理下的含量都要小于16 h/8 h光周期，說明刺槐應對連續(xù)光照時可通過調(diào)節(jié)滲透物質(zhì)等方式適應環(huán)境的變化?！窘Y論】刺槐無性系組培苗不定根發(fā)生能力受光周期影響，在24 h/0 h光周期下根原基突出時間最早，生根能力最強。

關鍵詞：刺槐；光周期；不定根；石蠟切片

中圖分類號：S718.43 文獻標志碼：A 文章編號：1673-923X（2024）09-0018-11

基金項目：國家自然科學基金項目（31971675）；國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0600503）。

Effect of photoperiod treatment on rooting of tissue culture plantlets of Robinia pseudoacacia clonal

ZHANG Man1， WU Yue1， SUN Yuhan1， PENG Zuodeng1， ZHANG Shumin2， YU Lixin2， LI Yun1

（1.a. College of Biological Science and Technology； b. College of Forestry； c. National Key Laboratory of Forest Tree Genetics and Breeding； d. Robinia Engineering Research Center， National Forestry and Grassland Administration； e. National Engineering Research Center for Forest Breeding and Ecological Restoration， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China； 2. Pingquan State-owned Loess Liangzi Forest Farm， Pingquan 067500， Hebei， China）

Abstract：【Objective】The effect of different photoperiod on the occurrence of adventitious roots of black locust clones was studied， and the growth state and physiological indexes of roots at different stages under different photoperiod were analyzed， and the rooting ability was discussed to select the photoperiod that most promoted the rooting of black locust clones.【Method】Five photoperiodic treatments were applied to 4 diploid black locust clones. The rooting rate and physiological indexes of black locust were statistically analyzed under different photoperiodic conditions， and the morphological changes outside the roots were observed. At the same time， paraffin sections were taken from the base every day to observe the occurrence time of root primordia.【Result】1） Anatomical observations show that the rooting process of the tissue culture seedlings of black locust clones can be divided into three stages： callus formation stage （0-7 d）， adventitious root formation stage （root induction stage） （7-10 d）， adventitious root elongation stage （after 10 d）. 2） The results of rooting and anatomical observation showed that among the 4 black locust clones， the root primordia of D26-5① appeared earlier and had the strongest rooting ability （rooting rate was 92%）， and the root primordia protrusion time was the earliest under 24 h photoperiod treatment， and rooting rate increased to 97.8%. 3） During the rooting process， the contents of soluble sugar and chlorophyll increased with the increase of photoperiod， and the contents were the highest at 24 h photoperiod. The content of malondialdehyde （MDA） decreased， and the content of proline （PRO） increased first and then decreased， and the content of both of them was lower in 24 h photoperiod than in 16 h photoperiod. These results indicate that plants can resist environmental changes by adjusting osmotic substances in response to continuous light.【Conclusion】The ability of adventitious root generation is affected by photoperiod. The root primordium protrusion time is the earliest and the rooting ability is the strongest at 24 h photoperiod.

Keywords： Robinia pseudoacacia； photoperiod； adventitious root； paraffin section

刺槐Robinia pseudoacacia是豆科Leguminosae刺槐屬Robinia落葉喬木，原產(chǎn)于美國東部，于18世紀引入我國[1]。由于刺槐生長快、分布廣，對不同環(huán)境及氣候適應力強，是我國重要的速生造林樹種之一[2]。近年來選育出的大量優(yōu)良刺槐無性系對培育人工林起到重要作用，實際應用價值極高。但刺槐良種無性繁殖問題仍是限制其推廣應用的主要因素之一[3]。嫩枝扦插是刺槐常用的無性繁殖方法之一。以往的研究表明，不同林木無性系之間扦插時生根能力差異較大[4]，且刺槐扦插育苗時會受到插穗取材位置及木質(zhì)化程度的影響，導致成活率低[5]。植物組織培養(yǎng)技術不僅培育周期短、操作簡單，并能在短時間內(nèi)利用優(yōu)良無性材料培育出大量優(yōu)質(zhì)苗木[6]，為此研究優(yōu)良無性系組培育苗技術對實際生產(chǎn)意義重大。木本植物中，不定根形成能力是林木優(yōu)良無性系快速擴增的關鍵[7]。有研究表明，不同無性系生根能力差異較大，且受外界因素影響[8]。因此，研究優(yōu)良無性系不定根生根技術對刺槐擴繁具有極高的推廣意義。

