山木通扦插生根过程中内源激素的动态变化

赵 爽， 郑 刚， 季梦成， 蔡 进， 刘志高

(浙江农林大学，浙江临安 311300)

通信作者：刘志高，博士研究生，副教授，主要从事观赏植物栽培与育种技术研究。E-mail：vzhigao@sina.com。

山木通(Clematisfinetiana)为原产于浙江的铁线莲属藤本植物，具有较强的攀缓特性，且花色洁白，花朵繁茂，是较好的园林绿化材料，但因其多生长于高海拔处的灌丛及山谷石缝中，引种栽培较为困难，虽然可以进行种子繁殖，但种子萌发时间长，发芽率低，使其园林栽培应用受到限制。植物激素是植物体内产生的一类在低浓度时对植物生长发育、代谢、环境应答等生理过程产生重要调控作用的代谢产物，在植物的生长发育和对环境的应答中发挥重要的作用[1]。已有许多研究表明，内源激素与插穗生根密切相关，内源激素的动力学变化是诱导不定根的主导因素[2-4]。本试验通过研究山木通扦插生根过程中内源激素含量及其相互比例的动态变化规律，以期为进一步揭示山木通的生根机制，缩短其培育周期和获取高质量无性系植株提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 插穗的准备 试验插穗取材于浙江农林大学铁线莲种质资源圃(地理位置30°14′N，119°42′E)，收集野生山木通3～5年生实生苗，于天气晴朗的早晨采集长势健壮、无病虫害的当年生枝条。为防止插穗失水，枝条剪下后立即放入清水中，备用。

1.1.2 插床的准备 本试验于2016年5月下旬在浙江农林大学温室内苗床(10 m×1.2 m)上进行，顶部配置遮阳网，日照充足，白天温度25～28 ℃，夜间温度23～25 ℃。扦插基质为河沙，扦插前用20%多菌灵可湿性粉剂1 000倍液进行基质消毒。

1.2 试验方法

试验设清水对照和100 mg/L 吲哚丁酸(IBA)浸泡插穗基部2 h 2组处理，每组处理200个插穗。插穗为5～6 cm带芽茎段，保留1/3叶片，扦插深度为2/3，插后浇透水。扦插当天取样1次，之后每隔10 d取1次样，共6次，每次随机选取3株插穗，用酶联免疫吸附测定法(简称ELISA)测定吲哚乙酸(IAA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、玉米素(ZR) 4种内源激素的含量。

1.3 数据分析

采用Oringin7.5和SPSS 19.0软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 山木通插穗生根的形态变化过程

对插穗生根过程观察发现，山木通插穗生根为皮部生根型，虽然扦插过程中能形成愈伤组织，但未有根系从愈伤处长出。插穗生根整体分为3个时期：诱导期、不定根形成期和伸长生长期。IBA处理的插穗扦插后0～10 d切口基部膨大，20～30 d根系突破皮层，30 d后根系进入伸长生长阶段。对照组不定根和愈伤组织的大量形成期均较处理组晚4～5 d，且根系数量不及处理组，根系不如处理组发达(图1、图2)。

2.2 山木通插穗生根过程中内源激素含量的变化

2.2.1 插穗生根过程中IAA含量的变化 IAA为植物生长素，对插穗生根起到显著的促进作用，内源IAA含量的动态变化可影响不定根的发生[5]。大量试验证实，IAA是促进插穗形成不定根的主要激素，与根源基的发生密切相关[6]。由图3可知，经IBA处理的插穗与对照组变化趋势相似，IAA含量均呈现先升高后降低再升高的变化趋势，但处理组IAA含量较对照组高，且根系的生长状态也较对照组好，表明一定含量的IAA有利于根源基的发育分化，外源生长调节剂IBA对内源激素IAA的合成具有促进作用。处理组与对照组峰值、谷值分别出现在处理20、30 d，结合外部形态观察可知，处理20 d时正处于不定根诱导期，IAA含量升高有利于根源基的发育，导致根源基膨大，处理组、对照组插穗内IAA含量分别较扦插前提高了25.89、19.48 ng/g。处理30 d时处于插穗生根的旺盛期，消耗了大量的内源IAA，处理组、对照组IAA降幅分别为17.82、15.48 ng/g。处理30 d后根系长出，IAA含量稍有回升并维持在一定水平。处理前20 d，经IBA处理的插穗在不定根诱导期IAA含量较对照组高6.68 ng/g。

2.2.2 插穗生根过程中ABA含量的变化 ABA是植物体内天然的抑制性激素，能够抑制顶芽的生长，但低浓度的ABA对生根有一定的促进作用，高浓度的ABA抑制生长素的运输[7-8]。由图4可知，处理组插穗内ABA含量整体低于对照组，说明低浓度ABA在插穗生根过程中起到一定的作用。经IBA处理的插穗与对照组ABA含量变化趋势相同，均在诱导期下降，表达期升高，伸长生长期再下降，且在诱导阶段下降明显，处理组、对照组降幅分别为19.18、9.42 ng/g，说明低浓度的ABA有利于根源基的发生。处理组插穗内ABA含量在不定根诱导期较对照组低14.65 ng/g，可见IBA的处理能够降低插穗内ABA含量，促进生根。与图3比较可以看出，ABA与IAA含量的变化此消彼长，趋势相反。

