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第 40卷 第 2期 生 态 科 学 40 2 82 88 2021 年 3 月 Ecological Science M ar 2021 收稿日期 2019 10 10 修订日期 2019 11 20 基金项目 国家国际科技合作项目 2014DFA31720 赣鄱英才 555工程 领军人才培养计划项目 作者简介 李丹丹 1990 女 吉林通化人 硕士 助理研究员 主要从事植物生理生化研究 E mail 1561936418 通信作者 张乐华 男 硕士 研究员 主要从事杜鹃花属植物的引种驯化及保育技术研究 E mail lehua07 李丹丹 李晓花 单文 等 外源激素对比利时杜鹃扦插根系特征的影响 J 生态科学 2021 40 2 82 88 LI Dandan LI Xiaohua SHAN Wen et al Effects of plant exogenous hormones on rooting characteristics of Rhododendron hybridum J Ecological Science 2021 40 2 82 88 外源激素对比利时杜鹃扦插根系特征的影响 李丹丹 1 2 李晓花 1 2 单文 1 王兆红 1 王凯红 1 张乐华 1 2 1 中国科学院庐山植物园 江西 庐山 332900 2 江西省植物迁地保护与利用重点实验室 江西 九江 332015 摘要 比利时杜鹃是国外引种的具有较高观赏价值的园艺杂交品种 为进一步探讨外源激素对国外引进杜鹃品种扦插根 系特征的影响 以当年生的半木质化枝条为材料 设置不同浓度植物生长调节剂 分析对杜鹃扦插生根过程中根系特征参 数变化影响 结果表明 激素处理总体上对杜鹃扦插成活率 干物质积累 根系特征都有显著或极显著的影响 以 100 mg L 1 和 200 mg L 1 的 IBA浓度对杜鹃插穗生长最有利 品种 Marcel Menard Marie Fortier根系特征参数整体上高于品种 Roseum Elegance Percy Wiseman 在产业化推广上具有一定优势 最长根长的变化与根表面积以及根体积呈显著的正相关 外源激 素促进了插穗的成活率和不定根根系的生长 激素处理后插穗的根系参数明显高于对照 总之 插穗自身特性及外源激素 调控在杜鹃扦插生根过程中扮演重要的角色 激素的使用对杜鹃的扦插繁殖具有一定的积极作用 关键词 外源激素 杜鹃花 扦插 根系特征 doi 10 14108 ki 1008 8873 2021 02 011 中 图分类号 Q945 S722 文献 标识码 A 文章编号 1008 8873 2021 02 082 07 Effects of plant exogenous hormones on rooting characteristics of Rhododendron hybridum LI Dandan 1 2 LI Xiaohua 1 2 SHAN Wen 1 WANG Zhaohong 1 WANG Kaihong 1 ZHANG Lehua 1 2 1 Lushan Botanical Garden Jiangxi Province and Chinese Academy of Sciences Lushan 332900 China 2 Provincial Key Laboratory of Plant Ex Situ Conservation and Utilization Jiujiang 332015 China Abstract Rhododendron hybridum is a kind of horticultural hybrid with high ornamental value introduced from abroad In order to further explore the effect of exogenous hormones on the rooting characteristics of Rhododendron cuttings the semi wood cuttings of one year old were cut and treated by different concentrations of plant growth regulators to analyze the effect of exogenous hormones on the rooting process of Rhododendron cuttings The results showed that the exogenous hormone treatment had a significant or extremely significant