光周期是影響植物生長發(fā)育的重要條件之一[9]，它不僅提供了必要的能量，還可以作為一種調(diào)節(jié)信號參與植物代謝并調(diào)控基因表達[10]。不同植物生根所需的最佳光照時長也有所不同[11]，因此合適的光周期是植物在組織培養(yǎng)中生根的重要因素。國內(nèi)外學者關于光周期促進植物生長方面的研究已有報道，Zaytseva等[12]研究發(fā)現(xiàn)延長光周期對黃瑪卡幼苗生長的速率具有促進作用。在針葉樹種中，24 h持續(xù)光照能使長葉冷杉的幼苗生長量增加[13]。這些研究表明增加光照時長有利于促進植株生長，不同樹種的最適宜光照時長也存在明顯差異，但關于同一樹種的不同無性系對光周期的需求是否一致以及光周期對刺槐的不定根發(fā)生影響的研究還少見報道。

雖然一定條件的光照對植物生長是有利的，但過量或過低的光7ddf4402664b4840ad046d4796ddf6e2照則會給植物帶來損傷[14]。已有研究表明，光周期通過影響植物體內(nèi)多項生理生化過程來決定植物的生態(tài)適應能力[15]。植物不定根發(fā)生與生長過程中與植物體內(nèi)的可溶性糖、氧化酶活性及脯氨酸、丙二醛等營養(yǎng)物質(zhì)有密切聯(lián)系[16]。為此，研究植物在不同光周期下生根機理變化是提高植物生根率的關鍵因素。

為了探究光周期對刺槐無性系不定根誘導能力的影響，本研究以實驗室保存的4個長勢良好、生長健壯的二倍體刺槐無性系組培苗作為試驗材料，在正常光周期下篩選出不定根誘導能力最強的無性系；之后對該刺槐無性系苗進行不同光周期處理，通過解剖學及生根狀況觀察其根原基發(fā)生時間并計算生根率；同時通過生理指標檢測進一步分析不同光周期對刺槐不定根誘導差異的原因，以期為刺槐組培苗快繁及促進優(yōu)良無性系林業(yè)發(fā)展提供理論和技術支撐。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

刺槐無性系組培苗P18、P28-15、D26-5①、M28-34均由北京林業(yè)大學生物科學與技術學院和國家林業(yè)和草原局刺槐工程技術研究中心選育提供，選擇生長健壯的刺槐組培苗進行繼代培養(yǎng)，用于后續(xù)不同光周期處理試驗。生根培養(yǎng)基配方為MS+IBA 0.3 mg/mL+蔗糖30 g/L+瓊脂 6 g/L，pH值為5.9，光照強度為12 000 lx，溫度為23～25 ℃。

1.2 試驗方法

1.2.1 光周期處理

以光照16 h/黑暗8 h（16 h/8 h）作為對照組，其余處理光周期為：光照8 h/黑暗16 h（8 h/16 h）、光照12 h/黑暗12 h（12 h/12 h）、光照20 h/黑暗4 h（20 h/4 h）、光照24 h/黑暗0 h（24 h/0 h）。本試驗在前期處理中發(fā)現(xiàn)，光照0 h/黑暗24 h以及光照4 h/黑暗20 h光周期處理下的4個刺槐無性系組培苗均表現(xiàn)出生長萎蔫、不生根的情況，故本試驗排除了這兩種光周期。