2.2.3 插穗生根过程中GA3含量的变化 有研究表明，GA3是抑制不定根形成的主要物质，即使是低浓度的GA3也会对不定根产生影响，它主要通过抑制根源基的分裂或根源基的进一步发育来抑制根系的形成[9]。由图5可知，在山木通扦插过程中，GA3含量变化趋势与ABA含量变化趋势一致，呈现“下降—升高—下降”的趋势。对照组GA3含量高于处理组，在不定根诱导期GA3含量下降明显，20 d达到谷值，处理组、对照组最大降幅分别为1.99、1.13 ng/g。以上结果说明，在不定根诱导期需要较低浓度的GA3，高浓度的内源GA3对插穗生根有抑制作用。在扦插前10 d，对照组GA3含量无明显变化，处理组GA3含量则呈大幅下降趋势，说明外源IBA的处理能够降低内源GA3的含量，对插穗生根有促进作用。

2.2.4 插穗生根过程中ZR含量的变化 细胞分裂素的主要生理作用是促进细胞分裂，诱导芽形成和促进芽的生长，细胞分裂素主要存在于进行细胞分裂的部位，如茎尖、根尖等[10]。由图6可见，处理组与对照组插穗内ZR含量变化趋势不一致，IBA处理的山木通插穗韧皮部ZR含量呈现先上升后下降再上升的趋势，对照组生根前ZR含量持续下降，生根后期ZR含量维持在一定水平。新根形成前ZR含量下降，说明低浓度ZR对不定根的形成有促进作用；新根形成后，ZR含量上升，可能是由于生长期活动旺盛，需要大量细胞分裂素以及新根重新合成细胞分裂素[5，11-12]。

2.2.5 插穗生根过程中IAA/ABA值的变化 IAA被认为是促进生根的植物生长素，ABA是抑制插穗生根的主要抑制物质， 但是通常生长素与细胞分裂素的相互作用要比自身单独作用大，生长素与细胞分裂素的比例关系影响着根系的形成[13]。从图7可以看出，IAA/ABA值在扦插前20 d一直处于上升趋势，这有利于根源基的诱导；在插穗生根旺盛期，IAA/ABA值下降；生根后期，IAA/ABA值有所回升。IAA/ABA 值的最高点与最低点分别对应插穗的不定根诱导与表达，可见IAA与ABA共同调控着根源基的发育。处理组IAA/ABA值始终高于对照组，可见IBA处理能够提高插穗内IAA含量，降低ABA含量，从而促进生根。

3 结论与讨论

内源激素含量是影响插穗不定根形成的重要因素，插穗内的生长素与细胞分裂素不是单独作用的，而是相互协同参与根源基的分化与发育，植物生长调节剂通过调控内源激素的含量促进插穗生根。山木通扦插生根类型属于皮部生根型，不定根的形成可分为3个时期，即不定根诱导期(0～20 d)、表达期(20～30 d)和伸长生长期(30～50 d)。

在山木通扦插过程中，内源激素含量的变化与不定根形成的各时期相对应，插穗韧皮部的IAA含量在诱导期升高，表达期下降，伸长期回升，与刘明国等对北美香柏的研究结果[14]、吕梅等对红桤木的研究结果[15]、马振华等对四倍体刺槐硬枝扦插内源激素的研究结果[16]一致，即根源基诱导期IAA含量升高是促进插穗生根的重要原因。ABA与GA3含量变化趋势相同，均与IAA含量变化趋势相反，即在诱导期下降，表达期升高，伸长生长期又下降，诱导期低浓度的细胞分裂素是促进插穗生根的关键因素。这与李朝婵等对长蕊杜鹃[17]和董胜君等对山杏嫩枝扦插内源激素的研究结果[18]相同，但与张雪等对灰毡毛忍冬内源激素的研究结果[19]相反，说明内源激素在插穗生根过程中的作用机制较为复杂。ZR含量在山木通插穗生根过程中变化幅度不明显，处理组与对照组插穗内ZR含量变化趋势不一致，经IBA处理的插穗ZR含量呈“上升—下降—上升”的趋势，对照组ZR含量整体呈下降趋势，前期下降较快，后期保持在一定水平，这与杨秀莲等关于波叶金桂的研究[20]相一致。有研究表明，IAA/ABA值可作为辨别生根难易的标准[21-22]。本试验中IAA/ABA值在生根过程中呈现“升高—降低—升高”的变化趋势，且处理组插穗内两者的比值高于对照组，可见IBA处理对插穗生根有一定的促进作用。但处理组和对照组的IAA/ABA值较低，这可能是抑制山木通插穗生根的原因之一。

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