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滇杠柳扦插繁殖及生根相关理化特性的动态分析



全 文 :·药用植物栽培·
滇杠柳扦插繁殖及生根相关理化特性的动态分析
高 洁1,曾笑菲1,刘晓辉1,扬尚星2
(1. 西南大学农学与生物科技学院,重庆 400715;2. 丽江东巴医药有限公司,云南 丽江 650041)
摘要 目的:探索不同生长素类调节剂对滇杠柳扦插繁殖的影响,以及其生根过程中内源激素、氧化酶活性的
动态变化规律。方法:采用不同浓度的吲哚丁酸(IBA)、生根粉 1 号(ABT1)和萘乙酸(NAA)处理滇杠柳插穗,检测
生根效果及生根过程中内源激素吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷类(ZRs)、脱落酸(ABA)含量及吲哚乙酸氧化酶
(IAAO)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性的变化。结果:150 mg /L IBA 处理滇杠柳插穗生根率达到
80%,150 mg /L ABT1 和 NAA处理的插穗生根率为 70%和 68%,而对照只有 23%生根。滇杠柳扦插生根过程可分
为不定根诱导期、露白期和生长期 3 个阶段。不定根诱导期需要低含量的内源激素 IAA、ZRs、ABA、较高活性的
IAAO;不定根形成露白期需要高含量内源激素 IAA、较高活性的 PPO、低含量的 ZRs、ABA 和低活性的 IAAO 和
POD;不定根生长期需要一定含量的 IAA、ZRs、ABA和较高活性的 PPO、POD、IAAO,在生根后期三种氧化酶活性下
降。生根过程中,150 mg /L IBA的处理增加了插穗内 IAA含量和 PPO活性,降低了插穗内 ABA、ZRs含量和 IAAO、
POD活性。结论:内源 IAA、ZRs、ABA 的含量和 IAAO、PPO、POD 活性的动态变化与插穗不定根生长过程密切相
关。
关键词 滇杠柳;扦插;不定根;内源激素;氧化酶
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2011)06-0841-05
Cutting Propagation of Periploca forrestii and Dynamic Analyses of Physiological
and Biochemical Characteristitics Related to Adventitious Roots Formation
GAO Jie1,ZENG Xiao-fei1,LIU Xiao-hui1,YANG Shang-xing2
(1. College of Agronomy and Biotechnology,Southwest University,Chongqing 400715,China;2. Dongba Chinese Medicinal Company
in Lijiang,Lijiang 650041,China)
Abstract Objective:To study the effects of different auxcin regulators on rooting of Periploca forrestii cuttings as well as dynamic
change rules of endogenous plant hormones and oxidases related to adventitious root formation. Methods:Cuttings propagation characters
of Periploca forrestii were investigated and compared with different concentration treatments of indolebutyric acid(IBA) ,Rooting Pow-
der No. 1(ABT1)and naphthylacetic acid(NAA). The dynamic changes of contents of endogenous hormones including indole acetic
acid(IAA) ,abscisic acid (ABA) ,zeatin ribosides(ZRs)as well as the activities of indoleacetic acid oxidase(IAAO) ,polyphenol oxi-
dase(PPO) ,peroxidase(POD)were tested. Results:Rooting percentage of cutting with 150 mg /L IBA,150 mg /L ABT1 treatment
and NAA treatment were 80%,70% and 68% respectively,rooting percentage of cuttings of the control was 23 % only. The adventi-
tious rooting displayed three distinct phases i. e. root-inducing,root-formating and root-elongating phases. During root-inducing phase
the contents of IAA,ABA and ZRs decreased,whereas IAAO activity kept at a higher level. The IAA content reached the peak and PPO
activity increased obviously during root-formating phase,while activities of IAAO,POD and contents of ABA,ZRs declined to minimum.
During root-elongating phase contents of IAA,ABA,ZRs were much steadfast and activities of PPO,IAAO,POD were increased. After
that,the activities of the three oxidases decreased slowly. 150 mg /L IBA treatment increased the content of IAA and PPO activity in
cuttings during rooting,while the opposite result occurred in contents of ZRs,ABA and the activities of IAAO,POD. Conclusion:The
dynamic changes of endogenous hormones (IAA,ABA,ZRs)contents and IAAO,PPO,POD activities are tightly related to the rooting
process of cuttings in Periploca forrestii.