1.2.2 不定根觀察

選取4個生長狀況良好的刺槐無性系母株進行繼代培養(yǎng)，每個系號生根培養(yǎng)25瓶，每瓶2株，共50株。每天以光照16 h/黑暗8 h（16 h/8 h）光周期培養(yǎng)。從培養(yǎng)的第一天開始，每天對4個刺槐無性系的組培苗生根情況進行觀察，一直到不再有生根現(xiàn)象為止，統(tǒng)計其開始生根時間、每天生根數(shù)量，并進行統(tǒng)計分析。

1.2.3石蠟切片

從培養(yǎng)基上取出嫩梢或莖段，然后從其基部剪取1.0 cm小段，放于刷干凈的裝有FAA固定液（每100 mL溶液中含有：70%乙醇90 mL，冰乙酸5 mL，甲醛5 mL）的小瓶子中，蓋上膠皮蓋，然后將注射針頭插入膠皮蓋，對經(jīng)過固定的材料進行抽氣，然后經(jīng)過70%、85%、90%、95%和100%乙醇脫水，再將材料轉入二甲苯中，用石蠟將材料包埋，用轉動式切片機進行切片，橫切切片厚度為17 μm，縱切切片厚度為8 μm，材料經(jīng)過脫水、浸蠟、包埋、脫蠟復水、染色后制成永久切片。所用染色液為苯胺藍染色液。用Leica DMI 4000B顯微鏡觀察不定根的發(fā)育過程，并進行顯微拍照[17]。

1.2.4 最優(yōu)無性系的選擇

通過對16 h/8 h光周期培養(yǎng)下4個刺槐無性系的生根情況及解剖學觀察結果，判斷出其中生根率最高且根原基突出時間最早的系號為最優(yōu)無性系。

1.2.5 生理指標的測定

采用蒽酮比色法[18]測量植物可溶性糖含量，采用分光光度法[15]測量植物葉綠素含量，脯氨酸（PRO）活性、丙二醛（MDA）活性均采用試劑盒測定，試劑盒購于南京建成生物工程研究所有限公司，各指標測定均重復3次。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

光照處理后觀察各個光周期下刺槐組培苗的生根情況，調(diào)查統(tǒng)計每組光照處理下刺槐無性系組培苗的生根率，比較不同光照時間處理對刺槐無性系組培苗生根的影響情況。計算公式如下：

生根率=生根株數(shù)/總株數(shù)[19]。

利用Excel 2021軟件錄入試驗數(shù)據(jù)，使用GraphPad作圖軟件對數(shù)據(jù)進行圖表制作，利用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。對不同光周期條件下刺槐無性系組培苗生根率及各項生理指標進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 光照16 h/黑暗8 h處理下4個刺槐無性系組培苗生根情況觀察

2.1.1 光照16 h/黑暗8 h處理下不同刺槐無性系組培苗生根數(shù)量分析

觀察統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)4個刺槐無性系苗中，D26-5①在第8天開始生根，為最早生根的無性系，其余 3個系號比D26-5①無性系晚1～2 d生根，生根培養(yǎng)的第9—10天才開始有根部突出的跡象（圖1）。其中生根情況表現(xiàn)最好的是D26-5①無性系，第8—11天生根率增長速率最快，第10天生根率達到了50%。生根培養(yǎng)17 d完成生根，不再有新根生出，共46株生根，生根率最高可達92%。其次生根狀況較好的是P28-15無性系，第15天生根率達到了50%，其中9～15 d的生根率飆升，增幅高達9倍，之后生根速度減慢，第19天生根率只比第15天增長了36.67%，共計41株生根，生根率為82%。P18無性系第17天生根率達到了50%，共生根33株，生根率為72%。M28-34無性系第17天生根率達到了50%，整體增長幅度較為平緩，第13天之后生根速率明顯加快，第19天生根率比第13天提高了2.5倍，共生根31株，生根率為70%。