effects on the survival rate dry matter accumulation and root characteristics of Rhododendron cuttings higher than the control It was the most favorable for the growth of cuttage of Rhododendron cultivars with the treatment of 100 mg L 1 and 200 mg L 1 IBA The root characteristics of the Marcel Menard Marie Fortier were higher than the Roseum Elegance and Percy Wiseman on the whole which had a certain advantages in industrialization promotion There was a significantly positive correlation between the longest root length root surface area and root volume Suitable exogenous IBA treatment had an obvious effect on accelerating the survival rate of cuttings and rooting The root parameters of cuttings treated with hormone were significantly higher than those of the control In short the characteristics of cuttings and the regulation of exogenous hormones play an important role in the rooting process of Rhododendron and the use of hormones has a certain positive effect in the cutting propagation of Rhododendrons Key words exogenous hormone Rhododendron cuttings root characteristics 2期 李丹丹 等 外源激素对比利时杜鹃扦插根系特征的影响 83 0 前言 杜鹃花泛指杜鹃花科 Ericaceae 杜鹃花属 Rhododendron 植物 多分布于我国西南 华南 华 中及华东等地区 具有极高的观赏和园林应用价值 被誉为 花中西施 同时也是提取芳香油 杀虫 剂 鞣质等的极佳材料 是优良的山地水土保护植 物 1 全球约有野生杜鹃 1000 种 主要分布于亚洲 中国约有野生种 572 种 特有种 420 余种 2 高山 杜鹃品种主要指以杜鹃花属 Rhododendron L 中的 常绿杜鹃亚属 Subg Hymenanthes 为亲本培育的园 艺品种 据报道 目前国际登录的高山杜鹃品种约 4000 个 主要培育于欧洲的比利时 德国 英国 荷兰等 中国虽然是高山杜鹃品种遗传亲本的主要 来源地 3 但由于其近现代植物学研究时间短 高 山杜鹃品种培育严重滞后 直至近年才陆续培育出 高山杜鹃新品种 登录品种数不足 30 个 而比利时 杜鹃因其株型优美 花大色艳 四季常绿 且花期 长 观赏价值极高 近年已成为国际花市新宠 风靡 全球 市场需求量大 产业化前景广阔 但受遗传 机制制约 生根困难 生根机制不明 严重制约了 其苗木的繁育与产业化 4 因此提高比利时杜鹃在 本地区的生根率具有重要的意义 植物激素是调控植物生长发育及进化不可缺 少的物质 广泛应用于植物的扦插繁育工作中 其中外源激素是影响植物栽培生根的最重要因素 之一 5 10 外源激素对无性繁殖的调控作用主要表 现为对插穗的根系影响 国内关于外源条件对比利 时杜鹃扦插生根影响的研究较少 目前主要是对生 根特性的研究 11 12 对杜鹃扦插繁殖生理因素的影 响多集中于本土物种 如 Zhang 13 和王书胜等 14 发 现激素种类与浓度可影响云锦杜鹃生根率及根系发 育 低浓度 IBA 处理更有利于不定根的形成 张乐 华等 15 发现激素种类与浓度可显著影响鹿角杜鹃 R latoucheae 生根效果 IBA GA3 促进生根效果优于 IAA 6 BA NAA 效果最差 陈睿等 16 也指出外 源 IBA 和 GA3 可显著提高杜鹃品种 红云 扦插生 根效果 良好的根系生长情况是保证插穗从土壤中 获取必要的水分 营养物质进而促进地上部分发育 的必要条件 但是有关激素水平如何影响不同杜鹃 品种的根系发育 