国槐硬枝扦插繁育技术

Techniques for Hard Branch Cutting Propagation of Sophora japonica

摘要: 为解决国槐扦插繁育技术瓶颈，本研究以7个国槐品种为材料，通过采穗圃幼化及扦插处理，建立了国槐硬枝扦插繁育技术。结果表明，从开心型采穗圃采集扦插穗条，然后将其剪为长度8 cm~9 cm插穗，随后使用复合外源生长调节剂NAA (300 × 10−6) mg/L + ABT1号(200 × 10−6) mg/L浸泡生物学下端12 h，倒置放入沙池内催芽40 d后，生根率达96%及以上。本研究为国槐良种培育与产业化提供重要支撑。

Abstract: In order to solve the bottleneck of cutting propagation technology for Sophora japonica, this study used 7 varieties of Sophora japonica as materials and established a hard branch cutting propagation technology for Sophora japonica. The results showed that the cuttings were collected from the open-center type cutting garden, and then cut into cuttings with a length of 8 cm~9 cm, followed by the use of a composite exogenous growth regulator NAA (300 × 10−6) mg/L + ABT1 (200 × 10−6) mg/L for 12 hours, inverted it and placed it in a sandbox for 40 days to induce germination. The rooting rate reaches 96% or above. This study provides important support for the cultivation and industrialization of improved varieties of Sophora japonica.

1. 引言

国槐(Sophora japonica Linn.)为豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionoideae) (A. Engler分类系统)槐族(Trib. Sophoreae)槐属(Sophora Linn.)落叶乔木。在不同时期、不同地域，其称谓众多，如槐、槐櫰(尔雅)、守宫槐(群芳谱)，中国槐、家槐、黑槐、槐树、槐豆角(山东)，细叶槐(江西)、金药树(福建)、豆槐(湖南)、白槐(广州潮州)、洪呼日朝格图–木德(蒙语)、槐花木、槐花树、紫槐、槐角子以及立庄槐等。其高可达25 m、胸径1.5 m，树形高大、枝叶繁茂、夏花秋实，树皮、枝、叶、花、果实、种子等方面存在丰富变异，根系发达，抗性、耐污性等强，并对二氧化硫等有毒气体和铅等重金属具有很强的吸收和富集作用，具有极大的园林景观开发价值，早期栽培应用见于《尔雅》，《山海经》《管子》《齐民要术》也有详细记载。3000多年来，人们视国槐为神树、吉祥树及祖居的象征，将三槐喻三公，国槐已演化为我国丰厚文化底蕴及浓郁民族特色的载体，华北、华东、西北等区域的千年国槐以及中华丰厚的国槐文化沉淀都是见证。同时，国槐具有极高的药用价值，《神农本草经》《本草纲目》均有记载，并且其应用随着科技进步，逐渐从染料开发，到当前国槐花蕾、果实等部位中活性成分研究，开发出了相应的药品、保健品及工业用添加剂。其在我国栽培历史悠久、栽培地域广、适应性强，并集材用、药用、食用、生态防护、工业原料、蜜源、观赏等于一体，为我国重要的多功能人文乡土树种。据文献调查统计，除黑龙江省、吉林省、海南省、台湾省、香港特别行政区和澳门特别行政区外，国槐遍布于我国其他19个省、5自治区和4直辖市。另外，美国，日本，朝鲜，法国，英国等国家也有引种栽植。目前其变种、变型和栽培品种共约计30个，已保存国槐优良无性系等种质资源300多份。但是，我国当前对国槐的研究主要集中在播种育苗、大苗培育、病虫害防治、抗逆生理、良种选育和古树生态修复等方面。在无性繁育方面进展一直缓慢。为获得遗传性状一致的优良材料，许多学者在黄金槐(金枝国槐、金枝槐、金槐等) ‎[1] ‎[2] ‎[3] 、金叶槐(金叶国槐) ‎[4] 、龙爪槐(垂槐) ‎[5] 、双季米槐 ‎[6] 国槐优良类型嫁接，国槐组织培养 ‎[7] ‎[8] ‎[9] ‎[10] 等方面进行了探讨，但是嫁接繁殖系数低，组织培养技术对设施设备及人才要求高、价格昂贵、普适性较差。