Key words Periploca forrestii Schlecht.;Cutting;Adventitious root;Endogenous plant hormones;Oxidases
收稿日期:2010-12-23
基金项目:西南大学人才引进项目(207011) ;重庆市科技攻关项目(2008AB1001)
作者简介:高洁(1959-) ,女,博士,教授,主要从事药用植物栽培生理生态研究;Tel:13996270226,E-mail:gaojiexn@ sohu. com。
滇杠柳(Periploca forrestii Schlecht. )为萝藦科
杠柳属植物,是云贵高原一种传统的民族药,也称黑
骨藤,分布于西藏、云南、贵州、广西等地。该植物全
株药用,可舒筋活络、祛风除湿;主治风湿性关节痛、
跌打损伤、乳腺炎、闭经、月经不调;外用治骨折
等〔1〕。目前对滇杠柳化学成分研究较多〔2,3〕,邱明
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DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2011.06.005
华等〔4〕最新发明了以滇杠柳为主要成分的抗肿瘤
药物专利(专利公开号:CN1720921)。从滇杠柳中
提取的有效成分已进入商品化生产,市场上已开发
出黑骨藤追风活络胶囊、伸筋透骨喷雾剂、伤湿帖、
复方仙灵风湿酒等多种商品成药〔5〕。随着市场及
生产对滇杠柳的大量需求和人们的盲目采挖,对滇
杠柳野生资源生态破坏严重,进行该药材的繁殖研
究成为急待解决的问题。但滇杠柳种子萌发率及幼
苗成活率极低,而滇杠柳扦插繁殖及不定根发生的
生理生化机制研究尚未见国内外报道,本实验分析
了不同生长素类调节剂对滇杠柳扦插繁殖的影响,
以及生根诱导过程中相关内源激素含量和氧化酶活
性的变化,以期为滇杠柳野生资源的人工繁育、促进
生物药产业化生产和更深一步研究滇杠柳生根机理
提供理论依据和指导作用。
1 材料与方法
1. 1 供试材料 采取云南丽江山地多年生滇杠柳
枝条为插穗。实验地位于西南大学内露天砂床,气
温18 ~ 33 ℃,湿度 70% ~85%。
1. 2 方法
1. 2. 1 基质和材料处理:0. 3%的高锰酸钾溶液对
扦插基质河沙进行消毒、晾晒备用。插穗长约 30
cm,基部切成马蹄形,用清水冲洗后,0. 3%高锰酸
钾浸泡 15 min作表面消毒,分别用 ABT1、IBA、NAA
三种浓度(100、150 和 200 mg /L)浸泡插穗基部 4
h,以清水为对照(CK) ,每个处理 3 个重复,每次重
复插穗 30 株。扦插时,将处理好的插穗的基部插于
已消毒的育苗基质上,深度为 2 ~ 3 cm,插后用薄膜
覆盖,每天早、中、晚各喷水一次以保持基质、枝条湿
润,每 10 d补充一次富含 N、P的营养液。扦插后观
察不定根的发生、发育过程,75 d 进行生根统计,平
均生根率 =生根的插穗数 /插穗总数;平均生根数 =
生根总数 /插穗总数;最长根平均长 =每插穗最长根
长度总和 /插穗总数。
重复上 150 mg /L IBA 扦插试验,以清水为对
照。扦插后定期取样并迅速插入清水中,带回实验
室置于 - 60 ℃冰箱贮存备用。剪取插条基部 3 cm
茎段,称量、切碎、匀浆,进行酶活性和内源激素含量
的动态分析。
1. 2. 2 内源激素含量的测定:酶联免疫吸附测定
法(ELISA)测定〔6〕,由中国农业大学提供激素酶联
免疫试剂盒测定生长素(IAA)、玉米素核苷类
(ZRs)和脱落酸(ABA)含量(ng·FW/g)。
1. 2. 3 氧化酶活性的测定:吲哚乙酸氧化酶
(IAAO)活性测定:参照张志良等的方法〔7〕,于 530
nm波长下测定其光密度,并计算酶活性,以每 mg
蛋白质在 1 h 内分解 IAA 的 μg 数表示 IAAO 的 1
个酶活性单位(U)。多酚氧化酶(PPO)活性测定:
提取和活性测定参照李明等的方法〔8〕,以每 mg 蛋
白质每 min 改变 1 个吸收度值为 1 个酶活性单位
(U)。过氧化物酶(POD)活性测定:参照张志良等
的方法〔7〕,以每 mg 蛋白质每 min 改变 1 个光密度
值为 1 个酶活性单位(U)。
1. 2. 4 可溶性蛋白含量的测定:采用 Bradford 的
方法〔9〕测定,用牛血清蛋白为标准。
1. 3 数据统计方法 采用 Excel 2003 整理原始数
据,用 DPS软件进行数据方差分析和新复极差法多
重比较,用 SigmaPlot 2000 作图。
2 结果与分析
2. 1 扦插生根情况 经形态观察发现,扦插后约
15 ~ 20 d 左右是不定根的诱导期,25 ~ 30 d 左右开
始形成不定根,即不定根的露白阶段,以后是不定根
