殷庭超，王怡超，杨鹏三，买梓杰，刘信宝，张 敬，徐 彬

（南京农业大学草业学院，江苏南京 210095）

牛至(Origanum vulgure)是唇形科牛至属多年生草本或半灌木，别名随经草、香薷或茵陈等[1]。牛至天然分布于欧亚大陆。在我国，野生牛至在南至云南、广东，北至新疆、甘肃，以及长江流域和台湾省均有分布[1-2]。牛至用途广泛，我国在东汉就有将牛至药用的记录[3]。而在地中海地区，牛至常被作为食用香料使用，由于常被用于披萨调味，也被称为披萨草[4]。近年来，人们发现从牛至全株提取的芳香精油具有抗菌抑菌[5-6]、抗氧化[5,7]、提高饲草利用率[8]以及改善畜牧品质的作用[9]。牛至精油已经被用作优质天然饲料添加剂在畜牧养殖中使用[10]。

随着牛至需求量日益增大，规模化生产优质牛至势在必行。而我国目前仍以牛至野生资源开发为主，尚无大规模人工栽培[11]。我国野生牛至主产地的牛至精油含量偏低，精油含量(体积质量比)不足叶片干重的1%。因此，筛选优质牛至种质，并建立牛至种质的高效扩繁技术是牛至栽培技术体系的重要一环。

育苗繁殖是牛至栽培技术体系的重要一环。植物繁殖主要包括有性繁殖和无性繁殖两大类[12]。其中，扦插繁殖是无性繁殖的重要方式之一，不仅能够保持母株的优良性状，且简便易行、经济适用[13]。目前，谢党恩和永雪薇[14]的研究表明，牛至插穗在黄沙中的存活率最高，但仅可达75%；张红瑞等[15]报道，牛至茎中部插穗的成活率高于梢部或基部插穗，但仅50%，而茎梢的成活率仅13.33%；用生长素类生长调节剂萘乙酸处理4 h 能够显著提高牛至插穗成活率和生根量。

目前，对于牛至扦插繁殖的研究基本都是对牛至插穗的预处理，然而有研究表明，不同的基质配比和营养液浇灌能够显著提高插穗的生根率，改善幼苗的生长状况[16-17]。但通过适宜补充营养元素或改良扦插基质配比以提高牛至幼苗品质的研究尚未见报道，从插穗培育健壮牛至幼苗技术也待提高。本研究以筛选出的优质牛至株系为材料，探索了不同浓度营养液和栽培基质对牛至扦插效率的影响，为牛至优质株系的扩繁和推广应用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验地点

研究在江苏省南京市溧水区南京农业大学白马教学科研基地的全自动化玻璃温室内开展(119°18′71.96″E，31°62′00.06″N)。温室内的昼夜温度设置为28℃/23 ℃，实际温度为设定温度的±5 ℃，湿度为25%～42%。无遮阴或补光处理。

1.2 供试材料

所有供试材料取自南京农业大学草业学院草类生理与分子生物学实验室自主选育的同一个牛至株系(暂命名为“希牛1号”)。该株系精油含量> 2%，是野生普通牛至精油含量的2～10倍，生物量产量约为30 000 kg·hm−2，且耐旱性强，通过营养体扩繁后已在田间栽培2年，田间综合表型性状佳。为保证供试插穗的一致性，选择长势一致、枝条粗壮、无病害的植株，截取茎梢部6～7 cm 作为插穗，每个插穗留叶4对。插穗从母株上剪下后浸泡在清水中，扦插时将基部剪去，插条插入基质2～3 cm。

1.3 试验设计

各处理均重复4次。将牛至插穗扦插于内径为9 cm、高7.9 cm 的塑料花盆内，每5个花盆视为一个重复。扦插所用基质为不同配比的泥炭土(丹麦品式托普泥炭土，pH 5.5～6.0，粒径<6 mm)和蛭石粉(粒径<2 mm)。扦插前基质用清水浸湿，保持湿润。

