张 琳，程亚男，张 欣，杨伟婷，孔庆涛，谢东锋

(临沂大学农林科学学院，山东 临沂 276000)

木槿(Hibiscussyriacus)是原产东亚的落叶灌木，耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐修剪，在我国从东北到华南广泛栽培[1]。木槿极具开发和利用价值，其根、茎、花、皮均可入药；皮是人造棉和造纸业优质原料；花可食用，营养价值极高，且花期长，常用作花篱、绿篱、庭园点缀和室内盆景。木槿对有毒气体有很强的抗性，也常作为街道和工厂主要绿化树种[2-3]。木槿可通过播种、扦插和压条方式进行繁殖，相对于压条繁殖系数小、播种易出现发芽率低和子代变异性大的问题，扦插繁殖是进行木槿繁育的重要手段。目前国内外对木槿的研究主要集中在药用价值[4-5]、发育学[6]、抗逆性[7-8]等方面，对扦插的研究仅见于扦插技术[2-3]和生根影响因素[9-10]，测定方法简单，对扦插生根机理的研究较少。鉴于此，笔者以木槿1年生嫩枝为材料进行扦插试验，以萘乙酸(NAA)和吲哚丁酸(IBA)的3种质量浓度(100、300和600 mg/L)为试验处理，清水为对照(CK)，对木槿插穗解剖结构和生根性状进行观测，以期为了解木槿扦插生根机制和建立木槿扦插繁殖体系提供参考。

1 材料与方法

1.1 样地概况及试验设计

试验地位于临沂大学校园内(117°24′～119°11′E，34°22′～36°13′N)，属暖温带季风气候区，四季分明，气温适宜，光照充足，雨热同季，雨量充沛，年均气温13.4 ℃，无霜期200 d以上。

于2018年9月12日剪取临沂大学校内木槿实生苗1年生嫩枝为试验材料，将其剪成15 cm左右的插穗，插穗基部直径约为1 cm，每穗带有2～3个发育充实的芽，上端保留1～2片叶，每叶剪去2/3的大小。插穗顶端平切，切口距保留叶芽1～2 cm，基部斜切。将珍珠岩和育苗基质(山东商道生物科技股份有限公司生产)以2∶1体积比混合后作为扦插基质，用质量分数1%高锰酸钾溶液对插穗和基质消毒，基质厚约15 cm，扦插深度8 cm。

采用完全随机区组试验设计，设置6个处理(NAA和IBA各设置100、300、600 mg/L)，记为T1、T2、T3、T4、T5、T6，以清水为对照(CK)，插穗用以上各处理溶液浸泡2 h。每处理3区组(重复)，每区组1盆(44 cm×22 cm)。为避免边际效应，每盆插3排，每排7株，株行距约为6 cm×9 cm，插穗叶片不能相互遮挡。扦插后立即1次充分浇水，然后覆膜以保温保湿。在日常管理中，每2 d喷1次水。10月9日气温下降时，转入光照培养箱培养，温度设为25 ℃，以培育成熟叶片进行光合指标测定，扦插试验持续约60 d。

1.2 指标测定方法

每隔7 d各处理随机选择1株插穗作基部横切面徒手切片；作切片时，先用质量分数0.5%的番红染色4 h，然后用体积分数70%的酒精脱水1 min，再用质量分数0.05%固绿复染2 min，最后用体积分数95%的酒精脱水1 min，使用UY203i荧光显微镜观察插穗生根情况。

试验结束时，使用FS-3080H植物光合测量系统在典型晴天8:30—11:30测定各处理扦插苗光合作用气体交换参数，使用STYS-1活体叶绿素仪测定叶绿素含量(Chl)，选择叶片为每株幼苗顶端起第3个新生叶(成熟叶)。测定所有插穗生根指标，生根率以生根插穗数占各区组总株数的百分比来表示；使用千分之一电子天平测定根鲜质量(RFW，式中记为WRFW)；使用WinRHIZO STD4800根系分析系统统计根系形态指标[11]，包括平均根长(ARL，式中记为LARL)、根平均直径(RAD)、根表面积(SA)、根体积(RV)、根尖数(RT)、根长密度(RLD)；使用TTC染色法测定TTC还原强度(RA，式中记为ARA)。