进而改变其根系构型特征的作用 机制则鲜有报道 目前 激素对杜鹃扦插的促进作用在国内外已取 得一些研究成果 但关于不同激素水平对国外不同品 种杜鹃无性系繁殖的生物量分配和根系形态影响的差 异性研究报道较少 严重制约了其园林应用及产业化 发展 为此 本文用不同浓度激素水平对国外引进比 利时杜鹃花品种进行扦插试验 探讨外源激素 IBA 对 不同生根难易插穗幼苗的生长以及根系特性的影响 以期寻求解除杜鹃花生根障碍的生物学机制 进而为 杜鹃的扦插繁殖提供理论依据和数据支持 1 材料与方法 1 1 试验材料 2018年 10月 在庐山植物园杜鹃花温室内选取 长势正常且一致的比利时引进的 6 个杜鹃品种 Marcel Menard Marie Fortier Cunninghams White Scyphocalix Roseum Elegance和 Percy Wiseman 选 取当年生半木质化枝条为本次试验材料 试验在庐 山植物园杜鹃花繁殖温室扦插床中进行 苗床底部 采用地热线加温 地温设定 22 苗床上层加设弧 形塑料棚 棚内安装自动间歇喷雾设施 棚外架设 可移动的遮阳网 1 2 试验方法 1 2 1 试验设计 试验前期准备中 栽培基质为泥炭 蛭石 珍 珠岩 2 1 1 根据试验内容设置三次重复 于母本枝 条上剪取当年生半木质化茎段 摘除茎段基部叶片 保留顶部叶片 3 4 片 插穗基部采用单面愈伤处 理 扦插应用的吲哚丁酸 IBA 浓度设计为三个浓度 分别为 100 200及 400 mg L 1 以蒸馏水为对照 CK 插穗激素处理时 用不同浓度激素浸泡基部 1 5 cm 12 h后立即扦插 17 试验期间及时喷水以保持苗床湿度 1 2 2 测定方法 以茎段扦插处理当天为计算时间起点 直至杜 鹃生根稳定于栽培后 105 d 随机采取样本 每个处 理取生长相对一致的插穗 3 株 进行苗木根系形 态测定 观测生根指标包括 计算生根率 最长不 定根长 根幅 愈伤率 根系用枝剪从基部剪断 用 流水缓缓冲洗干净 用 LA S 型植物根系分析仪系 统 杭州万深检测科技有限公司 测得整株根系的 根长 根表面积以及根体积 将扫描后的根系擦干 水分 测定其鲜重 将测好鲜重的新生根系放入烘 84 生 态 科 学 40卷 箱 105 杀青 30 min 85 下烘干至恒重 称量 其干重 1 3 数据处理 采用 Excel 2003 SPSS 16 0 统计软件进行数 据统计处理 采用 One Way ANOVA 进行方差分析 和 0 05 水平的 Duncan 多重比较 2 结果与分析 2 1 不同浓 度的 IBA 对不同杜鹃品种生根率的影响 在对 6 种不同杜鹃品种茎段扦插生根的观察 统计中发现 IBA处理的所有杜鹃花品种生根率均 高于对照 其中使用 100 mg L 1 IBA处理的 6个杜 鹃花品种扦插生根率均显著高于对照 图 1 品种 Marie Fortier 和 Marcel Menard在低浓度激素处理 下生根率具有一定的提升 400 mg L 1 IBA处理下 生根率较低 显著低于 100 200 mg L 1 处理 对 生根具有一定的抑制作用 品种 Cunninghams White 和 Scyphocalix的生根率随着激素处理浓度的升高呈 现出先上升后下降的趋势 不同浓度 IBA 处理下品 种 Marie Fortier生根率均高于其他 5 个品种 2 2 IBA 浓 度对不同品种杜鹃根长 根表面积和根 体积的影响 由图 2 可知 IBA处理下 6 种杜鹃花根系形态 特征的变化趋势基本相同 Marie Fortier Marcel Menard Cunninghams White 和 Scyphocalix的根长 根表面积和根体积随着 IBA浓度的增加而先升高后 下降 且均高于对照 其中 Marie Fortier 和 Scyphocalix在 200 mg L 1 IBA处理下根系参数达到 最大值 200 mg L 1 IBA处理下品种 Marie Fortier的 根系特征值分别为 31 53 cm 2 91 cm 2 49 17 cm 3 16 90 mm 3 是对照的 3 6 6 9 16 3 10 3 倍 而 Cunninghams White 和 Marcel Menard在 100 mg L 1 IBA 处理下达到最大值 激素处理下品种 Percy Wiseman和 Roseum Elegance无明显变化 表明激素 的使用对杜鹃扦插苗根系形态的生长具有一定的促 进作用 其中对品种 Marie Fortier Marcel Menard 作用显著 且不同品种杜鹃具有不同的最适激素浓 度 2 3 不同浓度的 IBA 对插穗根系干重的影响 不同激素处理对杜鹃花插穗植株干重的影响情 况如图 3 所示 由图可知 植物生长调节剂 IBA 在 不同浓度下均能影响杜鹃花插穗幼苗的干重 其中 随着激素浓度的提升 