绣球花扦插水培研究.pdf
V ol 39 No 3 Sep 2021 第 39 卷 第 3 期 2021 年 9 月 经 济 林 研 究 Non wood Forest Research 收稿日期 2020 09 10 基金项目 湖南省教育厅优秀青年基金项目 18B176 湖南省重点研发计划项目 2016NK2143 湖南省大学生创新训练项目 S202010538068 S202010538036 中南林业科技大学大学生创新训练项目 2020099B 长沙市科技计划项目 kq2004093 第一作者 李可伊 1303412081 通信作者 彭继庆 pengjiqing17 讲师 引文格式 李可伊 王彦楚 刘新洋 等 绣球花扦插水培研究 J 经济林研究 2021 39 3 257 264 LI K Y WANG Y C LIU X Y et al Study on water culture of Hydrangea macrophylla cutting J Non wood Forest Research 2021 39 3 257 264 绣球花扦插水培研究 李可伊 王彦楚 刘新洋 吴 毅 彭继庆 中南林业科技大学 生命科学与技术学院 湖南 长沙 410004 摘 要 目的 为探讨水培条件对绣球花外植体生根的影响 丰富和发展绣球花的繁育技术 方法 以当年 生的绣球花枝条为材料 通过测定平均生根率 平均每株根长 平均生根时间 平均每株生根数等指标系统研 究了激素种类 激素浓度和插条部位对绣球花水培生根的影响 结果 在水培条件下 绣球花插条 15 d左右 开始生根 无菌水和 NAA处理的插条的平均每株生根数量和平均每株根长优于IBA处理的插条 低 NAA浓度 可以促进插条生根 但差异不显著 但当 NAA浓度超过 15 mg L 1 时 浸水部分的外植体表皮颜色明显变红 插条的平均每株生根数量和平均每株根长显著下降 插条类型对生根率 生根数量和根长具有显著影响 低浓 度时 0和5 mg L 1 插条的平均生根率由高到低排序为上段插条 中段插条 下段插条 插条的平均生根率 高达 98 0 以上 当浓度为10 mg L 1 时 中段插条的平均生根率和平均每株根长都显著高于上段和下段插条 适当提高激素浓度可以显著提高木质化插条的平均生根率 对比绣球花插条的生根部位发现 绣球花水培的生 根方式为皮生根 上段插条浸入溶液中的部分均可以生根 而中段和下段插条的生根部位主要集中在节间附近 可能是由于上段插条木质化程度低 插条的分生组织活跃 而中段和下段插条木质化程度高 节间周围的分生 组织活跃 结论 激素种类 激素浓度和插条类型对绣球花水培苗的繁育具有显著影响 低浓度可以促进插 条生根 但高浓度具有抑制作用 以中段插条为材料 在 NAA浓度为 10 mg L 1 条件下 插条不但生根率高 而且根系发达 可以繁育出高质量的绣球花水培苗 关键词 绣球花 水培 激素 插条 中图分类号 S682 39 文献标志码 A 文章编号 1003 8981 2021 03 0257 08 Study on water culture of Hydrangea macrophylla cutting LI Keyi WANG Yanchu LIU Xinyang WU Yi PENG Jiqing College of Life Science and Technology Central South University of Forestry and Technology Changsha 410004 Hunan China Abstract Objective To explore the effect of hydroponics on the rooting of hydrangea explants and to enrich and develop the breeding techniques of hydrangea Methods The effects of hormone type hormone concentration and cuttings on hydrangea hydroponic rooting were systematically studied by measuring the average rooting rate average root length per plant average rooting time per plant average rooting number per plant and other indexes Results Under hydroponics conditions hydrangea cuttings began to take root in around 15 d The average root number and root length of each cuttings treated with sterile water and NAA were superior to those treated