国槐扦插繁育技术是学者及良种苗木生产者需求的最佳技术之一，自1986年报道至今，很多学者一致不间断地开展相关研究，本技术既是国槐繁育技术研究的热点也是难点。从近30年文献来看，国槐扦插繁育主要分为嫩枝扦插繁育和硬枝扦插繁育，其中嫩枝扦插繁育技术突破性不大，其中陶建平 ‎[11] 在“一种堇花槐的扦插方法(申请号2014106550058)”中达到85.4%，其余为83.3% ‎[12] 、82.6% ‎[13] 、66%及以下 ‎[14] ‎[15] ‎[16] ‎[17] ，国槐古树的嫩枝扦插生根率仅为48.4% ‎[18] ，范志强等 ‎[19] 虽然通过利用黄金槐组培苗瓶外生根的成活率提高到96.7%，但是此技术将组培和扦插杂合，前提条件要求较高，实践性不强。文献报道中，国槐硬枝扦插技术的生根率基本上均好于嫩枝扦插的生根率。硬枝扦插应是国槐规模化快繁的实用性技术。但是历年来的文献显示，专家学者在一些方面几乎固化，如扦插插穗长度基本参考了1984年绿枝扦插试验提出的15 cm~20 cm ‎[14] ‎[15] ，后续研究者基本将硬枝插穗的长度设定为15 cm~20 cm或相应范围内(如15 cm、18 cm~20 cm、15 cm~18 cm等) ‎[12] ‎[16] ‎[20] - ‎[27] ，后期部分学者稍有调整，基本处于10 cm~15 cm范围内 ‎[28] - ‎[34] 。对于激素种类和浓度的选择，相关参考文献存在较多相互矛盾之处，如一些学者认为萘乙酸NAA (500 × 10⁻⁶) mg/L浸条30 min适用于不同无性系，且效果较佳(扦插生根率最高可达90%) ‎[12] ‎[16] ‎[20] ‎[35] ，但后续学者还继续探索了ABT1号、ABT2号 ‎[21] ‎[22] ‎[28] [29] ‎[31] ，及吲哚丁酸IBA ‎[26] 、2,4-D ‎[19] 、吲哚乙酸IAA ‎[33] ‎[34] 、GGR ‎[11] ‎[16] 等，但是扦插生根率几乎均不高于90%甚至不用生根粉处理，其扦插生根率也可达88% ‎[23] ‎[24] ；一些学者证明了ABT生根粉好于IAA及NAA ‎[22] ，也有学者认为NAA效果好于IBA和ABT ‎[35] ，有的团队即使前期研究认为ABT较为理想，但是仍然以其他效果稍差激素进行相关研究 ‎[28] ‎[29] ‎[30] ‎[31] ，新型激素GGR的效果也未超过前期研究获得较高生根率 ‎[11] ‎[16] ，表明激素所起的作用可能因扦插条件(如基质的变化、有无温室与拱棚、底部热源等)、扦插材料的不同(如国槐、聊红槐、金枝槐等)而存在不同的成效，并没有完全通适性激素类别。而且对于插穗的放置顺序各异，如倒置催芽 ‎[12] ‎[20] 、如正放催芽 ‎[21] 、随采随插等，后续没有学者沿用倒置催芽方式，即使同一研究团队采用同样的研究方法，但是扦插时间、结果均不一致 ‎[12] ‎[20] ，导致其可信度不高；关于环境条件的配置，其变化较大，存在秋季沙藏处理后春季扦插、随采随插且效果不一致 ‎[21] ，其他条件保留拱棚、人工弥雾、温室 + 电热温床、遮阴网、地暖、草帘覆盖等条件或其组合，相关技术方案“个性化”非常强，通用性较差。相关文献情况见表1。以上综合说明，由于各专家学者所配备的设施设备相对简陋造成管理技术等主观因素过强以及所使用的国槐良种材料的差异或其他诸多因素，进而造成他们所采用的技术方案“个性强”、“重复性”弱，国槐硬枝扦插所需的生长调节剂及其浓度、扦插方法、所需环境等方面仍不成熟。截止到目前，国槐的绝大多数品种、无性系扦插繁育技术尚未解决，国槐扦插生根问题仍然值得研究，仍然是当国槐良种苗木产业发展的关键技术热点和难点。近年来，国外对国槐种子、花蕾等化合物提取与鉴定、及相关生物活性成分的功能进行了研究，尚未见硬枝扦插研究报道。

针对当前国槐扦插技术繁殖系数低、繁殖速度慢、各类扦插育苗方法操作繁琐、成本高、设施条件要求高等问题，本研究探索了国槐硬枝扦插繁育方法，以期为国槐良种培育及产业化发展提供支撑。