Cunninghams White 和 Marcel Menard 干重均呈现先上升后下降的趋势 在 100 mg L 1 IBA 处理下根系干重最大 分别高出对照 64 个百分比 99 个百分比 品种 Percy Wiseman 注 图中不同字母表示差异显著 P 0 05 下同 图1 不同浓度的 IBA 对不同品种杜鹃生根率的影响 Figure 1 Effect of different concentrations of IBA on rooting rate of different varieties of Rhododendron 2期 李丹丹 等 外源激素对比利时杜鹃扦插根系特征的影响 85 注 A IBA浓度对不同品种杜鹃根长的影响 B IBA浓度对不同品种杜鹃根表面积的影响 C IBA浓度对不同品种杜鹃根体积的影响 图2 IBA 浓度对不同品种杜鹃根系形态特征的影响 Figure 2 Effects of IBA concentration on root morphological characteristics of different Rhododendron varieties 图3 不同浓度的 IBA 对插穗根系干重的影响 Figure 3 Effect of different concentrations of IBA on the dry weight of cutting roots 86 生 态 科 学 40卷 和 Roseum Elegance 随着浓度的升高呈现逐渐上升 的趋势 Marie Fortier在 200 mg L 1 IBA 处理下根系 干重增重效果最明显 高出对照 83 个百分比 Percy Wiseman和 Scyphocalix随激素浓度的升高则呈现出 逐渐上升的趋势 效果不如之前显著 在插穗整个 生长过程中 CK处理的根系干物质积累量低于其他 处理 表明使用激素可促进植物干物质的积累 不 同杜鹃品种有不同的最佳激素浓度 2 4 IBA 浓度对形态特征的影响 为深入探讨 IBA浓度对不同杜鹃品种的生根影 响 分别进行方差分析和双因素分析 表 1 表 2 结 果表明表明 不同品种及不同 IBA 浓度处理下最长 根长 根表面积差异极显著 P 0 01 品种 Scyphocalix Cunninghams White Marcel Menard 和 Marie Fortier 根系形态特征参数大都高于 品种 Percy Wiseman 和 Roseum Elegance 说明适宜 浓度的 IBA对不同杜鹃品种的根系具有显著的促进 作用 表 1 Marie Fortier在 200 mg L 1 IBA浓度下最 长根长 根表面积和根体积均显著高于其他品种和 处理 且不同品种和不同 IBA 浓度均对比利时杜鹃 扦插生根过程中具有显著的影响 表 2 IBA处理下 所有品种根系形态特征参数变化规律基本一致 均 高于对照 激素浓度过高或过低都不利于插穗的生 长 激素处理对促进难生根杜鹃品种的生根具有更 明显的效果 3 讨论 植物生长调节剂是人工合成的对植物生长发育 具有调节作用的植物激素 18 广泛应用于植物扦插 繁殖 杜鹃扦插繁殖具有苗木生长快 开花周期短 表1 不同品种和 IBA 浓度对根系形态特征的影响 Table 1 Effects of different varieties and IBA concentration on root morphological characteristics 根系形态 品种 处理 mg L 1 最长根长 cm 根表面积 cm 2 根体积 mm 3 CK 1 30 0 318f 0 04 0 009f 0 12 0 028a 100 3 19 0 226de 0 10 0 019de 0 30 0 088a 200 2 96 1 704defg 0 11 0 059def 0 42 0 241a Percy Wiseman 400 4 75 1 445de 0 20 0 067d 0 92 0 353a CK 0 12 0 019h 0 02 0 005g 0 11 0 005a 100 1 52 0 021ef 0 09 0 005e 0 28 0 003a 200 1 05 0 007f 0 13 0 006d 0 55 0 007a Roseum Elegance 400 0 38 0 009g 0 11 0 002d 0 89 0 013a CK 0 66 0 255fg 0 02 0 007fg 0 03 0 016a 100 2 35 0 548e 0 14 0 019d 0 93 0 035a 200 5 57 3 026cdef 0 38 0 229cdef 3 39 2 335a Scyphocalix 400 5 05 1 566d 0 34 0 128cd 2 82 1 175a CK 10 