with IBA Low NAA concentration could promote the rooting of cuttings but the di erence was not signi cant However when NAA concentration exceeded 15 mg L 1 the skin color of the explants in the soaked part became signi cantly red and the average number of rooting and the average root length of each cuttings signi cantly decreased The type of cuttings had a signi cant in uence on rooting rate rooting quantity and root length At low concentration 0 mg L 1 and 5 mg L 1 the average rooting rate of cuttings was ranked as the upper segment of cuttings the middle segment of cuttings the lower segment of cuttings and the average Doi 10 14067 ki 1003 8981 2021 03 030 http 258 第 3 期 李可伊 等 绣球花扦插水培研究 绣球花 Hydrangea macrophylla为绣球花科绣 球花属落叶小灌木 别名八仙花 紫阳花等 1 宜 栽种在 18 28 的温暖 湿润 半阴环境 因 其管理粗放 病虫害较少 花序硕大 在城市美化 园林造景 盆栽和切花等方面广泛应用 因此 绣球花产业在国内发展迅速 已成为广受人们欢 迎的花卉品种之一 目前 国内种植的绣球花品 种多由国外引进 2 绣球花最具观赏价值的部分 是由众多不孕花组成的硕大花序 越是观赏价值 高的品种越难获得种子 且绣球花种子形态极小 收集与播种十分困难 无法大规模生产 鉴于此 开展绣球花繁殖技术研究对发展绣球花产业尤为 重要 水培法是一种新型 环保的花卉无土栽培 方式 在国外已广泛运用到各个繁殖领域 3 不 定根的产生是水培绣球花能否成功的关键 选择 适宜的生长素种类和浓度可以提高水培成功率 Li等 4 发现IBA和 NAA联合处理甘蔗微芽可 促进不定根 AR 的形成 表明生长素是甘蔗 微芽 AR形成的正向调节因子 Kim等 5 通过不 同浓度IBA诱导苹果砧木 M9和 M26生根 发 现不定根的诱导和不良的愈伤组织形成降低了体 外培养的幼苗的驯化率 罗嘉亮等 6 研究得出 0 5 mg L 1 的IBA可有效促进连续继代培养的杜梨 不定芽的生根 证明了其不定根的形成过程与氧化 酶有密切的关系 不定根的形成是一个受激素调 控的复杂过程 生长素起关键调节作用 不仅不 同种类和浓度的外源激素会影响不定根的形成 而且植物本身不同部位的生长素含量对形成不定 根也有一定影响 课题组在前期研究过程中发现 在潮湿的生 长环境中 基部的绣球花茎段上会长出一些不定 根 于是猜想绣球花品种是否可以进行水培繁育 本试验从激素种类 激素浓度及插条类型 3个影 响因素进行研究 进一步探寻绣球花水培繁育的 最佳条件 为绣球花繁育提供新的繁育方式 1 材料与方法 1 1 试验材料及处理 以从美国乔治亚大学引进的大花绣球品种为 实验对象 2019年 5月 选取长势一致的当年生 枝条作为研究对象 每根枝条剪成上 中 下 3段 上段保留顶芽 带两个节间 长约 10 cm 中段 下段各带两个节间 插条修剪时要求切口平滑 上端切口距上节间约 2 cm 切口为平口 下端切 口距下节间约 2 cm 切口为斜切口 插条的上节 间保留 2个叶片 叶片大小保留 1 2 下节间的叶 片全部去除 1 2 实验设计 选用NAA和IBA 2种激素 浓度设置为 10 mg L 1 以无菌水为对照 探究激素种类对绣 球花水培生根的影响 通过设置 0 5 10 15 20 25 mg L 1 6个不同浓度的 NAA溶液探究激素 浓度对绣球花水培生根的影响 以上 中 下 3 段作插条 分别用 0 5 10 15 mg L 1 4种不同 浓度的 NAA溶液进行水培 探究插条部位对绣球 花水培生根的影响 每个变量均设置 3组重复 每组处理 30个插条 1 3 培养条件 绣球花外植体水培繁育试验在光照培养箱 上 海博讯BSG 800 中进行 光暗培养条件为16 h 8 h 光照培养条件下温度设置为 25 暗培养条件下 温度设置为 20 1 4 数据统计与分析 从水培第 15 d开始 每隔 3 d记录统计 1次 rooting rate was above 98 0 When the concentration was 10 mg L 1 the average rooting rate and the average root length of