比根长(SRL,式中记为LSRL)根据根长和根鲜质量计算：LSRL=LARL/WRFW。

TTC还原总量(TTCRA，式中记为ATTC，RA)根据TTC还原强度和根鲜质量计算：ATTC，RA=ARA×WRFW。

1.3 生根能力综合评价方法

采用隶属函数法对生根能力进行综合评价[12]，计算公式如下：

U(Xi) = (Xi-Xmin) / (Xmax-Xmin)；

(1)

U(Xi) = 1-(Xi-Xmin) / (Xmax-Xmin)。

(2)

式中：Xi表示第i个指标测定值，Xmax表示第i个指标测定值的最大值，Xmin表示第i个指标测定值的最小值。如果所测指标与木槿的生根率呈正相关，用式(1)；如果所测指标与木槿的生根率呈负相关则用式(2)。对各指标生根能力隶属值进行累计并计算平均值，平均值越大，植物的生根能力越强；平均值越小，生根能力越差。

1.4 数据处理

使用SPSS 19.0和Excel 2010软件进行数据分析和图表制作，用单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)进行差异显著性检验(P<0.05)，数据为平均值±标准误。

2 结果与分析

2.1 木槿插穗生根过程中解剖结构的观察

对木槿显微切片观察发现，除不定根发生时间不同外，各处理插穗基部解剖结构没有明显差异，现以T5处理插穗为例进行分析(图1)。

A.扦插第0天the cutting of the 0 day；B.扦插第7天the cutting of the 7th day；C.扦插第14天the cutting of the 14th day；D.扦插第21天the cutting of the 21th day；箭头指示生长锥。The arrows indicate the growth cone of cambium.图1 IBA (300 mg/L)处理下不同生根阶段木槿插穗基部解剖结构Fig.1 The anatomical structure of the base of Hibiscus syriacus cuttings with IBA (300 mg/L) treatment during rooting

对T5处理的显微切片进行观察发现，扦插起始日，在插穗形成层处有大群薄壁细胞群形成的根原始体或根原基，这些细胞位于最宽髓射线与形成层的交叉点上，向髓心方向呈现凸形，在皮层边缘呈现凹形或称锯齿状，整体呈不规则圆锥形(图1A)；扦插第7天时，由于形成层细胞分裂迅速，薄壁细胞群向外发育成钝圆锥形根原始体(或称为生长锥)，侵入韧皮部，皮层边缘凹形(锯齿状)消失(图1B)；扦插第14天时，根原始体细胞继续发育向外膨大，与其相连的髓射线也明显增粗，通过木质部从髓部髓细胞中获得大量营养物质，在生长锥中部形成明显的线形根原基细胞，内与髓射线相连，外接皮孔，部分插穗不定根开始发生(图1C)；扦插第21天时，大量根原基细胞通过皮孔突破皮层，伸出表皮，不定根开始大量发生(图1D)。

2.2 植物生长调节剂对木槿插穗生根性状和生理特征的影响

植物生长调节剂能显著影响木槿插穗生根率(RR)、根鲜质量(RFW)、TTC还原强度(RA)和TTC还原总量(TTCRA)。与CK相比，除T3处理下RA差异不显著外，其他处理各指标均显著升高(P<0.05)。T1—T6处理RR依次增加了285%、362%、246%、54%、554%、362%，RFW增加了96%、222%、53%、185%、527%、241%，RA增加了9%、37%、2%、79%、58%、12%，TTCRA增加了113%、342%、56%、409%、892%、282%，T5处理的RR、RFW和TTCRA均最高(图2)。

图中不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。Different lowercase letters indicated significant differences among different treatments at P<0.05. The same below.图2 不同植物生长调节剂对木槿插穗生根率、根鲜质量和根系活力的影响Fig.2 Effects of different plant growth regulators on the rooting rate, root fresh weight and root activity of Hibiscus syriacus cuttings