的生长期。从生根部位看,不定根直接从皮部长出,
整个生根过程几乎无愈伤组织生根。见表 1。
表 1 不同生长素类调节剂对滇杠柳扦插生根的影响
生长
调节剂
浓度 /
(mg /L)
平均生根
率 /%
平均生根
数 /条
最长根平均
长 / cm
CK 清水 23. 12 ± 5. 69G 0. 90 ± 3. 51C 2. 05 ± 0. 85D
IBA 100 62. 45 ± 1. 08C 6. 00 ± 0. 87AB 3. 08 ± 0. 11B
150 80. 11 ± 0. 64A 8. 00 ± 1. 06A 4. 35 ± 0. 72A
200 55. 65 ± 0. 85CD 5. 00 ± 0. 94BC 1. 88 ± 0. 08C
ABT1 100 50. 86 ± 1. 15D 4. 00 ± 1. 09BD 2. 28 ± 0. 15C
150 70. 27 ± 0. 92B 7. 00 ± 1. 16AB 3. 01 ± 0. 05B
200 40. 73 ± 1. 04E 3. 00 ± 1. 57BC 1. 85 ± 0. 18C
NAA 100 40. 85 ± 1. 11E 3. 00 ± 1. 02BC 2. 16 ± 0. 20C
150 68. 43 ± 0. 78BC 6. 00 ± 133AB 2. 86 ± 0. 07B
200 32. 32 ± 0. 91FG 2. 00 ± 1. 22C 1. 45 ± 0. 10D
注:同列不同的大写字母表示在 α = 0. 01 水平下差异极显著
从表 1 可知,三种生长素类调节剂对不定根生
长都有不同程度的促进作用,效果最好的是 IBA,其
次是 ABT1 和 NAA,对照的生根效果最差。三个浓
度梯度中以 150 mg /L的作用最显著,150 mg /L IBA
处理插穗的平均生根率为 80%;ABT1 处理插穗的
平均生根率是 70%;NAA处理插穗的平均生根率为
68%;而对照插穗的平均生根率只有 23%;插穗平
均生根数和最长根平均长以 IBA 处理的最好,对照
最差。
2. 2 不定根发生过程中内源激素含量的动态变化
2. 2. 1 IAA含量的动态变化:IAA 一个重要的生
理功能就是促进不定根的形成,内源 IAA 含量的水
平和变化影响不定根的发生。IBA 处理增加了插穗
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中 IAA含量,但生根过程中对照、处理插穗 IAA 含
量的动态变化很相似。在扦插初期,内源激素 IAA
含量逐渐下降,因为插穗切口部位氧化物酶的分解
作用,使内源 IAA 含量下降。不定根诱导期,插穗
中内源 IAA 含量降到最低值,不定根形成露白期,
IAA含量急剧上升到最高峰,然后,不定根生长期有
所下降,生根后期 IAA 含量保持一定的水平。这与
徐继忠等的研究结果很相似〔10〕。见图 1。
图 1 滇杠柳扦插过程中 IAA含量变化
2. 2. 2 ABA含量的动态变化:对照、IBA处理插穗
对 ABA含量的动态变化很相似。插穗刚脱离母体
时高含量的 ABA是植物对伤害逆境的应急反应,随
后 ABA含量大幅度下降,在不定根诱导期和露白阶
段达最低,生根后的生长期 ABA 含量有所增加,但
处理插穗 ABA的含量始终低于对照,因此,ABA 对
不定根的诱导和突破皮层生长具有一定的抑制作
用,在伸长期 ABA含量的增加对根系的延长生长有
促进作用,这与张晓平等研究结果相似〔11〕。见图
2。
图 2 滇杠柳扦插过程中 ABA含量变化
2. 2. 3 ZRs 含量的动态变化:ZRs 是细胞分裂素
的一种,ZRs 对插穗生根影响有一定的争议。在不
定根露白期以前 ZRs 含量稳中有降,这期间 ZRs 消
耗于插穗切口处组织细胞的脱分化及愈伤组织的形
成,并且低含量的细胞分裂素有利于不定根的诱导
和生长;在不定根长出后,ZRs 的含量逐渐上升,这
可能是生长期活跃的细胞分裂生长所需,以及新生
根重新合成所致,但处理枝穗中 ZRs含量始终低于对
照,可能 ZRs对插穗生根只起到协同作用。见图 3。
图 3 滇杠柳扦插过程中 ZRs含量变化
2. 3 不定根发生过程中氧化酶活性的动态变化
2. 3. 1 IAAO活性的动态变化:IAAO 能直接氧化
分解 IAA,其氧化降解的程度直接影响不定根的发
生和生长。在整个扦插生根过程中 IAAO 活性呈波
动的升降,插穗刚离开母株后 IAAO活性逐渐升高,
不定根诱导期达到第一个高峰,高活性的 IAAO 降
低了体内的 IAA水平,符合低水平 IAA有利于诱导
生根的观点〔12〕;随后 IAAO 活性下降,到不定根露
白期 IAAO活性最低,这导致体内 IAA 水平急剧上
升,有利于不定根突出表皮;待新根长出之后,IAAO