94 8 863bcdefgh 0 57 0 551bcdefg 4 17 5 040a 100 25 93 3 747a 1 79 0 423ab 17 72 6 344a 200 13 41 2 658b 0 74 0 144b 5 42 1 050a Cunninghams White 400 10 68 7 411bcdefgh 0 70 0 542bcdefg 7 54 6 268a CK 0 76 0 649fgh 0 03 0 020fg 0 08 0 051a 100 20 64 11 483abcde 1 30 1 080acdefg 13 96 16 738a 200 16 03 10 918abcdefgh 0 98 0 734acdefg 9 41 7 904a Marcel Menard 400 9 32 5 717bcdefg 0 48 0 312bcdefg 3 12 2 443a CK 8 71 0 667c 0 42 0 080c 2 59 1 028a 100 23 45 6 455ab 1 46 0 489a 13 11 5 962a 200 31 53 4 857a 2 91 1 210a 49 17 34 383a Marie Fortier 400 21 76 5 791ab 1 56 0 815ac 22 18 18 168a 2期 李丹丹 等 外源激素对比利时杜鹃扦插根系特征的影响 87 表2 不同品种和 IBA 浓度对根系形态特征影响的双因素分析表 Table 2 Two factors variance analysis of different varieties and IBA concentration on root morphological characteristics 根系形态 差异来源 最长根长 cm 根表面积 cm 2 根体积 mm 3 品种 34 55 19 92 9 54 IBA浓度 12 93 8 49 3 85 品种 IBA浓度 3 23 3 19 2 65 注 P 0 05 P 0 01 遗传基因稳定等优点 且易于推广 目前已成为欧 洲 北美杜鹃花产业化最常用的繁殖方法 但受遗 传因子制约 杜鹃属植物因其扦插繁殖生根时间 长 生根困难 严重制约了其产业化及园林应用 对 广泛应用于扦插的植物激素研究表明 IBA促进生根 效果较为明显 19 本研究通过对比利时引进的 6 个 杜鹃品种进行不同浓度 IBA处理的扦插实验研究表 明 植物生长调节剂对杜鹃插穗的成活率 根长 根系表面积 体积等均具有显著的促进作用 这与 前人的研究外源激素可促进难生根植物的扦插成活 率结果相一致 14 20 植物激素浓度对扦插效果具有 重要的影响 本试验中 各浓度处理下不同品种杜 鹃生根率及根系特征均比对照好 随着激素浓度水 平的升高根系参数基本均呈现先升高后降低的规律 可能与过高的激素浓度抑制植物的生长有关 21 插 穗的最长根长与根体积 表面积呈正相关 表明根 系质量的提升是有效促进插穗生长的重要条件 可 能是由于适宜浓度的 IBA提高了插穗愈伤组织的活 跃度 促进了根系指标的增长 从土壤中获取更多 的营养物质以促进插穗的生长 其中以 100 mg L 1 和 200 mg L 1 的 IBA 浓度对插穗处理效果最佳 这 与王书胜等 17 发现云锦杜鹃 R fortunei 扦插在 200 mg L 1 的 IBA 有利于不定根诱导和生根结果相同 不同品种杜鹃对不同浓度 IBA 的适应性不同 两个 因素对杜鹃扦插生根具有显著的影响 其中品种 Roseum Elegance 在整个扦插试验中根系特征变化 较小 这可能是受自身遗传特性影响 试验时未达 到最佳生根时间 这可能也是导致其他杜鹃品种扦 插难生根的重要原因 本试验研究结果表明 激素 处理对品种Marcel Menard和 Marie Fortier的促进 作用高于品种 Roseum Elegance 和 Percy Wiseman 品种 Marcel Menard 以 IBA 浓度为 100 mg L 1 时处 理最佳 而 Marie Fortier则在 IBA浓度为 200 mg L 1 时效果最好 通过试验结果可以看出 6 个杜鹃品种 中 Cunninghams White Marcel Menard 和 Marie Fortier 扦插生根效果较好 在今后的产业化推广中 应加以考虑 总的来说适宜浓度的 IBA可以通过提 高一系列的生根指标来提高高山杜鹃的生根能力 进而提高其抗逆性 而不同品种的最适激素浓度也 存在一定的差异 关于导致不同品种存在的生根差 异的原因还需做进一步的研究 4 结论 通过对 6 个不同比利时杜鹃品种扦插实验 探 讨外源激素解除生根障碍的生物学机制 筛选出对 不同杜鹃花品种扦插效果影响最佳的植物生长调节 剂浓度 这为杜鹃花以及其他花卉的高效快繁 提 高无性系生产存活率 