红枝桤木扦插生根过程的解剖学观察开题报告

1. 研究目的与意义

红枝桤木(Alnusrubra)，产于北美西北部太平洋沿岸,从美国的加洲至加拿大的碑诗省均有分布。中国林科院2003年底首次从美国引进红枝桤木种子，并在温室进行容器育苗，成功培育出红枝桤木幼苗。目前，红枝桤木已在我国湖南、江苏及安徽等地成功引种栽培。引种的红枝桤木主要以实生繁殖为主，扦插繁殖难以诱导不定根的发生，扦插成活率较低。

本研究以红枝桤木当年生半木质化枝条为插穗，在自动间歇喷雾条件下开展嫩枝扦插繁殖技术研究，探讨影响红枝桤木扦插生根的主要因子，形成红枝桤木扦插繁殖技术体系；从插穗不定根形成的解剖学观察入手，研究揭示不定根形成的解剖学机制。研究结果将为揭示扦插不易生根树种的生根机理提供理论基础。

2. 国内外研究现状分析

插条生根的形态解剖研究早在19世纪就己有端倪，此后，解剖学研究发现了由薄壁组织发育成的根原基。对插穗进行解剖学观察是确定不定根形成方式的重要手段，于扦插繁殖有重要的意义。

众多研究发现，插穗生根的难易主要取决于3个因素：

(1)茎的解剖结构。从解剖学看，不定根的产生，很大一部分取决于插穗皮层的解剖结构，如果茎没有环状厚壁组织或虽有但是不连续的则生根易，反有连续环状厚壁组织的茎难以生根，没有或虽有但不连续的生根较易。王戈戎等人对喜树茎进行结构观察，发现喜树幼茎的皮层与维管区域之间有不连续的厚壁细胞，但不影响不定根的形成，属于扦插易生根树种。而刘勇等人对扦插难生根树种板栗的茎解剖发现，靠近初生韧皮部的皮层中有数层厚壁纤维细胞，连成环状，影响不定根的形成。

(2)根原基类型。分2类：潜伏根原基和诱导根原基。一般具有潜伏根原基的植物生根容易；没有潜伏根原基的生根较难。如整个按属树种插条内均无原生的根原基，因而在自然条件下大多数按树扦插成活率很低，需要在外界物理或化学条件刺激下，通过诱导，插条产生诱导根原基，刁一能扦插繁殖成活。不定根的发生部位不一致。百山祖冷杉插穗不存在潜伏根原始体。诱导根原始体主要有两种来源:6月下旬-7月在维管形成层和韧皮部，能发现团状的薄壁细胞，它们的细胞质浓厚，细胞核大，排列紧密，与周围细胞有很明显的区别;此外在愈伤组织内部，也会产生细胞质浓厚、细胞核较大、排列紧密、与周围细胞有明显区别的薄壁细胞团。这两种来源的薄壁细胞团就是百山祖冷杉的诱导根原始体。随后根原始体分化成根原基，根原基向外突破，形成不定根，观察发现约占800k的不定根起源于愈伤组织。垂丝海棠2年生插穗茎内无潜伏根原基，不定根由诱生根原基发育形成，诱生根原基源于愈伤组织自身形成的初生射线与维管形成层交汇处细胞的分裂分化，并且愈伤组织内有些细胞分化为具螺纹加厚的厚壁细胞，在愈伤组织内产生根原基。杂种鹅掌揪插穗内没发现潜伏根原基，不定根起源于维管形成层区，属诱导生根类型，愈伤组织内没有发现根原基。绞股蓝插条不定根原基起源于髓射线，扦插后髓射线纸胞脱分化，恢复分生能力，细胞进行平周分裂形成根原基。矮紫杉扦插生根属愈伤组织生根类型，在切口处产生愈伤组织，再由愈伤组织内部分化形成分生组织结节和维管组织结节。在愈伤组织生长后期可见到大量的维管组织结节，当维管组织结节作单向分裂时形成根原基。从生理功能看，树皮薄而柔软的插条，根原基容易形成，代谢作用强，吸收土壤中的水分也较易，所以易于生根，成活率也高，如杨树、柳树等;反之，树皮坚硬或有软木层或有树脂，进入切口内部的水分、氧气受到阻塞，呼吸作用差、代谢缓慢，对不定根的形成不利。

