栎属植物无性繁殖研究综述.doc

栎属植物无性繁殖研究综述辛雅芬1 石玉波2（1上海农林职业技术学院，上海松江：201600；2东北林业大学，黑龙江哈尔滨：150040）摘 要：本文从扦插、嫁接、组织培养三个方面综述了栎属植物无性繁殖的研究现状，指出栎属植物无性繁殖研究方面存在的问题，提出了对栎属植物无性繁殖研究和开发利用的建议，为栎属植物的综合开发应用提供参考依据。关键词：栎属；无性繁殖；研究进展壳斗科(Fagaceae)植物是北半球亚热带森林和温带森林的重要成分之一。林奈于1753年在壳斗科下建立了栎属，用Quercus作为属名。广义的栎属(Quercus)含栎亚属 (Subgenus Euquercus)和青冈亚属 (Subgenus Cyclobalanopis(Oerst.)Schneid.)，根据不同学者的观点栎属约有300种或600种，广布于亚、非、欧、美4洲。狭义的栎属即Camus1定义的栎亚属，全世界约有300种。中国有51种、14变种和1变型2，也有人认为只有35种3。中国是栎属植物分布中心之一，栎分布于全国各地，多为组成森林的重要树种，许多树种不仅是亚热带常绿阔叶林的主要建群种，而且也是温带阔叶落叶林的优势种之一，具有重要的生态和经济价值。我国大多数栎属树种的木材质坚硬，花纹美观，耐磨耐腐，是家具、室内装修、车辆等优质用材；栎实可作饲料、酿酒，有的栎实可直接食用，是木本粮食；树皮、壳斗可提制拷胶；落叶栎类的嫩叶可饲养柞蚕，老叶可作饲料；栎木还是培养香菇及木耳等食用菌的优良原料4。栎树在用材、工业原料、环境美化、生态恢复等方面具有十分重要的价值。本文主要对栎属植物无性繁殖方面的研究现状进行综述。一、栎属植物无性繁殖的意义无性繁殖是用树木营养器官的再生能力繁殖新植株的方法，又称为营养繁殖。常用的无性繁殖方法有扦插、嫁接、组织培养等。其优点是：植株变异小，能保持母本原有的优良性状，使得优良的基因型得以迅速固定；扩大植株的繁殖系数；在生产中，能够避免因实生繁殖产生的分化，提供规格大小一致、质量和性能俱佳的均一性原材料，提高经济效益；繁殖技术较简单、成本低。因此，在目前栎属植物种子园产种量少、良种严重匮乏的状况下，无性繁殖将成为解决良种不足、实现造林良种化的有效途径。了解栎属植物无性繁殖研究的进展有利于栎树无性系的选育以及扩大栎树生产育苗面积，为大面积人工林建设奠定基础，丰富栎属植物物种多样性，改善城市环境，实现良好人居环境。二、栎属植物主要无性繁殖方法的研究（一）栎树扦插繁殖研究栎树体内含丹宁等阻碍生根的物质，属扦插很难生根树种，有关栎树扦插成功的报道较少，其生根率一般在10%60%511。Matthew等报道对北方红栎（Quercu rubra）采用幼苗嫩枝喷雾扦插，比将成熟枝用苗砧嫁接后扦插和采用组织培养诱导芽的分化与生根可取得更好的效果6。Duncan等报道过使用IBA植物激素和杀菌剂处理对南方红栎（Q. falcata）和水栎（Q. crispula）无性系的扦插效果，并指出采集幼树侧枝的扦插成活率高于伐桩萌条7，8。金继华、王冰等在大棚内自动喷雾条件下，利用药物进行处理, 对蒙古栎（Q. mongolica）进行扦插试验,获得较好的扦插效果9。胡婉仪、涂炳坤在栓皮栎（Q. variabilis）、麻栎（Q. acutissima）、小叶栎（Q. chenii）、苦槠（Castanopsis sclerophylla (Lindl. et Paxton) Schottky）、石栎（Q. soleriana）扦插繁殖简报中指出五种栎类扦插后生根时间不一，采穗母树年龄相同情况下，苦槠生根最快，810天开始生根，且生根率最高达到75%；栓皮栎和麻栎生根率居中，生根率都为56%；而小叶栎和石栎生根较慢，生根率较低，分别为31%和32%10。