活性急剧下降,这导致体内 IAA 水平急剧上升,促
进根的伸长生长。对照和处理的插穗中 IAAO 活性
变化趋势相似。见图 4。
图 4 滇杠柳扦插过程中 IAAO活性变化
2. 3. 2 PPO 活性的动态变化:PPO 对不定根的形
成十分重要,在 POD 和一些其他酶的作用下,PPO
能催化酚类物质与 IAA 形成一种“IAA-酚酸”缩合
物(生根素) ,这种缩合物是一种生根的辅助因子,
具有促进不定根形成与发育的活性〔13〕。IBA 处理
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的插穗中 PPO 活性比对照高。扦插初期 PPO 活性
较低,催化生成的“IAA-酚酸”缩合物较少,而主要
与植物愈伤反应的伤呼吸密切相关,随着生根进程,
插穗中 PPO活性几乎呈直线大幅度上升,且在不定
根露白形成期有一个上升值,可能参与合成了大量
的生根辅助因子“IAA-酚酸”缩合物,促进插穗早发
根、多发根、提高发根率。见图 5。
图 5 滇杠柳扦插过程中 PPO活性变化
2. 3. 3 POD 活性的动态变化:在酚类物质存在的
条件下,POD参与生长素的代谢和细胞壁的木质化
和伤害反应,在伤害或逆境反应时,首先是碱性
POD被激活,碱性 POD 具有 IAA 氧化酶的活性,可
诱导生根,随着生根的进程是酸性 POD 激活,在根
生长起始和发育过程中促进木质化和细胞壁的合
成。见图 6。
图 6 滇杠柳扦插过程中 POD活性变化
在不定根露白期以前,虽然插穗中 POD活性呈
逐渐下升趋势,但具有一定活性的碱性 POD 参与
IAA氧化分解,消除体内过多的内源 IAA,有利于根
原基的诱导;在不定根露白期 POD 活性下降最低
值,导致体内 IAA 含量有一定的上升,利于不定根
的形成;露白期以后进入新根生长期,POD 活性逐
渐上升,35 d(IBA)和 42 d(对照)POD 活性达到最
高值,POD活性上升有助于合成木质素,而木质素
对插穗生根期间维管组织的形成、细胞壁的形成、根
的木质化十分重要;在生根后期 POD 活性有所下
降,仍然比生根前活性高。IBA 处理插穗显著提高
了插穗生根率,原因之一可能是提高了 POD 活性,
从而促进插条生根。
3 结论与讨论
3. 1 滇杠柳扦插生根过程可分为三个时期:不定
根诱导期、露白期和生长期。IBA、ABT1 和 NAA 处
理有利于滇杠柳扦插生根,最适浓度均为 150 mg /
L,150 mg /L IBA处理插穗的生根率可达到 80%,分
别是 ABT1、NAA 处理及对照的 1. 14、1. 17 和 3. 46
倍,四种处理之间达到了 0. 01 水平的差异显著,因
此,在滇杠柳扦插繁殖的实际应用中首选 150 mg /L
的 IBA 作为插穗不定根生长促进剂,其次可选 150
mg /L的 ABT1。
3. 2 IBA处理提高了滇杠柳插穗内源激素 IAA 的
量,降低了 ZRs 和 ABA 的量,从而促进插条生根。
不定根诱导期需要低浓度的内源 IAA、ZRs和 ABA;
不定根形成露白期需要高浓度内源 IAA,低浓度的
ZRs和 ABA;不定根生长期维持一定含量的 IAA、
ZRs和 ABA以促进其生长。在生根过程中起主要
作用的 IAA、ABA和 ZRs也可能起协同作用。
3. 3 IAAO、POD和 PPO与滇杠柳扦插生根过程有
密切关系,三种酶的活性各自呈现一定的规律性变
化,既相互独立,又相互作用共同影响插穗的生根能
力。在滇杠柳不定根的诱导期要求较高活性的
IAAO和 POD,有利于降解体内高浓度的 IAA,促进
根的诱导;在不定根露白期需要低活性的 IAAO 和
POD,避免内源 IAA 氧化分解,提高插穗内 IAA 含
量,有利于不定根突出皮层和生长;在不定根的生长
期,要求一定低活性 IAAO和高活性 POD,POD活性
上升有助于合成木质素,促进新根的生长。PPO 的
活性从不定根诱导期开始就要求迅速上升直到生长
期,这可能导致生成大量的生根辅助因子“IAA-酚
酸”来促进插穗不定根的发育、生长。
参 考 文 献
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长柱金丝桃生长发育及人工繁殖技术研究
陈玉梅,张克勤* ,宋百军,赵桂英,王振辉,王丽梅,常维毅,丛立新
(吉林农业科技学院动物科学学院 ,吉林 吉林 132101)
摘要 目的:了解长柱金丝桃形态变化、生长状况及人工繁殖技术。方法:利用现场观察记录形态的变化,测
量长柱金丝桃的株高和直径,利用 SPSS软件建立生长的数学模型;在人工栽培地进行有性和无性繁殖。结果 :长
柱金丝桃于每年 4 月末萌发,5 月末出现分枝、6 月末开花,8 月初为盛果期,10 月初种子成熟。株高、叶和分枝变
