西康玉兰扦插繁殖技术
_黄丽娟等
1 西康玉兰概述
西康玉兰( Magnoliawilsonii ),别名:龙女花(大理)、鸡蛋花(禄劝)、小玉兰(丽江),为木兰科木兰属天女木兰组( Magnolia sect.Oyama Nakai )植物。花下垂,直径 8~12cm 。花与叶同时开放,据记载若平年开花其花瓣为 12 瓣,若闰年开花其花瓣为 13 瓣,花瓣数量因年而盛开数量会不同,花朵盛开时完全俯垂,具有很高的观赏价值 。其形态和小花 木兰( M . sieboldii )、圆叶玉兰( M . sinensis )等树种较相似,都属于木兰属中较原始种类,对木兰科的系统发育研究有重要意义;西康玉兰树皮药用价值高,称“川姜朴”,为厚朴代用。综上所述,西康玉兰在观赏、药用、研究等方面具有很大的发展潜力。
西康玉兰常生长于海拔 1 900~3 300m 的针、阔叶混交林中,仅在四川、贵州、云南等几个较为原始的森林中有少量分布,分布范围十分狭窄 。典型的小种群种,在野外多以单株散生彼此孤立的状态分布,几乎没有群间信息交流 。中国特有种,因其分布狭窄、天然更新能力弱、种源稀少,属国家二级保护植物,处于高度珍稀濒危,面临灭绝的窘境;近年来林业、花协等多部门采取嫁接、扦插、播种等方法对其进行繁殖,均未能达到理想效果 。为保护西康玉兰物种资源及给未来的开发利用创造条件,西康玉兰扩繁技术研究势在必行。
西康玉兰的育苗生产方式大多采用种子育苗繁殖,但因种子发芽率低、种源稀少、采种困难、种子不易储存且通过种子繁殖方式不容易保存树种的优良性状等原因,种子育苗繁殖也未达到理想效果。近年来,该种的生存环境不断遭受干扰和破坏,天然更新能力又弱;加上该种繁殖能力弱,对环境要求苛刻,具有明显的地域局限性和生态脆弱性,容易造成遗传多样性降低和基因交流受阻,较容易因突发的自然灾害或人为的影响灭绝。因此,为抢救性保护西康玉兰,开展无性繁殖技术研究具有十分迫切的现实意义,人工扩繁技术的研究不仅是扩大种群数量的需要,而且方便对该种进行进一步研究和推广利用,还可为回归引种、遗传育种和可持续利用提供基础材料,特别是对种质资源的评价、筛选和开发利用。通过珍稀濒危植物的扩繁技术研究,可以满足市场需求从而减轻对野生资源的威胁破坏,有利于就地保护,面向市场推广该种,可以有效的彰显生物多样性保护成果,提高人们的环境保护意识和生物保护意识。
2 材料与方法
2.1 试验地概况
试验地点位于大理州下关镇西郊苍山斜阳峰脚下的大理州林业和草原科学研究所科研试验基地内,北纬25°37′ 、东经100°13′ ,海拔2 100m ,年平均气温15.1℃ ,年平均降水量1 078.9mm 。扦插试验大棚面积为864m2 ,内设遮阳和自动喷灌系统,基地光照充足,通讯及电力设施完善。
2.2 试验材料准备
2.2.1 插穗的采集及贮藏 西康玉兰插穗的采集地点位于云南省苍山洱海国家级自然保护区花甸坝内,北纬25°50′29″ 、东经100°3′20″ ,海拔2 747m 。采集的母树主干已被人为砍伐,发出萌生枝丛,冠幅 6m×4m ,高2.5m 。采集生长健壮、无病虫害枝条。
2.2.2 制穗 插穗制作时,1个节间剪1个插穗,基部带踵,保留上端1~2片叶,下切口切成斜面的马蹄形,将其修剪成长20~30cm 的插穗。一捆数量为30个,完成捆绑后,放入浓度为0.100%~0.125%多菌灵溶液中浸泡10~15min(图1)。
图1 制穗及配制基质
2.2.3 基质准备与消毒处理 扦插基质为 50% 腐殖土 +50%珍珠岩、营养土(购买于当地园艺公司,主要成分是草炭天然植物和天然矿物质科学配比而成)、50% 腐殖土 +50% 黄沙。扦插基质提前 7 天用 0.3%高锰酸钾溶液喷洒进行消毒,一边喷一边进行搅拌,然后用塑料布密封覆盖,播前3天再揭去薄膜,待药味全部挥发后备用(图1 )。
2.2.4 扦插器具及材料准备 扦插容器均采用50孔林木穴盘、天平、温度计、湿度计、游标卡尺、生根粉( ABT )、吲哚丁酸(IBA )、萘乙酸( NAA )。
2.3 试验设计采用 L 9 ( 34 )正交试验设计 分析基质、植物生长调节剂种类和浓度对穗条生根的影响,以期从中找出影响扦插生根的主要因素和理想组合(表 1 )。试验含 9个处理组合,每种处理组合扦插30根插穗,重复3次,共扦插 810 根穗条。
表1正交试验设计因素与水平
根据试验因素水平表,采用 L 9 ( 34 )正交试验设计进行试验(表2 )。