2.1.2 光照16 h/黑暗8 h處理下4個刺槐無性系組培苗生根過程基部表型觀察

刺槐繼代培養(yǎng)后，頂芽插穗基部外部形態(tài)發(fā)生了一系列的變化，主要表現(xiàn)為插穗基部切口愈傷組織形成、不定根形成以及不定根伸長等。刺槐頂芽插穗基部切口愈傷組織的形成和不定根的產(chǎn)生并非彼此獨立的過程，絕大部分不定根從愈傷組織上伸出。通過對4個刺槐無性系組培苗基部外部形態(tài)觀察，可將刺槐生根過程分為3個時期：愈傷組織形成期（0～7 d）、不定根形成期（根原基誘導期）（7～10 d）、不定根伸長期（10 d后）。繼代培養(yǎng)0～2 d，插穗基部發(fā)黑；2～4 d，插穗基部由黑變黃，繼代培養(yǎng)5 d左右，插穗切口處有小凸起生成，有少量白色或黃色愈傷組織產(chǎn)生；5～7 d，切口愈傷組織明顯突起，形成大團的愈傷組織，愈傷組織由黃色逐漸變色轉化成褐色，而稍早時期突起的褐色愈傷組織上有白色的幼小不定根生成；8 d左右，不定根突破表皮，開始伸長。本試驗發(fā)現(xiàn)在光照16 h/黑暗8 h處理下，D26-5①刺槐無性系最早在第5天生出愈傷組織（圖2）。

2.1.3 光照16 h/黑暗8 h處理下4個刺槐無性系組培苗生根解剖學觀察

從生根培養(yǎng)最初一直到生根結束的整個過程中，每天取一次樣。在對第0天大量的根部切片進行觀察后，未發(fā)現(xiàn)有潛在根原基出現(xiàn)，故認為刺槐莖段本身不存在潛伏根原基。通過對刺槐生根培養(yǎng)后不同時期的石蠟切片觀察（圖3）發(fā)現(xiàn)，不定根伴隨著基部愈傷組織生成，它的生根過程大致可以分為三個階段。

第一階段，愈傷組織的形成和發(fā)育時期。形成的愈傷組織最初為一團薄壁細胞，細胞個大，近圓形，排列疏松，細胞核不明顯。第二階段，根原基形成期。愈傷組織細胞數(shù)量不斷增加的同時，其內(nèi)部的一些細胞開始分化，細胞分化產(chǎn)生的分生組織不斷增多，與周圍的愈傷組織細胞有明顯的分界線，逐漸形成典型的根原基。第三階段，不定根形成與伸長期。不定根原基分化的不定根伸出體外，逐漸變長。本研究發(fā)現(xiàn)4組刺槐無性系組培苗根原基開始突出的時間不太一致，最早的D26-5①系號刺槐苗在第4天根原基就開始突出，最晚的P18、M28-34則是在第6天才開始突出（圖3）。

2.2 不同光周期下D26-5①無性系組培苗生根情況分析

2.2.1 不同光周期對D26-5①無性系不定根生根率的影響

基于2.1的試驗，發(fā)現(xiàn)D26-5①無性系組培苗根原基突出時間最早，且生根能力最強，據(jù)此確定其為4個系號中最優(yōu)無性系。為了進一步驗證不同光周期對刺槐無性系生根能力的影響，故后續(xù)只選取D26-5①這個系號進行試驗。

如圖4所示，不同光周期處理對D26-5①刺槐無性系組培苗生根情況影響明顯，表現(xiàn)出隨著光照時間的增加，生根率出現(xiàn)先上升再下降繼續(xù)上升的趨勢，其中，光照16 h/黑暗8 h處理下的D26-5①刺槐無性系組培苗生根率為82%，8 h/16 h光周期處理下的生根率最低，僅為42.7%，比對照組低47.8%。在24 h光周期下生根率最高，可達97.8%，比對照組高19.6%。其中8 h/16 h光周期到16 h/8 h光周期不定根生根率增幅最高，可達91.6%。