the middle cuttings were signi cantly higher than that of the upper and lower cuttings and the average rooting rate of the ligni ed cuttings could be signi cantly increased by appropriately increasing the hormone concentration The rooting position of hydrangea was the skin and the parts in solution could take root which possible reason was its low degree of ligni cation and active meristem of the upper part While the rooting positions of the middle and lower section of cutting was mainly in the internode cause by high ligni cation degree of the middle and lower segment cutting and the active meristem around the internode Conclusion Hormone type hormone concentration and cuttings type have signi cant in uence on water culture of hydrangea Low concentration can promote cuttings rooting but high concentration can inhibit it With middle cuttings as material under the condition of NAA concentration of 10 mg L 1 cuttings not only have high rooting rate but also have developed root system which could produce high quality hydrangea seedlings Keywords Hydrangea macrophylla hydroponics hormones cuttings 259 第 39 卷 经 济 林 研 究 生根外植体数量 培养 36 d后终止试验 统计最 终的外植体生根数 每株外植体的生根数和根长 利用Excel和 SPSS17 0软件对试验数据进行统计 分析与制图 图中不同小写字母表示在 P 0 05 水平下差异显著 2 结果与分析 2 1 激素种类对绣球花水培生根的影响 植物激素是启动细胞分裂 脱分化和再分化 的关键 外源激素主要诱导根原基产生 从而影 响愈伤组织的形成 7 绣球花外植体生根时间显 示 图 1 在无菌水 NAA和IBA处理条件 下 绣球花外植体均在 15 d左右开始生根 此后 生根率明显升高 第 36天达到最大生根率 无菌 水和 NAA处理的绣球花外植体生根率最高 分别 为 92 0 和 91 9 IBA处理的生根率明显降低 为 75 8 图 2 但经无菌水 NAA和IBA处 理的插条在生根率方面无显著差异 平均每株生 根数量统计结果显示 图 3 在无菌水条件下插 条的平均每株生根数为 24根 而 NAA和IBA处 理条件下的插条的平均每株生根数量明显减少 分别为 17和 10根 无菌水和IBA处理的插条在 平均每株生根数量间存在显著差异 平均每株根 长统计结果显示 图 4 无菌水和 NAA处理条 件下平均每株根长差异不明显 但IBA处理条件 下的平均每株根长最低 仅为 24 9 cm IBA处理 插条的平均每株根长与无菌水和 NAA处理插条的 平均每株根长之间具有显著差异 无菌水和 NAA 之间无显著差异 通过对绣球花外植体的生根率 平均每株根长 平均每株生根数综合分析 无菌 水和 NAA处理过的插条生根效果明显优于经IBA 处理插条的生根效果 图 1 激素种类对生根时间的影响 Fig 1 E ect of hormone types on rooting time 图 2 激素种类对生根率的影响 Fig 2 E ect of hormone types on rooting rate 图 3 激素种类对生根数的影响 Fig 3 E ect of hormone type on rooting number 图 4 激素种类对根长的影响 Fig 4 E ect of hormone types on root length 2 2 激素浓度对绣球花水培生根的影响 不同的激素浓度对插条生根影响不同 低浓 度可以促进插条生根 而浓度过高则对生根具有 抑制作用 8 12 用不同浓度的 NAA处理插条结 果显示 在浓度为 5 mg L 1 