1.3.1不同大量元素浓度营养液设置

牛至扦插后，分别使用含有0.125倍(C1)、0.25倍(C2)、0.5倍(C3)、1倍(C4)、2倍(C5)5个不同大量元素浓度的改良Hoagland 营养液(以下简称“营养液”)浇灌，以清水作为对照(CK)。扦插完成后浇灌各处理所对应的营养液或清水，营养液浇灌频率为每周1次。扦插基质为体积比1∶ 1的泥炭土和蛭石粉。

1.3.2不同基质配比设置

分别选用泥炭土和蛭石体积配比为100∶0(S1)、75∶25(S2)、50∶50(S3)、25∶75(S4)和0∶100(S5)的扦插基质作为5个处理，每周浇灌0.25×Hoagland营养液。

1.4 数据统计分析

扦插40 d 后测量各处理的插穗存活率、生根率、鲜重、芽数、株高和分枝数。将根系洗净后，用扫描仪(爱普生，12000XL，日本)扫描根系，使用WinRHIZO软件(V5.0，加拿大)统计各处理插穗总根长、根平均直径、根表面积、根体积以及根尖数量；并统计0≤d<0.25、0.25≤d<0.5、0.5≤d <1、d ≥1 mm 不同直径(d)的根系[18]。

采用SPSS 21.0统计分析试验数据；采用DUNCAN分析对观测所得各指标均值进行多重比较，标记不同处理下差异显著性(P< 0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同浓度营养液对牛至插穗的影响

浇灌不同浓度的营养液对牛至插穗存活率和生长均有不同影响(表1)。与对照组相比，C1、C2、C3和C4处理均显著提高了牛至插穗的存活率、株高和单株鲜重(P<0.05)，插穗各地上部生长指标均随营养液浓度的增加而呈现出先上升后下降的趋势。而C5处理对牛至插穗存活率和生长的促进效果不显著(P≥0.05)。其中，C2处理后，牛至插穗的各地上部生长指标均达到最大值，与对照相比，株高、分枝数和单株鲜重分别增加了97%、38%和242%。

表1 不同浓度营养液对牛至插穗地上部生长的影响Table1 Effectsof different concentrationsof modified Hoagland'snutrient solution on shoot growth of oregano cuttings

浇灌不同浓度营养液不仅促进了牛至的地上部生长，也同时促进了牛至的根系发生和生长(表2、图1)。各处理对根系发生和生长的促进效果与对地上部生长的效果基本一致。不同浓度营养液对牛至的生根率影响不同。插穗的生根率随着营养液浓度的生根表现为先上升后下降的趋势，在C3处理时，插穗生根率为100%，而C5处理时，插穗生根率低于对照，为75%(表2)。

图1 不同浓度营养液后牛至插穗根系扫描图Figure 1 Root scanning of oregano cuttings with different concentrations of modified Hoagland's nutrient solution

与对照组相比，除C4处理的根表面积低于对照(P≥0.05)外，C1、C2、C3和C4处理促进了根长、根尖数、根表面积和根体积，而C5处理显著抑制了根尖数、根表面积(P<0.05)。各处理中，C2处理的效果最佳，与对照组相比，其总根长、根尖数、根表面积和根体积分别增加了287%、662%、153%和464%(表2)。

表2 不同浓度营养液对牛至插穗根系生长的影响Table 2 Effectsof different concentrationsof modified Hoagland'snutrient solution on root growth of oregano

依据根系直径的不同，将根分为0≤d<0.25、0.25≤d<0.5、0.5≤d<1、d ≥1 mm共4种类型。随着营养液浓度提高，4种类型的根长和根表面积也基本呈现出先上升后下降的趋势(表3)。其中，C2处理促进根系中各类型根生长的效果均为最佳，4种根类型的长度分别为756.17、294.55、88.98和21.97 cm，根 表 面积 分 别为21.97、29.48、18.22和12.87 mm2，显著高于其他浓度营养液处理(P< 0.05)。

表3 改良霍格兰营养液浓度在不同根系直径分级下对根系总长度、根表面积影响Table 3 Effect of modified Hoagland's nutrient solution concentration on total root length and root surface area under different root diameter classification

2.2 不同基质配比对牛至插穗生长的影响

进一步分析扦插基质中的5种泥炭土和蛭石配比对牛至插穗的影响(表4)发现，在统一浇灌0.25×Hoagland 营养液后，各基质处理下的插穗存活率均高于90%，其中S4和S5处理下插穗存活率为100%，但各处理间没有显著差异(P> 0.05)。