2. 研究材料与方法

2.1. 研究材料

研究材料为金叶国槐、“24号”国槐、“鲁槐5号”、“30号”国槐、蝴蝶槐、“王21”国槐和“18号”国槐等品种。

2.2. 研究方法

采用硬枝扦插方法。

3. 结果与分析

3.1. 建设国槐品种、无性系开心型采穗圃

春季采集国槐品种、无性系穗条，沙藏备用。4月中旬，将沙藏枝条剪成6 cm~8 cm接穗，插穗两头蜡封。砧木为国槐实生苗。待实生砧木芽体萌动后进行基部劈接建立采穗圃，株行距为1 m × 1 m待苗木长至30 cm~35 cm时，摘掉顶芽，建立开心型采穗圃(图1(a))，以便获得较多的粗细适当、插条，可剪取更多的穗条。以免枝条过粗或者过细，造成催芽生根不一致。正常中耕除草。

3.2. 穗条采集及处理

按照金叶国槐、“24号”国槐、“鲁槐5号”、“30号”国槐、蝴蝶槐、“王21”国槐和“18号”国槐等国槐品种、无性系分别从分支处剪取枝条，打捆运至扦插处理处(图1(b)、图1(c))。然后按照不同品种、无性系，剪去相应接穗，其中接穗的长度为8 cm~9 cm，比文献报道长度缩短50%以上，其粗度约0.6 cm~1.8 cm，其中上端平截、光滑，下端为斜口，每35根为一个扦插单位，挂牌，用绳将其捆绑在一起，使插穗的两端基本平齐，每个品种、无性系不少于35~140个插穗。然后将其接穗浸泡在盛有NAA (300 × 10⁻⁶) mg/L + ABT1号(200 × 10⁻⁶) mg/L溶液的容器内，浸泡12 h后进行催芽(图1(d))。

(a) (b) (c) (d)

Figure 1. Collection, cutting, and processing of clonal branches in the harvesting nursery of S. japonica

图1. 国槐采穗圃的无性系枝条采集、剪取插穗及处理

3.3. 建设催芽池

在全天光照充足、无遮挡的地方挖一深50 cm的催芽池，沙池内铺河沙5 cm~8 cm备用。

3.4. 插穗催芽

将浸泡处理完毕的插穗拿出，然后将其放入催芽池内，使其垂直地面、生物学下端朝上、生物学上端朝下，放置时，使捆与捆之间保持4 cm~5 cm的间距，四周由催芽池壁或放置砖块，用于辅助催芽插穗直立；将其枝条周边、及上方均用河沙填充，上方覆盖河沙厚度为5 cm (图2)。

Figure 2. Cutting and buding treatment of the clones of S. japonica

图2. 国槐无性系插穗催芽处理

在催芽池催芽的上方洒水浇透，然后覆盖地膜、加盖围挡，以防人、畜踩踏。40d后，挖出国槐品种、无性系的插穗，此时各个插穗均长出愈伤至象牙根，个别根约3 cm~5 cm，用水冲洗掉河沙，轻轻放置在容器内。分别统计金叶国槐(35个插穗)、“24号”国槐(70个插穗)、“鲁槐5号”(70个插穗)、“30号”国槐(70个插穗)、蝴蝶槐(35个插穗)、“王21”国槐(70个插穗)和“18号”国槐(140个插穗)的生根率(图3)。扦插生根率统计见表1。

Figure 3. Germination and rooting of the clones of S. japonica

图3. 国槐无性系催芽生根情况

Table 1. Statistical table of rooting rate of hard branch cutting of S. japonica

表1. 国槐硬枝扦插生根率统计表

3.5. 大田定植

在大田内按照株行距30 cm × 20 cm开沟、将其稍倾斜栽植沟内，上端露出地面2 cm，随后灌水、浇透。此后，每3 d~5 d浇一次透水，连浇三次后进入正常管理。

4. 结论

建立了开心型采穗圃，缩短了插穗、优化了其粗度、并使其近等长，经复合外源生长调节剂NAA (300 × 10⁻⁶) mg/L + ABT1号(200 × 10⁻⁶) mg/L处理并催芽后，可以在简单实用的条件下，实现了金叶国槐、“24号”国槐、“鲁槐5号”、“30号”国槐、蝴蝶槐、“王21”国槐和“18号”国槐等多个国槐品种、无性系的无性扩繁，繁育系数提高100%，扦插生根率达96%及以上，平均扦插生根率较文献报道提高19%。为国槐品种培育和产业化应用提供了重要支撑。

基金项目

山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目“珍贵用材树种种质资源挖掘与精准鉴定”(2021LZGC02304)。

NOTES

^*通讯作者。