吕跃东 卢慧颖 张妍妍

（黑龙江省林业科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150081）

近年来炭材料在农林业方面的应用研究火热，它既可以促进种子萌发，又可以促进植物的根部生长发育。而石墨烯作为炭材料中的佼佼者，已成为这其中主要的研究对象。石墨烯严格来说是只有一个碳原子厚度的六边形二维（2D）原子晶体材料。但由于它在强度、硬度、弹性、电子迁移率和热导率等方面的性能优于一般材料，因此引起了科学界的普遍关注，目前主要应用于传感器、电容器、纳米电子和复合材料等技术领域。

石墨烯及其衍生物对植物生长发育的影响也是显著的，但相关研究报道均为农作物方面，而在林业研究方面涉猎较少，国内鲜有关于石墨烯在林木生长过程中对其生长发育各阶段是否存在促进作用的相关研究。

山杏（Armeniaca sibirica），蔷薇科，是亚洲地区特有的生态经济型树种，因其根系发达，喜光，抗逆性强，具有优良的防风固沙、保持水土、改良土壤功能和重要的观赏价值，同时山杏具有极高的经济价值，山杏油、杏仁蛋白、苦杏仁等广泛应用于食品、药品、化妆品及航空航天等领域。综上，山杏是不可多得的集生态效益、社会效益和经济效益于一体的重要生态经济树种。

本研究采用山杏组培苗为试验材料，研究不同浓度梯度氧化石墨烯处理后，与生长素IBA 之间的交互作用下，对山杏生根率的影响，以期筛选出山杏组培最适生根培养基组合，为山杏组织培养技术体系的建立提供技术支撑，为氧化石墨烯在植物生长应用方面奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用黑龙江省林业科学研究所速生林木培育重点实验室保存的山杏组培苗作为试验材料，组培苗来自黑龙江省齐齐哈尔龙江县1~2 年生无病虫害生长健壮的山杏枝条，采集其带腋芽茎段作为外植体。氧化石墨烯由山西大同大学提供。

1.2 试验方法

将不同质量浓度的氧化石墨烯分别添加到山杏生根培养基(MS)中并高温灭菌，与未添加氧化石墨烯的生根培养基为对照组。

剪取高约2.0 cm 左右的山杏继代苗，分别接种于MS+NAA0.02 mg/L+IBA（0.1、0.5、1.0、1.5、2.0）mg/L+石墨烯（0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0）mg/L 的培养基中，进行生根培养。

以上培养基均加蔗糖20g/L、琼脂5.5 g/L，pH5.8。每个处理接种10 瓶，每瓶5 个单株，3 次重复，培养温度为24~28℃，光源采用日光灯，光强为3 000 lx，光照时间10 h/黑暗14 h，培养50 d 后调查生根状况。

1.3 数据统计分析

所得数据采用Excel 软件和SPSS13.0 分析软件，进行方差分析及多重比较分析。

2 结果与讨论

山杏试管苗经过生根培养，50 d 后调查其生根率。由表1 可以看出，添加氧化石墨烯时，山杏的生根率明显高于未添加石墨烯的生根率，另外生长素类型与生长素浓度交互效应是显著的。当石墨烯浓度低于2 mg/L 时，山杏不定根的生根率高于对照组，但由于氧化石墨烯释放的营养离子较少，植物表现为生长较迟缓；当氧化石墨烯浓度高于2 mg/L时，山杏不定根的生根率呈现随石墨烯浓度的增加而降低的趋势，并且组培苗粗壮，叶片较绿，长势较好；当氧化石墨烯浓度高于4 mg/L 时，氧化石墨烯浓度过高导致其释放的营养离子较多，以致山杏不定根表面离子浓度过大，造成了山杏不定根的细胞失水过大，反而严重抑制了山杏不定根的发育，此时，山杏不定根生根率明显下降，甚至低于对照。综上，从试验结果可以直观得出，山杏最适生根培养基为MS+IBA0.5mg/L+NAA0.02mg/L+石墨烯2.0 mg/L，此时生根率最高，可达94.5%。

表1 不同激素组合及石墨烯浓度对山杏生根率影响

表2 不同激素组合及石墨烯浓度方差分析

表3 不同激素对山杏生根率影响多重比较

表4 不同石墨烯浓度对山杏生根率影响多重比较

方差分析结果：不同IBA 浓度和石墨烯浓度对山杏生根率影响差异显著（Sig.＜0.05），二者交互作用对生根率的影响差异不显著（Sig.＞0.05）。经多重比较得知，IBA 浓度为0.1 mg/L 和1.5 mg/L 下，生根率差异不显著；石墨烯浓度为1 mg/L 和3 mg/L下生根率差异不显著。

3 讨论与结论

本试验设定的氧化石墨烯处理浓度范围内，氧化石墨烯处理后与生长素IBA 产生交互效应，在添加氧化石墨烯的试验组生根率均明显高于未添加石墨烯的对照组生根率。原因可能是，氧化石墨烯可以吸附组织培养基中游离的无机盐离子，在培养基的内部就形成了一定的电势差。这种电势差导致植物表面细胞内部的电势比较低，而氧化石墨烯表面的电势却较高。电势能因遵循由高到低的规律，从而氧化石墨烯有效地促进了山杏不定根对营养物质的吸收，有助于山杏组培苗的生长发育。

选择适宜的氧化石墨烯和生长素IBA 浓度，可以有效地促进山杏组培苗生根生长。结果表明，氧化石墨烯浓度为2 mg/L 、IBA 浓度为0.5 mg/L时，为最适生根浓度，山杏最适生根培养基组合为MS+IBA0.5 mg/L+NAA0.02 mg/L+石墨烯2.0 mg/L，生根率为94.5%，此时，山杏组培苗生根较快，根系较粗壮，不定根数明显增加，同时，组培苗叶片颜色较绿，苗高参照于对照组也有显著变化。