化的 Verhaulst模型分别为:H = 127. 109
1 + 23. 744 × e -0. 062t
、L = 23. 343
1 + 11. 303 × e -0. 062t
、B = 22. 037
1 + 73. 068 × e -0. 068t
。无性繁殖中
整株移植成活率为 100%,分株成活率为 67. 2%;有性繁殖中种子发芽率为 15. 2%,移苗成活率在 36%。结论:长
柱金丝桃生长发育期为 4 ~ 10 月,可以进行人工繁殖。
关键词 长柱金丝桃;生长发育;人工繁殖
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2011)06-0845-04
Study on the Growth,Development and Artificial Propagation of Hypericum ascyron
CHEN Yu-mei,ZHANG Ke-qin,SONG Bai-jun,ZHAO Gui-ying,WANG Zhen-hui,WANG Li-mei,CHANG Wei-yi,CONG Li-xin
(School of Animal Sciences,Jilin Agricultural Science and Technology College,Jilin 132101,China)
Abstract Objective:To explore the morphological changes,growth conditions and artificial propagation of Hypericum ascyron.
Methods:The morphological changes were observed and recorded in the scene,the height and diameter of the plants were measured;
the growth Verhaulst model was set up with the SPSS 17. 0 software;the sexual reproduction and asexual reproduction were carried out
in artificial cultivation . Results:Hypericum ascyron started germinating in late April each year,branching in late May,flowering in
late June,the period of full bearing was in early August,seeds were mature in early October. The Verhaulst models of the increase in
the height(H) ,the quantity of leaf pairs(L)and the branching (B)were,H = 127. 109
1 + 23. 744 × e -0. 062t
,L = 23. 343
1 + 11. 303 × e -0. 062t
,B =
22. 037
1 + 73. 068 × e -0. 068t
. The survival rate of whole graft and segmentation plant were 100% and 67. 2% respectively on asexual reproduc-
tion;on the sexual reproduction,the seed germination rate was 15. 2%,the survival rate of transplant seedlings was 36% . Conclu-
sions:The period of growth and development of Hypericum ascyron is from April to October and it can be carried out artificial propaga-
tion.
Key words Hypericum ascyron L.;Growth and development;Artificial propagation
收稿日期:2010-12-23
基金项目:吉林省教育厅“十一五”规划重点项目(2007238)
* 通讯作者:张克勤,Tel:0432-63509641,E-mail:kqzhang01@ hotmail. com。
·548·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 6 期 2011 年 6 月