节约育苗时间 新品种推广 和应用提供了理论基础和依据 根系体积 表面积 等指标可作为评价激素水平对杜鹃插穗生根影响的 参考指标 植物扦插繁育受地上与地下部分的内部 遗传因素 生理因素及外部条件影响共同调控 为 更好的促进杜鹃花的产业化发展 还需在此基础上 进一步优化扦插条件 对其他相关指标进行测定 进而建立一套完整的扦插繁殖体系 参考文献 1 冯国楣 中国杜鹃花 M 北京 科学出版社 1988 2 WU Zhengyi RAVEN P HONG Deyuan Flora of China V olum 14 M Beijing Science Press 2005 3 刘娟 刘红梅 张美娟 园林园艺中的高山杜鹃 J 园 林 2017 4 38 41 4 蔡艳飞 宋杰 李世峰 等 IBA 浓度和使用方法对高山 杜鹃 Nova Zembla 扦插生根的影响 J 中国农学通报 2018 34 14 75 80 5 李焕勇 刘涛 张华新 等 植物扦插生根机理研究 进展 J 世界林业研究 2014 27 1 23 28 6 王秀梅 张云 秦景逸 朱甜甜 张军 植物生长调节剂 88 生 态 科 学 40卷 对甜樱桃移栽苗生长发育的影响 J 江苏农业科学 2018 46 10 130 133 7 杨越 蔡静 3 种植物生长调节剂对文冠果种苗生长的 影响 J 经济林研究 2018 36 2 49 79 8 张亨 孙同高 郭智威 等 植物生长调节剂对乐昌含笑 根系生长的影响 J 绿色科技 2018 11 3 6 8 9 BHARDWAJ D R SINGH Rameshwar LAL Hira et al Effect of node number and auxin concentration on propagation of ivy gourd Coccinia cordifolia Cogn through stem cuttings J Vegetos 2017 30 1 84 10 Y CESAN Z LER A OKTAN E et al Effects of different greenhouse media and hormones on propagation by cutting of Weigela floribunda and Spiraea x vanhou ttei J Journal of Forestry Faculty 2018 19 1 27 34 11 王春彦 陆信娟 苗淑杏 基质和生长素对比利时杜鹃 嫩枝扦插的影响 J 江苏农业科学 2008 3 156 157 12 路黔 巫华美 比利时杜鹃的茎枝扦插研究 J 贵州科 学 2000 20 3 69 71 13 ZHANG Lehua WANG Shusheng GUO Wenfang et al Effect of indole 3 butyric acid and rooting substrates on rooting response of hardwood cuttings of Rhododendron fortunei lindl J Propagation of Ornamental Plants 2015 15 2 79 86 14 王书胜 单文 张乐华 等 基质和 IBA 浓度对云锦 杜鹃扦插生根的影响 J 林业科学 2015 51 9 165 172 15 张乐华 王书胜 单文 等 基质 激素种类及其浓度对 鹿角杜鹃扦插育苗的影响 J 林业科学 2014 50 3 45 54 16 陈睿 徐倩 鲜小林 等 不同激素和基质对杜鹃扦插繁 殖的影响 J 黑龙江农业科学科学 2016 10 68 74 17 王书胜 张雅慧 邹芹 等 IBA 浓度 扦插时间对江西 杜鹃和百合花杜鹃扦插生根的影响 J 广西植物 2016 36 12 1468 1475 18 顾大路 朱云林 杨文飞 等 浅谈植物生长调节剂市场 现状与对策 J 江西农业学报 2010 22 2 169 171 19 孙晓梅 赵海祥 宁延龙 等 不同生长素处理条件下杂 种落叶松生根力的变异 J 林业科学 2009 45 9 142 146 20 BLAKESLEY D WESTON G D HALL J F The role of endogenous auxin in root initiation J Plant Growth Regulation 1991 10 4 341 353 21 RANA R S KISHOR S K Effect of cutting diameter and hormonal application on the propagation of Ficus roxburghii Wall through branch cuttings J Annals of Forest Research 2012 55 1 69 84