表 2 正交试验表
2.4 扦插和插后管理
将生 根 粉 ( ABT )、吲 哚 丁 酸 (IBA )、萘 乙 酸( NAA )原液分别配制成100 、200 、 300mg / L 浓度稀释液,扦插前将插穗基端浸泡于各植物生长调节剂处理浓度稀释液后,浸泡5min后控干水分,立即扦插,以树枝引洞,扦插深度为插穗的1 / 2~2 / 3 ,再将插穗附近的土压实。
插好后要浇透水,挂好温湿度计,搭设小拱棚用塑料薄膜覆盖。扦插初期严格控制基质和空气的湿度,喷水采取“少量多次”原则。经常给扦插基质松土,可用小木棍在表面插孔,以松土透气,特别是基质中含有黄沙的,基质容易板结,需隔数日插孔透气。
当插穗开始生根时,适当减少喷雾次数,延长喷雾间隔时间,以利于插穗生根。扦插后,每隔5~8d需要配制浓度为0.100%~0.125%的50%多菌灵溶液消毒处理,还要把苗盘上的枯枝落叶及坏死的插穗及时清除,30d以后,每隔7d消毒一次。定期观察记录生根情况,并在每组重复中随机抽取3个插穗调查生根数量、根长及观察生根部位等(图2 )。
图 2 扦插及插后管理
2.5 数据统计与分析
完成扦插 1 周后,每 5~8d 完成抽样观测一次,完成对插穗生根数量等方面信息的统计,还要对生根株数、根长进行有效的测量记录,合理控制长度的精确数值,即精确到 0.01cm 。运用 Excel 中的描述统计程序计算各处理组合的生根率,用SPSS 7.0 ( SPSS17.0 )软件进行生根率、生根条数及根长的平均值、标准差分析根据结果计算变异系数(变异系数=标准差/平均值×100% ),百分数经反正弦转换进行方差分析研究,若指标间出现显著或者极显著差异,则用邓肯氏法( Duncan )进行多重比较 。
3 结果与分析
3.1 生根情况
观察西康玉兰插穗的生根过程,大致可分为4个阶段(图3 ):第1个阶段是诱导及生成愈伤组织;第2个阶段是愈伤增多和不定根原基的诱导;第3个阶段是不定根的形成及伸长;第4个阶段是不定根增多及生长发育。
经过一段时间后观察发现,在插穗基部,其皮孔有膨胀以及外凸现象,之后膨胀外凸的皮孔出现了开裂,初现愈伤组织(图3-A ),并出现薄壁组织,且呈现乳白色絮状(图3-B ),基部下切口也有少量愈伤组织的出现(图3-C );随着扦插时间的推移,从切口位置来看,愈伤组织出现的数量越来越多(图3-D ),愈伤组织开始膨大(图3-E ),不定根从愈伤组织处或者在皮孔开裂位置等生出不定根,并进行伸长生长(图3-F ),部分插穗的基部初现腋芽(图3-G );受环境因素的影响,插穗的部分叶片出现发黄或者脱落现象,有些插穗基部生虫(图3-H ),少量插穗出现由基部下切口开始腐烂向上逐渐变黑出现的假活现象(图 3-I ),在上述过程中,插穗地上部分,一些节间伴随有萌芽的(图3-J ),萌芽随着时间的推移慢慢展开,逐渐转变为幼叶(图3-K ),在地上的插穗转变为柔嫩的新梢(图3-L )。
图 3 西康玉兰生根进程不同阶段的情况
A :初现愈伤组织; B :产生乳白色絮状薄壁组织; C :基部下切口产生少量愈伤组织; D :愈伤组织增多; E :愈伤组织膨大; F :生根; G :基部初现腋芽; H :插穗基部生虫; I :插穗由基部下切口开始腐烂向上逐渐变黑出现的假活现象; J :插穗萌芽生出; K :萌芽抽生嫩叶; L:幼梢形成。
3.2 各处理组合对扦插生根率的影响
试验9个处理组合中,平均生根率为24.44%~56.67% ,平均生根率最大的是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ),平均生根率为56.67% ,其次是处理组合2 ( A 1 B 2 C 2 ),平均生根率为54.44% ,第三是处理组合1 ( A 1 B 1 C 1 ),平均生根率为 44.44% 。 3 种处理组合都是用 50% 腐殖土 +50%珍珠岩的混合基质做扦插基质,但是用的植物生长调节剂的种类和浓度都不一样。处理组合1 、 2 、 3 的生根率极显著地高于其他处理组合(表 3 ),表明通过试验因素的水平组合可以极显著的提高西康玉兰的生根率,最高可达56.67% 。