陈雨春、王杰等利用氧化物硝酸银解决弗吉尼亚栎(Q.virginiana)扦插难生根、成活率低的问题,用不同浓度的硝酸银配合不同浓度的生根剂进行促根对比试验结果表明: 0.2%硝酸银+200mg/kg生根剂对穗条进行处理促根效果优于单用生根剂处理，成活率在70%左右，明显优于其他对比处理，且根系较多，是目前快速繁育弗吉尼亚栎的理想措施11。黄利斌对引种北美栎树扦插试验结果表明，水栎、柳叶栎(Q.Phellos)和纳塔栎(Q.nuttallii)3种北美栎树的插穗生根部位既有皮部生根，又有愈伤组织生根，属中间生根类型，但未发现发达的愈伤组织对生根有促进作用。水栎扦插后基部可形成发达的球形愈伤组织，虽愈合率较高，但生根率仍较低。柳叶栎、纳塔栎和水栎11.5a实生母树采穗扦插，最佳处理的生根率分别达70%、52.0%和22.0%，具有一定的扦插繁殖潜力。但从6a柳叶栎母树采穗扦插后不能生根，愈合率也仅为7.2%。不同树种的扦插生根能力为：柳叶栎纳塔栎水栎；不同处理的效果为：全光喷雾设施优于封闭式扦插，生根剂ABT6处理优于NAA处理和NAA+VB2处理，高浓度处理优于低浓度处理12。（二）栎树嫁接繁殖研究嫁接繁殖可以有效地克服栎树实生繁殖的缺点，实现栎树生产的优种化、区域化和商品化。栎树嫁接繁殖存在不亲和的现象，一般自砧嫁接的成活率在3050%，将北方红栎优良无性系穗条嫁接到实生苗砧木上，810a后有60%的植株出现不亲和而死亡10。孙冬伟，邬俊财等以栎树为砧木，选取生长健壮的栗树枝条为接穗，采用劈接、插皮接和插皮舌接三种方法进行嫁接取得成功。通过除蘖、扶直、抚育、病虫害防治等田间管理，嫁接苗生长良好，并显现出抗冻害、结实量高等优点13。引田裕之调查了用于培育食用菌的短柄泡(Q.glandulifera)优良无性系嫁接苗栽植后12a后接合部的亲和状况，接穗与砧木愈合较好的树木占56%，有10个无性系在接合部有肥大瘤疤，愈合效果较差14。 黄利斌以麻栎为砧木，纳塔栎、红栎和水栎春季枝接的成活率分别为47.5%61.2%、47.5%和13.3%15.0%，春季枝接的效果优于秋季芽接。但春季嫁接成活后，因亲和性等原因，年终的保存率仍会出现明显下降。引种栎树扦插苗当年生长量很小，高生长仅35cm。水栎和塔纳栎移植1年后平均苗高生长分别为0.34m和0.36m，移植2年后苗平均高生长量分别为1.40m和1.75m；而水栎和纳塔栎田间嫁接苗当年平均高生长分别达1.16m和1.10m。对于引种栎树中初选的优良观赏类型或单株，生产上可应采用嫁接繁殖为主。至于如何优化各种处理组合，进一步提高引种栎树扦插和嫁接成活保存率，尚需深入研究12。（三）栎树组织培养研究栎属植物的组织培养最早开始于1952年，Jaquiot报道15三种栎类的组织发生现象，在韧皮部形成后出现了愈伤组织，80年代栎类组织培养方面的报道多了起来，研究较多的国家有德国、荷兰、西班牙、法国、葡萄牙、美国、日本、韩国等国，研究对象集中在占本国森林比率较大、经济及生态学地位重要的一些树种，如欧洲栓皮栎（Q.suber）、欧洲白栎（Q.Robur）和麻栎（Q.acutissima），研究内容多为芽培养和体细胞胚培养。栎树组织培养采集外植体部位多为芽和茎段，一些学者也对子叶、胚、胚轴等器官为外植体进行了探索。Sato等16以麻栎（Q.acutissima）种子的上胚轴、子叶的下胚轴、胚根、子叶为外植体培养；Bellarosa17用去除子叶的欧洲栓皮栎（Q.suber）的胚为外植体；Purohit and Nandi等以多花栎（Q.floribunda）去除胚轴、胚芽的胚为外植体；除此之外，也对Q.glauca、Q.leucotrichophra、Q.lebani等树种胚的器官培养进行了研究。在芽和茎段的培养中，最早都是以幼龄材料为外植体进行栎属植物器官培养的研究。直到1987年，法国科学家J.M.Favre和B.Juncker18以17月生的欧洲白栎实生幼苗和成年树（150年生）萌条扦插的茎段作为外植体，研究得出未木质化的嫩枝对芽的萌发效果最好。