2.2.2 不同光周期下D26-5①刺槐無性系組培苗生根過程基部形態(tài)觀察

將D26-5①刺槐無性組培苗繼代后，分別放置在5種光周期下進行處理（圖5），發(fā)現(xiàn)在處理后的第5天，24 h/0 h光周期處理下的刺槐苗基部直接有根生出，其他光周期處理下的刺槐苗沒有生根跡象。第6—7天，12 h/12 h、16 h/8 h、20 h/4 h光周期處理下的刺槐苗開始有愈傷組織生成。第8—9天，8 h/16 h光周期處理下的刺槐苗才開始生成愈傷組織，12 h/12 h、16 h/8 h、20 h/4 h光周期處理下的刺槐苗有根生成，24 h/0 h光周期處理下的刺槐苗不斷有新根突出。第10—12天，8 h/16 h光周期處理下的刺槐組培苗才有小根長出，24 h/0 h光周期處理下刺槐苗相較其他光周期處理下的苗根部較長，根數(shù)較多。

2.2.3 16 h/8 h正常光周期和24 h/0 h全光照下D26-5①無性系生根解剖學觀察

為了更好地討論16 h/8 h光周期與24 h/0 h光周期對刺槐無性系生根能力的影響，單獨對其進行比較。選取4個無性系中生根能力表現(xiàn)最好的D26-5①系號刺槐苗，繼代后分別在16 h/8 h正常光周期和24 h/0 h全光周期下培養(yǎng)，每天取兩個光周期的刺槐苗制作石蠟切片，在顯微鏡下觀察后發(fā)現(xiàn)，24 h/0 h全光照處理下的刺槐組培苗第3天根原基開始突出，而16 h/8 h光周期處理下的刺槐組培苗根原基到第4天才開始突出（圖6）。

2.2.4 不同光周期對D26-5①系號生理指標的影響

由圖7可知，隨著光照時間的增加，刺槐可溶性糖含量逐漸上升。8 h/16 h光周期下值最低，可溶性糖含量為5.96 mg/mL，較對照組下降了30.4%。在24 h/0 h光周期處理下其含量達到最高值（10.51 mg/mL），顯著高于對照組，較對照組提高了35.2%。結果表明，延長光照時間能促進植物積累可溶性糖，從而用于自身生長。

對不同光周期處理下的刺槐無性系根部葉綠素含量進行測定，發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢，在12 h/12 h光周期處理下其含量最低，為0.34 mg/g，較對照組下降了11.0%，在24 h/0 h光周期處理下達到峰值，數(shù)值為0.61 mg/g，比對照組含量顯著高了38.4%。整體來看，光照時間越長，刺槐體內(nèi)積累的葉綠素含量越多。

脯氨酸含量則隨著光周期時間的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。8 h/16 h光周期下值最低，值為235.63 μg/g，比對照組降低了86.0%，之后含量隨著光周期時間的加長逐漸上升，在20 h/4 h光周期下，脯氨酸含量達到最高峰，含量為507.9 μg/g，較對照組提高了15.8%。之后到24 h/0 h光周期處理下出現(xiàn)大幅下降，降幅達到了16.7%，較對照組降低了3.5%。說明刺槐無性系幼苗可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)部脯氨酸的含量來適應外界環(huán)境的變化。

丙二醛含量在8 h/16 h光周期到12 h/12 h光周期先下降，再至24 h/0 h光周期呈先升高再降低的趨勢，其中在20 h/4 h光周期處理下丙二醛含量最高，為109.15 nmol/g，比對照組高了23.1%。光周期時間增加后，丙二醛含量又降低至70.25 nmol/g，并且較對照組顯著降低了20.9%。說明在外界環(huán)境變化下，植物能積極有效地自我調(diào)節(jié)，從而更好地生長。

3 討 論

植物不定根發(fā)生受內(nèi)部基因與外部環(huán)境因素的共同作用，與草本植物相比，木本植物生根慢，生根周期長，有些植物甚至存在生根困難的情況[20]，如何提高木本植物的生根能力仍是目前研究的熱點。無性繁殖作為刺槐育苗的重要方式，不僅能保留母本的優(yōu)良性狀，而且具有育苗周期短、速度快等優(yōu)點，近年來成為刺槐推廣的主要方式[21]。光周期參與植物生長發(fā)育過程，是重要的外部調(diào)節(jié)因素[22]。植物的形態(tài)和生理發(fā)育會隨著光周期變化而改變，之前對光周期的研究大多圍繞其對植物開花的影響[23]，而光周期對植物生根的作用卻知之甚少。根系是植物的重要組成部分，它的形態(tài)特征直接反映出植物本身對水分及養(yǎng)分的吸收能力，影響植物對外界的適應能力[24]。為此，探討光周期對刺槐無性系不定根的發(fā)生很有必要。