不同基质配比对牛至插穗生长影响不同(表4)。单株鲜重随着蛭石占比增加呈现出先升后降的趋势。其中，S4处理最佳，单株鲜重、株高和分枝数均为各处理中最大。

表4 不同基质配比对牛至插穗地上部生长的影响Table 4 Effectsof different substrate ratios on shoot growth of oregano cuttings

不同基质配比影响了牛至插穗的生根率(表5)。其中，S4和S5处理下插穗的生根率均为100%；而单一泥炭土的基质(S1处理)则不利于牛至插穗的生根，生根率仅为80%。

在不同基质配比下，牛至插穗根系生长也呈现出差异(图2、表5)。其中，S4处理时，总根长、根尖数、根表面积和根体积均最大；而S2处理后，其根长、根尖数、根表面积和根体积均最低，表明其根系生长较差。

图2 不同泥炭土和蛭石配比处理后牛至插穗根系扫描图Figure 2 Root scanning of oregano cuttings after different peat soil and vermiculite ratio treatment

表5 不同泥炭土和蛭石配比对牛至插穗根系生长的影响Table 5 Effects of different ratiosof peat soil and vermiculite on root growth of oregano cuttings

基质配比也显著影响了根系中不同类型根的生长(P<0.05)。S2处理时，牛至根系平均直径最大，而根系生长较好的S4处理中根平均直径最小(表5)。在不同根直径分级下，S4处理时，插穗总根长和根表面积均显著高于其他处理(P<0.05)；而当泥炭土占比为100%和75%时(S1和S2处理)，插穗的总根长和总表面积均处于较低水平，表明泥炭过多不利于牛至插穗根系的发展(表6)。与营养液浓度筛选的试验相似，根系生长状况较好的处理，在0 ≤d <0.25 mm 的根系直径下，其根长度较长，因此其根系的平均直径较其他处理小(表6)。

表6 不同泥炭土和蛭石配比处理在不同根系直径分级下的根系总长度和根表面积Table 6 Effectsof different peat soil and vermiculite ratio on total root length and root surface area under different root diameter classification

3 讨论

扦插繁殖是植物无性繁殖中重要的手段之一，通过扦插繁殖，可以在较短的时间内获得大量与母株遗传背景一致的材料[19]。在植物的扦插生根前期，插穗主要是通过呼吸作用消耗贮藏的营养物质，为细胞分裂、组织分化和器官的形成提供营养，在不定根发生前，插穗从基质中吸收养分的能力弱[20]。因此，扦插苗的不定根发生是插穗成活的关键因素之一[21]。大量研究表明，基质种类、生长调节剂、温度、湿度和光照等因素会影响插穗的生长状况[22]。

由于插穗伤口的愈合和新根的发生都需要消耗大量的养分，若不加以补充，会导致插穗生长速率下降或死亡[23]。营养液能够及时补充植物的各种养分亏缺，有利于活化根系细胞分裂活动，促进根系快速生成[24]。因此，浇灌适宜浓度及配比的营养液可促进插穗迅速生长和根系发育[25]。本研究探讨5种不同浓度Hoagland 营养液对牛至插穗生长的影响，结果表明，随着营养液浓度增加，牛至插穗的鲜重、分枝数等地上指标以及总根长、根表面积等根系指标均呈先升后降的趋势。其中，0.25×营养液(C2处理)促进牛至插穗的存活和生长的作用显著(P<0.05)，且有利于根系的扩展和毛状根的生成。而随着大量元素浓度的升高，营养液对牛至插穗生长促进效果减弱，这可能是相应的高浓度离子引起牛至细胞内水分反渗透，造成插穗脱水的盐害作用相关；也可能与某个单一大量元素对牛至根系发生的抑制作用有关，具体机理有待进一步研究。与本研究结果一致，有研究表明[26]用0.25×MS(Murashige&Skoog culture medium)和200 mg·L−1的NaHSO3可以有效改善高山桧(Sabina chinensis)的生根效果，使其生根率提高了35%；此外，李政璞等[27]也发现，随着营养液浓度的增加，水芹(Oenanthe javanica)生物量、光合参数、可溶性蛋白等指标均呈现出先升后降的趋势，1.5×营养液浓度最有利于水芹生长和品质提升；而有研究表明[28]，不同浓度营养液对勋章菊(Gazania rigens)扦插结果也与本研究结论相似，0.25×营养液处理后根系长度显著高于其他处理(P<0.05)，而1×和2×浓度营养液处理后根系生长显著受抑制(P> 0.05)，没有根系产生。各研究结果表明，虽然不同植物所适的营养液浓度有所差异，但在扦插或植物生长过程中，适宜浓度营养液有利于植物生长发育。