标准差的波动范围是3.85~15.03 ,标准差最小的是处理组合7 ( A 3 B 1 C 3 )用100%营养土和200mg/L生根粉( ABT )溶液,标准差为3.85 ,其次是处理组合4( A 2 B1 C 2 )用50%腐殖土+50%黄沙的混合基质和300mg/ L生根粉( ABT )溶液,标准差为5.09 ,第三是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ) 50%腐殖土+50%珍珠岩的混合基质和 300 mg / L 萘乙酸( NAA )溶液,标准差为5.77 ;生根率的标准差的平均值为 14.35 。说明 9 个试验处理组合中,处理组合 7 、 4 、 3 比较稳定。在 9 个组合中变异系数的波动范围为 10.19%~39.63%,变异系数最小是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ),表明此处理组合分化较小,生根率相对整齐。
通过百分数经反正旋转换进行方差分析发现影响生根率的3个试验因素中,基质对生根率的影响具有显著性( P =0.02<0.05,表3),不同植物生长调节剂的浓度对生根率也有显著性( P =0.037<0.05 ),但是植物生长调节剂的类型对生根率不显著( P =0.559>0.05 )。表4可以看出,基质是影响植物生根率的主导因子(R =24.73 ),其次是不同生长调节剂的种类(R =15.47 )理论优水平组合为 A 1 B 2 C 3 ,与实际生根率最高的处理组合 3 ( A 1 B3 C 3 )不一致(表3 ),也许是试验误差引起的影响(表 4 )。通过多重比较发现不同基质种类 A 1 、 A 2 、 A 3 之间差异显著,尤其 A 1 ,表明 3种试验基质中,处理组 A 1 作为扦插基质能显著地提高西康玉兰的生根率。
表 3 处理组合的生根情况变异特征
注:不同小写字母表示差异显著( P <0.05 ),不同大写字母表示差异极显著( P <0.01 ),下同。
3.3 各处理组合对扦插生根数量的影响
表3可以看出,平均生根数量最多的是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ),平均生根条数为16根,其次是处理组合9( A 3 B3 C 2 ),平均生根条数为14条,第三是处理组合4( A 2 B1 C 2 ),平均生根条数为10条。 3种处理组合扦插基质都不同,但是用的植物生长调节剂的种类和浓度有共同点,处理组合 3 和 9 都是用同一种植物生长调剂萘乙酸( NAA )。处理组合 4 和 9 号虽然使用的植物生长调剂不同,但是浓度都是200mg/ L 。变异系数的波动范围为22.53%~87.50% ,变异系数最小是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ),表明此处理组合分化较小,生根数量相对整齐。
通过方差分析发现试验的3个因素中,植物生长调节剂的种类对生根数量的影响显著( P =0.022<0.05,表4),基质和不同植物生长调节剂的浓度对生根数量的影响不显著( P =0.147 ,P =0.261 )。表 5可以看出,植物生长调节剂的种类是影响植物生根数量的主导因子( R =6 ),其次是基质的类型(R =5 )。理论优水平组合为( A 1 B3 C 2 ) 50% 腐殖土 +50% 珍珠岩的混合基质和200mg/ L 萘乙酸( NAA )溶液处理(表3),与实际生根数量最多的处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 )不一致(表 3 ),也许是交互作用对生根数量有显著性差异导致的。
通过多重比较发现植物生长调剂种类B 1和B2 、 B 3之间差异不显著,但是用萘乙酸( NAA )处理的生根数量相对比较多,其次是生根粉( ABT )。从使用萘乙酸处理的组合3 、 6 、 9来看,浓度分别为300 、100 、 200mg / L相对应的生根数量为16条、6条、14条,可以看出随着浓度的升高生根数量越多,用300mg/ L萘乙酸( NAA )处理的西康玉兰插穗生根数量最佳,可达16条。
表4 指标与因素间的方差分析
注: P <0.01 时,差异极显著, P <0.05 时,差异显著。
3.4 各处理组合对插穗生根长度的影响