(3)生根类型。分3种：皮部生根型、愈伤组织生根型和综合生根型。皮部生根型和综合生根型生根相对容易，如杨、柳、杉木、山矾等；愈伤生根型则相对较难或者较慢，如含笑、云杉、落叶松等。

不定根一般发源于插穗内一些变成分生组织的细胞群，即根原始体，根原始体进一步分化成根原基而形成不定根。诱导根原基主要是由幼嫩的愈伤组织细胞、形成层细胞、射线细胞、韧皮部的薄壁细胞等部位产生。

值得一提的是，愈伤组织的产生与不定根的形成有密切的关系，一般不定根形成之前大都要先产生愈伤组织的。它主要执行吸收和防御功能，但是过多产生愈伤组织，会大量消耗插穗内的生根物质而呈老化状态，导致插穗不能生根。陈四维认为对于某些树种，愈伤组织的形成是不定根发生的前提，如杨树、榆树、落叶松等，不定根从愈伤组织处产生。Cameron以辐射松为材料，发现插穗不定根从愈伤组织内发生后，Smith以多巴（DOPA）为染色剂，观察发现辐射松从切口的愈伤组织内有不定根发生位点，该位点的薄壁组织细胞早期出现核膨大、胞质浓缩，经一系列分裂，最终凸起发育成根原基。刘桂丰等人经过一系列的研究后发现，对于大多数树种而言愈伤组织的形成和不定根的产生还是彼此独立的，如杂种鹅掌楸、长白落叶松等。还有些树种的不定根并非产生于愈伤组织，但生根前插穗下切口总是先形成愈伤组织，如欧洲榛子。除此之外，愈伤组织对不定根的形成也有抑制作用，林艳等人报道，虽然白桦产生愈伤组织，但愈伤组织的形成及发育晚于根原基的形成及发育，并未对插穗的切口起着生根前的保护作用，扦插易腐烂。

目前，红枝桤木扦插生根过程的解剖学研究尚未见报道，吕梅等人对桤木插穗解剖观察发现，桤木从扦插到生根大约30d，桤木不定根原基起源于形成层与维管射线交叉处的部分细胞。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容

1红枝桤木嫩枝扦插技术研究

以当年生半木质化枝条为材料，设置激素种类、激素浓度、激素处理时间等处理，研究影响红枝桤木嫩枝扦插成活的主要因子，探索红枝桤木嫩枝扦插的优化技术方案。

2红枝桤木插穗不定根形成过程的解剖学观察

通过扦插生根过程的解剖学观察，了解插穗不定根发生的部位及生根类型，掌握不定根萌发生长的基本规律。

二、试验材料与方法

扦插繁殖挑选芽壮枝粗、无病虫害的健壮1a生红枝桤木枝条作为实验材料；以扦插后不同生根过程的插穗抽样进行解剖学观察和蛋白质组学分析。

1嫩枝扦插繁殖试验

1.1试验设计

采用随机区组试验设计。试验因素为激素种类(a)、激素浓度及处理时间(b)；激素种类为iaa、abt1、ggr-6；激素浓度及处理时间为250mg/l(2h)、500mg/l(30min)、1000mg/l(10s)。共9个处理，每个处理3次重复，每个重复20根，并以清水浸泡为对照。

插穗浸泡后进行扦插，扦插基质为珍珠岩、蛭石和河沙混合物。扦插深度为5~7cm，株行距为2cm3cm，配置自动间隙喷雾装置，并每3d进行外部形态的记录观察。

1.2试验方法

扦插试验结束后进行生根性状的调查。调查指标为不同处理插穗的生根数、生根量和最长根长，并统计生根率。

1.3试验结果处理

采用microsoftexcel2003和spss13.0统计分析软件对试验数据进行分析，进行差异显著性分析和多重对比。

4. 研究创新点

红枝桤木扦插繁殖生根率低，对试验材料用量有很大的限制，因此对试验技术娴熟程度有很高的要求。其茎段有一定木质化，切片和研磨过程也必须谨慎。本实验改进了红桤木石蜡切片方法，使得实验效果更佳。