时平均生根率达到峰 260 第 3 期 李可伊 等 绣球花扦插水培研究 值 为 95 0 0 mg L 1 浓度处理条件下次之 为 92 9 当浓度高于 10 mg L 1 时 平均生根率呈 下降趋势 图 5 方差分析结果显示 25 mg L 1 NAA与各组浓度 NAA的平均生根率均有显著性 差异 5与 20 mg L 1 NAA平均生根率具有显著性 差异 平均每株生根数量统计结果显示 图 6 浓度为 0 mg L 1 时的平均每株生根数最多 为 23 9 根 随着 NAA浓度的增加 平均每株生根数量呈 下降趋势 在 0与 5 mg L 1 NAA浓度培养条件下 插条的平均每株生根数量无显著差异 但与 20和 25 mg L 1 NAA浓度培养条件下的插条存在显著差 异 平均每株根长统计结果显示 图 7 不同浓 度 NAA处理插条的平均每株根长也随着 NAA浓 度的升高呈下降趋势 NAA浓度为 0 mg L 1 时 插条的平均每株根长最大 为 42 4 cm 当 NAA 浓度为5和 10 mg L 1 时略有下降 但当NAA 浓度高于 15 mg L 1 时 插条的平均每株根长显著 降低 0 5 10 mg L 1 NAA与 15 20 25 mg L 1 NAA的平均每株根长具有显著性差异 15和 25 mg L 1 NAA的平均每株根长具有显著性差异 试验过程中对插条的外部形态观察发现 当 NAA 浓度 15 mg L 1 时 浸入溶液中的插条表皮明显 变红 图 8 这可能是导致外植体生根率 平均 每株生根数和平均每株根长减少的原因 研究结 果表明 低浓度 NAA的处理条件下 可以适当提 高绣球花插条的生根率 但随着浓度的升高对绣 球花插条的生根率反而有抑制作用 NAA浓度为 5 mg L 1 时 绣球花插条的生根率最高 绣球花插 条的平均每株生根数量和平均每株根长也在低浓 度条件下达到最大值 图 5 NAA 浓度对生根率的影响 Fig 5 E ect of NAA concentration on rooting rate 2 3 插条部位对绣球花水培生根的影响 不同位置茎段的插条因其木质化程度 分生 细胞的数量的不同而对插条生根有较大影响 13 19 通过对绣球花当年生枝条的上段 中段 下段插条 为材料进行研究发现 图 9 不同茎段类型的平 均生根率存在差异 低浓度时 0和 5 mg L 1 平均生根率高低排序为上段 中段 下段 当浓 度为 10 mg L 1 时 中段的外植体的平均生根率高 于上段和下段的外植体 当浓度高于 15 mg L 1 时 下段的外植体的平均生根率高于中段和上段 这 表明当外植体木质化程度较高时 适当提高外源 激素的浓度可以提高平均生根率 3种外植体的 平均每株生根数统计结果显示 图 10 上段和 中段平均每株生根数随着 NAA浓度的升高呈降低 的趋势 下段外植体恰好相反 但在低浓度时 上段和中段插条的平均每株生根数显著高于下段 插条 平均每株根长的统计结果显示 图 11 NAA浓度低于 10 mg L 1 时 中段插条的平均每 株根长显著高于上段和下段插条 长度最高可达 46 37 cm 通过对比不同茎段的生根图片发现 图 12 绣球花插条的切口处未形成明显的愈伤组织 并且不定根分布在切口以上的部位 因此绣球花 插条的生根方式为皮生根方式 上段插条的不定 根分布较中段和下段插条更广泛 在浸入溶液中 的部分均可以生根 这可能与上段插条的木质化 程度低 分生细胞较多且分布于整个插条 同时 这也可能是上段插条的平均每株生根数比较多的 原因 中段和下段插条的生根部位主要集中在节 间附近 可能与该处分生组织比较活跃有关 其 余部分木质化程度较高 可能难以分化出不定根 图 6 NAA 浓度对生根数的影响 Fig 6 E ect of NAA concentration on rooting number 3 结论与讨论 在水培生根过程中 选择合适的激素种类和 浓度是水培成功与否的一个关键因子 外源激素 主要通过调节外植体内部有关内源激素的含量 诱导细胞分化 从而促进不定根的形成 不同种 类的外源激素对外植体生根有不同影响 朱玉球 261 第 39 卷 经 济 林 研 究 等 20 用激素处理红叶石楠生根实验结果显示 激 素处理过的红叶石楠的生根数量低于无菌水组 研究结果与绣球花水培研究结果一致 周余华等 21 以圆锥绣球石灰灯的半木质化嫩枝为材料开展了 扦插繁育技术研究 发现 7种基质组合中 蛭石 泥炭混合基质扦插生根率最高 达 84 ABT NAA促进生根效果最好 孟新法等 22 对比了 3 种生长素 IAA IBA及 NAA 对生根的影响发 现 NAA在促进植物生根方面效果最好 这和绣 球花插条水培生根对激素筛选结果一致 研究表 明由于IBA进入植物组织后可迅速被氨基酸结合 而成为无活性的结合态生长素 10 这也可能是利 用IBA处理的绣球花外植体的生根率低于 NAA的 原因 IBA诱导根原基发生后 会导致愈伤组织 大量产生而阻碍根的生长 23 而 NAA处理有利于 菌的生长 在插条的切口处可以形成菌落 阻碍 愈伤组织的形成 24 所以使用IBA的平均每株根 