试验 9 个 处 理 组 合 中,平 均 根 长 为 0.90~2.22cm ,最长的是处理组合 7 ,平均根长为 2.22cm ,其次是处理组合3 ( A 1 B 3 C 3 ),平均根长为2.05cm ,第三是处理组合8 ( A 3 B 2 C 1 ),平均根长为 1.62cm (表3 )。 3种处理组合用的都是混合扦插基质,但是植物生长调节剂的种类和浓度不相同,处理组合7和3都是用浓度为300mg/ L的植物生长调节剂处理。标准差的波动范围是0.09~1.32cm ,标准差最小的是处理组合7 ( A 3 B 1 C 3 ),标准差为0.09 ,其次是处理组合1和2标准差都为0.13 ,说明9试验处理组合中,处理组合7的根长生长比较稳定。 9个处理组合中,平均根长最小为0.5cm ,最大的3cm ,都是出现在处理组合 9 。变异系数最大为88.1% ,是处理组合9 ,变异系数最小的是处理组合7 ,为 4.13% ,表明处理组合 9 的分化较大,处理组合 7 的分化较小,根长生长相对整齐。
通过方差分析发现影响根长的3个试验因素中,基质、植物生长调节剂的种类和浓度均对根长的生长没有显著性影响(表4 )。基质是影响植物根长的主导因子(R =24.73 ),其次是不同生长调节剂的种类( R =0.53 ,A>B>B×C>C )理论优水平组合为 A 3 B 3 C 3 ,与实际根长最长的处理组合7 ( A 3 B 1 C 3 )的不一致(表 3 ),也许是试验误差引起的影响(表 4 )。通过多重比较发现不同基质 A 1 、 A 2 、 A 3 之间差异不显著,但是 A 3 的水平均值最大(表 5 )。综上所述,基质是影响西康玉兰根长的主要因素,3 种试验基质中,用 50% 腐殖土 +50% 珍珠岩的混合基质能有效促进西康玉兰的根长生长。
表 5 生根指标随因素水平变化
4 讨论与结论
4.1 讨论
影响植物扦插成活的关键因素主要是插穗不定根的形成期。本文就影响西康玉兰插穗生根的一些主要因素进行试验,对基质和植物生长调节剂种类、浓度对生根率、生根数量、根长的影响。
本试验中基质是影响西康玉兰扦插生根率和根长的主导因子,不同的基质对生根率影响差异显著。基质除了能固定与支撑插穗,还能影响着插穗生根环境 。本研究发现,西康玉兰穗条扦插于 50% 腐殖土 +50% 珍珠岩的混合基质中的生根率效果表现最优。这是因为腐殖土和珍珠岩具有丰富的营养物质且通气性好的特性,这2种基质混合会形成互补,使基质的物理、化学等特性都可以达到插穗生根要求。选择适宜的基质是保证西康玉兰扦插生根的前提条件,不过采用哪一种配比能更好地促进不定根的发生与生长,还要深入研究。
植物生长调节剂与西康玉兰生根的关系。本试验涉及到对植物生长调节剂浓度与种类的调整。植物生长调节剂的浓度不同,种类不同,对于插穗生根效应也是不一样的 。通过对西康玉兰插穗分别采用不同浓度、不同种类的植物生长调节剂进行试验发现:植物生长调节剂的种类是影响西康玉兰扦插生根条数的主导因子,植物生长调节剂的种类对西康玉兰扦插的生根及根长的生长有一定的影响,但是试验中,植物生长调节剂的浓度对西康玉兰扦插的生根率、生根数量及根长的影响不是主导因子,也许是试验配比的浓度还没有达到有效促进生根的浓度,试验使用的几种植物生长调剂具体什么浓度水平最有利于根的生长有待进一步研究。试验还发现,不同种类的生长调节剂对于插穗生根产生的影响是比较明显的,而且浓度适宜的生长调节剂,能明显提高插穗生根数量,这与李鹏等 提出来的用植物生长调节剂处理插穗能够不仅有利于原始根的诱导,而且能够促进不定根的生长的结论相一致 。
4.2 结论\
采用 L 9 ( 34 )正交试验来开展不同基质、不同植物生长调节剂种类及浓度对西康玉兰扦插生根的影响进行试验。
西康玉兰插穗生根主要是通过愈伤组织分化形成。其中,插穗不定根可划分4个阶段:1 )诱导及愈伤组织生成期;2 )不定根原基生成期; 3 )不定根形成期;4 )不定根发育期。试验采用的3种基质中,以腐殖土:黄沙=1:1 、腐殖土:珍珠岩=1:1混合基质效果比较好,尤其是腐殖土:珍珠岩=1:1混合基质更有利于西康玉兰扦插生根。采用正交试验对不同种类的植物生长调节剂,不同浓度的植物生长调节剂及所用的不同基质进行分析,最后得出用300mg/ L萘乙酸( NAA )处理的西康玉兰扦插插穗和50%腐殖土+50%珍珠岩混合基质作为西康玉兰的扦插基质可有效提高扦插的生根率和根长,是影响西康玉兰扦插生根的最优试验组合。
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