王明援等[25]發(fā)現(xiàn)不同歐美楊無性系對光強變化的適應策略不同，這與不同無性系的基因型有關。本試驗結果發(fā)現(xiàn)不同系號的刺槐無性系根原基突出的時間不一致，可能是因為同一樹種不同無性系之間遺傳背景差異，從而對光強的感受能力不同。同時認為24 h/0 h的光周期是最適合刺槐無性系組培苗不定根發(fā)生的光周期。相比其他光周期，24 h/0 h光周期下培養(yǎng)的D26-5①刺槐無性系組培苗生根率最高。說明對于刺槐無性系組培苗而言，較長的光周期使其具有更強的生根能力，這與Cameron等[26]的研究結果一致。但黃玉梅等[27]對黑木相思組培苗的研究發(fā)現(xiàn)不同光周期對其生根的影響不大，造成這種差異的原因可能是黑木相思樹屬于難生根樹種，光照對其生根影響較小。

不定根發(fā)生是一個復雜的生理生化過程，植物體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)及脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）等對不定根發(fā)生具有重要調(diào)控作用[28]。植物通過葉綠體進行光合作用吸收光能，從而將二氧化碳轉化為有機物質(zhì)供自身能量消耗，其中碳水化合物中的可溶性糖是不定根發(fā)生的直接能量來源。廖光聯(lián)等[29]研究發(fā)現(xiàn)光作為一種信號，可以激活與糖代謝相關的酶表達，如糖合成酶（SS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）用來調(diào)控可溶性糖的合成。本試驗中D26-5①刺槐無性系組培苗體內(nèi)的可溶性糖含量隨著光周期時長的增加而增高，且在24 h/0 h光周期下積累量最高。這可能是長時間的光照激活了促進可溶性糖相關合成酶的表達，從而使可溶性糖含量持續(xù)增加，有利于根系的形成。這符合郭素娟等[30]在白皮松插穗中發(fā)現(xiàn)可溶性糖含量與不定根生根率呈正相關的結論。

研究發(fā)現(xiàn)，當植物處于不良生長條件時，體內(nèi)脯氨酸和丙二醛的含量會增加[31]。丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物，含量過高會對細胞膜有損害作用，可作為間接判斷細胞膜受損程度的重要指標[32]。汪杰明等[33]的研究表明MDA對垂枝櫻花Cerasus subhirtella var. pendula等木本植物根部具有毒害作用。MDA含量過高時會使植物生根不良，發(fā)育萎蔫[34]。徐圓圓[35]發(fā)現(xiàn)MDA含量的減少能促進紅心杉組培苗生根。本試驗中丙二醛含量在8 h/16 h光周期到12 h/12 h光周期先下降，可能是不定根形成初期導致丙二醛含量下降，王建剛[36]對挪威槭生根的研究也出現(xiàn)這種現(xiàn)象。之后光周期升高至24 h/0 h時丙二醛含量呈先升高再降低的趨勢，這可能是光照時長的增加對植物生長造成了一種脅迫，王泳超等[37]的研究發(fā)現(xiàn)光脅迫使植株啟動自身保護機制，導致體內(nèi)MDA含量增加，但當植物體內(nèi)MDA積累到一定量時，就會提高體內(nèi)氧化酶活性的同時調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透物質(zhì)來減少氧化損傷，使MDA含量減少，進而維持細胞膜的正常生理功能。