植物生长调节剂能显著影响木槿插穗平均根长(ARL)、根平均直径(RAD)、根表面积(SA)、根体积(RV)、根尖数(RT)、根长密度(RLD)和比根长(SRL)。与CK相比，各处理的ARL、RAD、SA、RV、RT和RLD变化趋势相似，除T4处理RAD显著降低外，其他指标均显著上升(P<0.05)；T1—T6处理ARL增加了105%、33%、20%、224%、198%、67%(图3A)，RAD增加了32%、12%、42%、-22%、50%、50%(图3B)，SA增加了102%、50%、44%、150%、282%、120%(图3C)，RV增加了139%、71%、90%、94%、457%、217%(图3D)，RT增加了102%、168%、21%、242%、126%、163%(图3E)，RLD增加了105%、33%、20%、224%、198%、67%(图3F)。

图3 不同植物生长调节剂对木槿插穗根系形态指标的影响Fig.3 Effects of different plant growth regulators on the root morphological indices of Hibiscus syriacus cuttings

各处理SRL与CK相比，T1差异不显著，T4显著上升(P<0.05)，增加了14%，T2、T3、T5、T6处理均显著下降(P<0.05)，300 mg/L的IBA处理下，比CK下降了52%(图3G)。

植物生长调节剂显著影响木槿扦插苗叶绿素含量(Chl)和净光合速率(Pn)。与CK相比，除T2处理Chl和T6处理Pn差异不显著外，其他均差异显著(P<0.05)；T1—T6处理Chl分别减少了38%、-5%、-11%、41%、51%、-9%；Pn分别减少了37%、59%、38%、80%、82%、10%(图4)。

图4 不同植物生长调节剂对木槿插穗叶绿素含量和 净光合速率的影响Fig.4 Effects of different plant growth regulators on chlorophyll contents and the photosynthetic rate of Hibiscus syriacus cuttings

2.3 木槿插穗生长生理指标的相关性分析及综合性评价

通过相关性分析发现，RR与RAD、RV和RFW呈显著正相关，与SRL呈显著负相关；Chl、Pn与大部分生根指标呈负相关，其中Chl与SA呈显著负相关，与ARL、RLD呈极显著负相关，Pn与ARL、RLD呈显著负相关，与RA呈极显著负相关(表1)。

表1 木槿插穗生长生理指标的相关性分析

使用隶属函数法对各处理插穗生根能力进行评价发现，T5处理隶属函数值排名最高，其生根指标中RR、RA、TTCRA、ARL、SA、RV、RT均排名第一；CK生根能力综合排名最低，除SA、SRL、Chl外，其他指标均排名最低；IBA处理生根能力明显高于NAA处理，3种质量浓度IBA处理的生根能力排名前三；IBA、NAA具有浓度阈值效应，随着浓度升高，插穗生根能力呈先上升后下降趋势，IBA、NAA均以质量浓度为300 mg/L处理下木槿插穗的生根能力最强(表2)。

表2 木槿插穗生根能力隶属函数值比较

3 讨 论

根据根原始体的形成时间，植物扦插生根类型可分为潜伏根原始体生根型和诱导根原始体生根型[13]；根据不定根发生部位，可分为潜伏不定根原基生根型、侧芽(潜伏芽)基部分生组织生根型、皮部生根型和愈伤组织生根型，同一种植物往往兼具两种或两种以上的生根类型[14]。显微观察表明，扦插起始日在插穗形成层和最宽髓射线结合处发现有大群薄壁细胞群形成的不规则钝圆锥形薄壁细胞群，也就是根原始体或根原基，可见木槿扦插属于诱导根原始体生根型；在扦插第21天，根原基细胞突破皮层，从皮孔处伸出表皮，不定根开始大量发生，可见木槿扦插属于皮部生根类型。