长和平均每株生根数远小于 NAA 与研究结果一 致 但李进等 25 郑健等 26 的扦插试验表明 同 浓度下IBA生根效果优于 NAA 与本试验结果不 同 可能与采用的繁育方法不同有关 扦插繁育 时IBA容易保留在被处理的部位 能有效地促进 形成层细胞分裂 而水培繁育则不同 IBA可以 扩散在整个溶液中 导致IBA无法保留在切口处 诱导细胞分裂 另外 植物激素浓度也不宜过高 浓度过高会增加溶液的渗透压 导致外植体无法 利用溶液中的水分从而降低生根率 更严重情况 可能会导致外植体失水而死亡 图 7 NAA 浓度对根长的影响 Fig 7 E ect of NAA concentration on root length 不同的激素浓度对插条生根影响也不同 本试 验发现 NAA为 5 mg L 1 浓度处理绣球花外植体的 平均生根率最高 当NAA浓度超过15 mg L 1 时 绣球花外植体的平均生根率 株平均生根数 和株平均根长明显下降 李柠等 27 研究表明 150 mg L 1 的IBA可促进枫杨硬枝扦插生根 但 浓度高于 450 mg L 1 时则出现抑制现象 与本试 验结果生根趋势一致 植物对激素的需求有一个 最适范围 低浓度时能促进愈伤组织的形成 有 利于细胞再分化为根原基 从而促进生根 而激 素浓度过高则会诱导插条生成次级代谢产物 影 响了插条内部的某些氧化还原反应 妨碍了根生 长的正常生理代谢 从而抑制生根 甚至产生毒 害作用 13 14 但也存在差异 张沛健等 8 试验结 果显示 NAA浓度越高越能促进金蒲桃插穗生根 可能与植物个体差异有关 吴华芬等 28 以 MS 6 BA 1 0 mg L 1 IBA 0 05 mg L 1 为基质 发现绣球 花的分化增殖效果明显 而生根则使用保持在湿 度 85 环境条件下进行试管外生根效果较好 说 明生根效果除了受激素浓度控制外 还与环境湿 度有关 后续可以进一步讨论 a为清水培养的插条 b为激素溶液中培养的插条 当激素浓度 15 mg L 1 时 浸入水中部分表皮变红 a is the cuttings cultured in clear water b is the cuttings cultured in hormone solution when the hormone concentration is greater than 15 mg L part of the epidermis immersed in water turns red 图 8 激素对插条表皮颜色的影响 Fig 8 E ect of hormone on skin color of cuttings 图 9 插条部位对生根率的影响 Fig 9 E ect of cuttings on rooting rate 插条的木质化程度和分生细胞的数量决定着外 植体的生根效果 木质化程度越高 分生细胞数量 越低 所以更难产生不定根 16 18 卢瑞克等 13 发 现木质化程度较低的连翘插条更易于扦插生根 刘 文等 14 对杂交构树插穂扦插生根的研究中发现未 木质化插穗生根状况最好 半木质化与完全木质化 262 第 3 期 李可伊 等 绣球花扦插水培研究 较差 涂振伟 15 研究表明红石叶楠的枝条梢段和 中段的扦插效果最好 基段及抽梢的扦插效果较差 张国华等 29 以蛭石为基质研究发现 以枝条上部 为插穗的生根效果最好 这些结论与本研究结果一 致 绣球花上段外植体的木质化程度最低 有些甚 至未木质化 结果也显示上段外植体的生根率最高 生根数量也较多 但上段外植体并不是绣球花水培 的最佳外植体 这是由于上段外植体的平均每株根 长远低于中段外植体 而平均每株根长是衡量苗木 优良的核心指标 平均每株根长越长表明幼苗的根 系越发达 在移栽和后期生长中就会越有优势 也 有大量研究表明木质化程度高的外植体营养物质含 量高 有利于维持根的发育 19 21 黄梅等 16 在艾 纳香扦插生根的试验过程中发现木质化程度最高的 下部枝条生根效果较好 安晓英 17 对青海云杉扦 插研究中 下部插条的生根数大于上部 在骆畅等 18 对米槁的研究中 插穗生根效果下部 中部 上部 茎段的木质化程度对生根的影响因植物种类不同存 在差异 绣球花水培繁育的最佳外植体为半木质化 程度的中段外植体 图 10 插条部位对生根数的影响 Fig 10 E ect of cuttings on rooting number 图 11 插条部位对根长的影响 Fig 11 The in uence of cuttings on root length 图 12 不同插条部位生根图片 Fig 12 Rooting pictures of di erent cuttings 绣球花水培生根是一个复杂的过程 生根效 果好坏是许多条件综合作用的结果 本试验侧重 考虑激素种类 浓度及插条部位的影响 但对基 质选择 浸泡时间 温度等方面还未涉及 后续 还需进一步研究 本次试验为绣球花繁殖技术提 供了新思路 参考文献 1 陈旦旦 李萌 彭继庆 等 HmDFR基因表达与绣球花花色 的关联分析 J 植物生理学报 2020 