脯氨酸是維持細胞滲透壓穩(wěn)定所需的主要滲透物質(zhì)，植物受外界環(huán)境影響時，會通過改變體內(nèi)脯氨酸含量來保持細胞穩(wěn)定狀態(tài)。這是植物為了應對不良條件而自我調(diào)節(jié)產(chǎn)生的一種保護方式[38]。植物體內(nèi)的脯氨酸在正常生長情況下的含量較低，但在逆境中，植物體內(nèi)的脯氨酸含量會變高[39]。D26-5①刺槐無性系組培苗隨著光周期時長的增加脯氨酸含量逐漸上升，并在20 h/0 h光周期處理下其含量達到峰值，脯氨酸含量在這一階段升高的原因可能是光信號激活了脯氨酸生物合成途徑中的關鍵酶，如脯氨酸脫氫酶（PDH）用來促進脯氨酸的表達[40]。之后脯氨酸含量在24 h/0 h光周期降低，且低于對照組。這種現(xiàn)象可能是因為光合作用的增強會提高植物的呼吸作用，從而加快其脯氨酸的分解與代謝[40]。說明植物應對連續(xù)光照時通過積累脯氨酸來適應變化的環(huán)境，當自身適應環(huán)境并達到最適階段時，脯氨酸含量降低。

光合作用產(chǎn)生的同化產(chǎn)物是植物生長發(fā)育所需的主要能量來源，對植物生理代謝及營養(yǎng)運轉起到重要作用[41]。葉綠素是植物進行光合作用所需的主要光敏色素，其含量變化是光影響植物生長發(fā)育的重要體現(xiàn)[42]。葉綠素含量的高低可用來判斷光合能力的強弱，葉綠素含量越高，光合作用越強，越有利于植物的生長[43]。對D26-5①刺槐無性系組培苗的葉綠素含量進行測量比較，發(fā)現(xiàn)隨著光照時間的增加，葉綠素含量整體呈上升趨勢，且在24 h/0 h光周期處理下達到最高峰。這可能是24 h長時間光照促進了葉綠素的合成，導致葉綠素含量升高，有利于植株對光能的捕獲與利用，反映出植株生長能力的加強，董然然[44]在對梅花的研究中也發(fā)現(xiàn)隨著光照時間的增加其葉綠素含量增多這一特點。但與唐銀等[45]對杉木Cunninghamia lanceolata幼苗的研究結果不符合，不同的原因可能是光強過高影響了葉綠素的合成。

光周期的長短直接影響著刺槐無性系組培苗的各種生理指標變化，各種生理指標應對不同光周期的響應機制也存在一些差異，若想深入了解其反應機理與生理之間的響應，還需進行大量更全面的研究。本試驗結果對于指導刺槐無性繁殖工廠化生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義，尤其是對生產(chǎn)過程中補光時長起到重要參考。然而，本次試驗只研究了不同光周期對刺槐無性系生根的影響，后續(xù)可以關注光質(zhì)和光強對刺槐生根的影響，找到最適合刺槐無性系組培苗生根的光質(zhì)組合與光強搭配，同時深入研究不同光周期下刺槐生根的轉錄組分析及作用機理，采取RNA測序、熒光定量PCR等技術找出影響生根的關鍵基因以及功能途徑，從分子層面探討不同光周期對刺槐生根的影響，進而揭示其背后的生物學原理。

4 結 論

解剖學觀察顯示，4個二倍體刺槐無性系都在4～10 d內(nèi)開始有根原基突出，其中D26-5①刺槐無性系根原基出現(xiàn)時間最早，并通過觀察發(fā)現(xiàn)在24 h/0 h光周期處理下生根能力最強。本試驗發(fā)現(xiàn)24 h/0 h光周期處理對刺槐高效離體無性繁殖具有促進作用?？稍趯嶋H生產(chǎn)中通過人工補光等方法，將光照時間延長到24 h，以獲得最佳的生根效果。研究結果可為實施人工補光和優(yōu)化培養(yǎng)條件等措施來縮短生根時長和提高生根質(zhì)量提供了理論支持。

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[本文編校：謝榮秀]