生根率(RR)、根鲜质量(RFW)、TTC还原强度(RA)、TTC还原总量(TTCRA)、平均根长(ARL)、根平均直径(RAD)、根表面积(SA)、根体积(RV)、根尖数(RT)、根长密度(RLD)和比根长(SRL)是表征插穗生根性状的指标。其中TTC还原强度(RA)和TTC还原总量(TTCRA)是表示植物根系活力的指标，RA和TTCRA越大，说明苗木根系活力越强；根长密度(RLD)是指单位体积土壤内根系长度，反映土壤资源的有效性，RLD越大，说明单位体积土壤中根系越长，对土壤资源的利用率越高；比根长(SRL)是指细根单位质量的根长，是根长和生物量的比值， SRL越小，说明植物根系越粗壮。本研究发现，与CK相比，除T3处理RA及T1处理SRL差异不显著、T4处理RAD和T2、T3、T5、T6处理SRL显著降低外，其他处理均显著升高，可见IBA和NAA可显著促进木槿插穗不定根发生和生长，明显促使插穗对根系生长的投入。其他学者也有相似的研究结果：张丹丹等[15]研究发现NAA 显著提高了细柄阿丁枫氧化酶活性，加快生根进程，促进了扦插苗生根；秦爱丽等[16]发现，IBA能够影响崖柏的生根率与根系发育，显著提高插穗一级不定根数量、最长根长和根系干质量；王艺等[17]发现NAA能够影响红花玉兰根系形态特征，显著提高生根率、生根数量、平均根长、平均根直径以及根系综合质量指标；魏黔春等[18]发现等质量比的IBA、NAA 处理插穗1 min后生根效果最好。

叶绿素含量(Chl)、净光合速率(Pn)能够反映植物叶片光合生理性状，插穗叶片生理性状与其生根指标有密切联系。通过相关性分析发现，木槿插穗Chl、Pn与大部分根系指标呈负相关关系，说明在生根过程中插穗地上部分生长和地下部分生根存在竞争，这是因为在扦插生根过程中，前期插穗地下部分生根和地上部分萌芽及展叶，全靠其自身贮藏的营养来维持，因此插穗不定根生长和叶片发育对营养呈竞争关系。而插穗能否成活，关键在于能否生根及生根的快慢，因此对插穗叶片生理性状指标的测定有助于对插穗生根成活的研究。本研究发现，与CK相比，除T2处理Chl和T6处理Pn差异不显著，T3、T6处理Chl显著升高外，其他处理的Chl和Pn均显著降低，说明大多数IBA和NAA处理能够显著降低插穗叶片的光合生理参数，这是因为这些处理能促进插穗地下部分在与地上部分争夺营养中占据优势。而T2、T3、T6处理下Chl或Pn指标与CK相比差异不显著，甚至显著升高，可能与NAA 300、600 mg/L和IBA 600 mg/L处理在促进插穗生根方面效果较差有关，这些处理中插穗地下部分与地上部分在营养争夺中不占优势。

植物生长调节剂不同质量浓度对插穗生根能力有显著影响。本研究发现，植物生长调节剂具有明显的浓度阈值效应，随植物生长调节剂浓度升高，木槿插穗生根能力呈先上升后下降趋势。许多学者也有相似发现：尚秀华等[19]发现不同生根剂浓度对南美油藤扦插效果影响存在差异，较低的浓度因为促进作用微弱而效果不明显，较高浓度则可能因为毒害作用而产生较大的负面效应；Tworkoski等[20]发现桃(Amygdaluspersica)插穗生根效果在IBA低浓度处理时较好，随着IBA浓度增加生根效果降低。

植物生长调节剂种类对插穗生根能力也有显著影响。本研究发现，IBA处理插穗生根能力明显高于NAA处理，IBA 300 mg/L处理插穗生根能力最强。不同树种适宜的植物生长调节剂种类及其质量浓度不同，张丹丹等[15]发现3种植物生长调节剂(IAA、NAA 和GGR)中对细柄阿丁枫扦插生根效果最佳的为NAA，最适宜的浓度是300 mg/L；王艺等[17]发现4 种生长调节剂(GGR6、NAA、IBA、IAA)中对红花玉兰插穗生根效果最好的是NAA，其最适宜配方为1 000 mg/L。

综上，木槿插穗生根类型属于皮部生根型；木槿插穗生根过程中地上部分生长与地下部分生根存在竞争关系，植物生长调节剂能够促进木槿插穗地下部分生根，抑制地上部分生理性状；植物生长调节剂具有浓度阈值效应，IBA处理插穗生根能力明显高于NAA处理，300 mg/L的IBA处理是促进木槿扦插生根最适宜的配方。在今后还应加强对木槿扦插生根机理的研究，监测其生根过程中内源激素的变化，缩短插穗生根观测周期，探讨在较短时间内插穗形态和生理生化指标的变化情况。