这是以成龄材料为最初外植体进行器官培养探索的开端，在此之后，Manzanera和Pardos(1990),Romano和Martins-Loucao19-21相继进行了成龄树离体培养的研究。他们的研究结果表明：来自成龄树的外植体与幼龄材料相比较，芽的萌发率、增殖率、生根率均较差。成龄树的生理成熟度较高，即便是成龄树的嫩枝也比一年生的实生苗的半木质化枝的器官分化能力弱。同时，他们在实验中通过对成龄材料的反幼处理，如修剪、诱导根萌条、室内培养等一系列前期管理措施，以及对插条喷施BA获得幼化材料等方法来降低栎属植物的生理成熟度，能够有效地提高成龄材料的增殖率和生根率。我国栎树组织培养方面的研究工作开展较迟，目前尚处于研究初始阶段，大多还仅仅局限于不同材料的再生研究，而对于近些年国际上发展较快的一些离体培养技术如体细胞胚的诱导、细胞悬浮培养、原生质体培养、突变体筛选、遗传转化等方面的研究还未见报道。张焕玲22等在栓皮栎1个月生的实生苗上采集幼叶和茎段做为外植体诱导胚性愈伤组织。研究结果表明，NAA和BA结合使用(茎段和带叶柄的叶片: 1.02.0 mgL -1NAA+0.5mgL-1BA；不带叶柄的叶片:2.04.0mgL-1NAA + 1.0mgL-1BA)诱导的愈伤组织质量好,胚性愈伤组织较多，增殖能力强。2,4-D和KT结合使用(最适配比为: 1.0 mgL-1 2, 4-D + 1.0 mgL - 1 KT) ,虽然诱导时间短，诱导率高，但是愈伤组织质量差，多呈水煮样组织，胚性愈伤组织少并且增殖能力差。最优的增殖培养体系激素组合为0.1mgL - 1NAA+0.1mgL-1BA。张存旭23等研究了植物生长调节物质6-BA、NAA、GA3在离体培养条件下, 对栓皮栎茎芽增殖和生长的影响。结果表明, 低浓度的6-BA (0.20.6mgL-1)能促进栓皮栎茎芽增殖, 6-BA浓度为1.0 m gL-1时, 茎段基部形成大的愈伤组织块, 对芽增殖有所抑制。单独使用不同浓度的6-BA对茎芽伸长无显著影响。适当浓度的NAA (0.01m gL-1, 0.1m gL-1) 与6-BA 配合使用, 能明显促进茎芽的伸长生长。当NAA浓度为0.5mgL-1时, 抑制茎芽增殖和生长。在培养基中添加2.05.0 mgL-1的GA3, 对茎芽的伸长有明显的促进作用；但连续使用时，苗株生长细弱, 不利于进一步继代培养和生根培养。三、讨论我国栎属植物资源丰富、分布广、种类多，有较高的观赏价值和较强的适应性。但目前大量可供观赏的栎树种类仍然处于野生状态，没有得到开发和利用。而在国外，对栎类树种的引种和栽培应用非常重视，欧美一些国家已系统收集与建立英国栎(Q. robur)的种源试验，确定了优良种源及优良无性系。我国有关栎树无性繁殖的研究报道较少，许多生产上实际应用的无性繁殖方法方面仍处于摸索阶段。因此，针对我国目前的研究状况提出以下建议：首先，建立自然保护区使栎类资源得以持续开发利用，并根据其生物学特性，采取不同的繁殖手段，摸索一种适宜栎树丰产的繁殖方法。其次，重视栎树的园林应用价值和前景，进一步开展多个种类或品种、多种激素、多种浓度、多种基质等多种因素综合性扦插试验；通过相关基础学科如植物生理学、植物遗传学及现代生物技术的发展对栎树嫁接进行深入研究，科学地解释嫁接不亲和机制及嫁接引起的变异等方面问题；组织培养方面应完善不同栎树的快繁技术体系，加快新品种的繁育，开展栎树种质资源的离体培养保存研究，建立高效再生技术体系，为基因工程育种奠定基础。最后，选择适合栎树各种类或品种的扩繁方法，用以指导生产实践，对促进无性系栎树产业的发展，快速繁育栎树良种苗木提供坚实的科学依据。参考文献：1Craft K J, Ashley M V, Koenig W D. 2002. 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