56 7 1641 1649 CHEN D D LI M PENG J Q et al Association between HmDFR gene expression and flower color of Hydrangea macrophylla J Plant Physiology Journal 2020 56 7 1641 1649 2 屈连伟 绣球花新品种选育 种子收获和播种 J 中国花卉 园艺 2013 8 30 32 QU L W Breeding of new varieties of Hydrangea macrophylla seed harvesting and sowing J China Flower Horticulture 2013 8 30 32 3 袁梅 林萍 何银生 等 中国水培花卉研究现状及发展趋 势 J 西南园艺 2006 3 35 37 YUAN M LIN P HE Y S et al Review of studies on flower water culture in China J Southwest Horticulture 2006 3 35 37 4 L I A L AKSHMANAN P WEI Z H et al Transcriptome profiling provides molecular insights into auxin induced adventitious root formation in sugarcane Saccharum spp Interspeci c hybrids microshoots J Plants 2020 9 8 931 5 KIM J H K WON B M H O T T et al Phloroglucinol improves direct rooting of in vitro cultured apple rootstocks M9 and M26 J Agronomy 2020 10 8 1079 1087 6 罗嘉亮 李凡 郝瑞杰 等 外源生长素对杜梨组培不定芽生 根及相关氧化酶的影响 J 经济林研究 2020 38 1 125 132 LUO J L LI F HAO R J et al Effect of exogenous auxin on adventitious bud rooting and related oxidase in tissue culture of Pyrus betulifolia J Non wood Forest Research 2020 38 1 125 132 263 第 39 卷 经 济 林 研 究 7 王小玲 赵忠 权金娥 等 外源激素对四倍体刺槐硬枝扦 插生根及其关联酶活性的影响 J 西北植物学报 2011 31 1 116 122 WANG X L ZHAO Z QUAN J E et al Rooting and correlative enzyme activities of hardwood cuttings of tetraploid Robinia pseudoacacia J Acta Botanica Boreali Occidentalia Sinica 2011 31 1 116 122 8 张沛健 高丽琼 尚秀华 不同激素种类 浓度及浸泡时间对 金蒲桃扦插生根的影响 J 热带作物学报 2020 41 6 1084 1091 ZHANG P J GAO L Q SHANG X H Effects of different hormone types concentrations and soaking time on cutting rooting of Xanthostemon chrysanthus J Chinese Journal of Tropical Crops 2020 41 6 1084 1091 9 漆丽萍 李剑美 汤浩绵 不同生长调节剂对三角梅水培生根 的影响 J 贵州农业科学 2019 47 1 101 106 110 QI L P LI J M TANG H M Effects of different plant growth regulators on rooting of Bougainvillea spectabilis in water culture J Guizhou Agricultural Sciences 2019 47 1 101 106 110 10 魏晓雪 姜明月 张文天 等 不同处理对五大连池野生兴安 百里香嫩枝扦插的影响 J 北方园艺 2020 5 56 60 WEI X X JIANG M Y ZHANG W T et al E ects of di erent treatments on shoots cutting of 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of Forsythia suspense with all light spray J Chi