扦插基质的选择对于插穗成活和生长至关重要，其主要作用为支撑插穗并为插穗提供水分和营养元素。谢党恩和永雪薇[16]发现，使用消毒灭虫的黄沙作为基质，牛至插穗的存活率最高可达75%。朱富勇等[29]发现以珍珠岩–腐殖土–蛭石(体积比为1∶1∶1)为基质，青牛胆(Tinospora sagittata)的扦插成活率最高，株高、根数和平均根长等指标的综合效果最优。周余华等[30]探讨不同基质对圆锥绣球(Hydrangea paniculata)插条的影响，结果表明，体积比为1∶1 的泥炭和蛭石混合基质使圆锥绣球的生根率最高，蛭石处理后生根数量最多，以泥炭为扦插基质，绣球的新枝高度最高和分枝数量最多。邓群仙等[31]发现，珍珠岩、蛭石以及两者混合的基质均有利于牛至插条生根，但单一蛭石基质更有利于其不定根的生长。本研究选用规模化生产中常用的轻质基质蛭石和泥炭为材料，探究其不同比例对牛至插穗存活和生长的影响。其中，蛭石的孔隙度大、保水和透气性好，而泥炭的营养元素含量更丰富。结果表明，泥炭和蛭石体积比25∶75的处理(S4处理)，牛至分枝数量、芽数最多，株高最高、鲜重最大，且总根长、根表面积、根体积和根尖数目等根系指标均最好。此外，对比各处理在不同根直径分级下的根长和根面积可知，泥炭和蛭石体积比25∶75的处理(S4处理)对各根直径分级下的牛至根系生长均有促进作用。

插条体内贮存的营养物质和内源激素水平也影响插条生根和成活率。有研究表明，同一扦插枝条不同部位所含的营养物质、内源激素存在差异[32]。糖类物质是植物体内主要营养的储藏和运输形式，扦插生根前主要靠插穗自身的营养物质为其根系的生长提供能量[23]。研究表明，插穗生根与插穗含糖量有关[33]。张应团[34]发现，杜仲(Eucommia ulmoides)枝条中部总糖和蔗糖含量高于梢部，使用中部进行扦插成活率高于梢部；此外，不同的内源激素水平对扦插效果也产生影响。有研究表明[35]，幼嫩的梢部代谢旺盛，内源GAs(gibberellins)和IAA(indole-3-acetic acid)含量高，有利于植物生长，且随着枝条老化，内源激素含量会逐渐降低，茎基部含量最低。综合考虑，茎中段取材方便，且总糖量和激素水平适中，适宜作为扦插材料。张红瑞等[15]报道牛至茎梢部插穗的成活率仅为13.3%，显著低于茎中段插穗的成活率。在前期试验中也发现茎中部插穗更容易生根、成活，这与张红瑞等[15]的报道一致。但为了保证所用插穗的一致性，本研究所用插穗均取自成活率较低的茎梢部(顶端)；而在该研究条件下，使用泥炭和蛭石体积比25∶75的基质并浇灌0.25×Hoagland 营养液，牛至插穗的存活率、生根率仍可以达到100%，显著高于以往报道[16,31]，且插穗生长速度快、根系发达、植株健壮。因此，该扦插繁殖条件适宜在牛至工厂化育苗中推广应用。

4 结论

扦插基质配比和营养液浓度均影响牛至插穗的根系发生和地上部植株生长。泥炭和蛭石体积比25∶75作为育苗基质，每周浇灌0.25×Hoagland 营养液，可以有效促进插穗不定根的发生和生长，并促进插穗的分枝发生和茎叶生长。