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2022 , Vol. 43 >Issue 5: 978 - 985

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.013

作物栽培与生理生化

杜鹃红山茶芽苗砧嫁接亲和性生理研究

  • 李先民 ,
  • 黄展文 ,
  • 卢家仕 ,
  • 崔学强 ,
  • 苏群 ,
  • 李春牛 , * ,
  • 卜朝阳 , *
展开
  • 广西农业科学院花卉研究所,广西南宁 530007
* 李春牛,E-mail： ;
卜朝阳,E-mail： 。

李先民（1988—）,男,硕士,助理研究员,研究方向：观赏植物栽培与育种。

收稿日期: 2021-10-27

  修回日期: 2022-01-29

  网络出版日期: 2022-05-30

基金资助

广西科技基地和人才专项(桂科 AD18281004)

广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科 2021YT132)

广西农业科学院科技先锋队专项项目(桂农科 JZ2020013)

收起

Physiological Study on Grafted Affinity of Camellia azalea with Different Species Bud Seedling Rootstocks

  • LI Xianmin ,
  • HUANG Zhanwen ,
  • LU Jiashi ,
  • CUI Xueqiang ,
  • SU Qun ,
  • LI Chunniu , * ,
  • BU Zhaoyang , *
Expand
  • Flowers Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China
* LI Chunniu,E-mail： ;
BU Zhaoyang,E-mail： .

Received date: 2021-10-27

  Revised date: 2022-01-29

  Online published: 2022-05-30

Fold

摘要

杜鹃红山茶（Camellia azalea）为山茶科山茶属常绿灌木或小乔木,是中国特有珍稀濒危物种,在园林与观赏园艺方面具有广阔的应用前景,兼具有极高的科研价值。国内外关于杜鹃红山茶嫁接繁殖的研究主要集中在木质化砧木嫁接方面,而芽苗砧嫁接技术及芽苗砧嫁接亲和性生理的研究鲜有报道。为了从生理层面揭示杜鹃红山茶接穗与不同油茶芽苗砧的亲和性差异,本研究以广西栽培面积广泛的高州油茶、广宁红花油茶、岑溪软枝油茶、普通油茶为芽苗砧,以杜鹃红山茶当年生半木质化枝条为接穗进行芽苗砧嫁接,于嫁接后90 d,考察不同芽苗砧处理对杜鹃红山茶接穗死亡率、嫁接苗叶片中初生代谢产物含量、抗氧化生理指标以及光合色素含量的影响。结果表明：（1）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗的死亡率有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧,杜鹃红山茶嫁接死亡率最低,为18.5%;（2）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗叶片中可溶性蛋白含量及淀粉含量有显著影响,采用高州油茶砧木,嫁接苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白及淀粉含量均处于最高水平;（3）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中脯氨酸含量及过氧化物酶（POD）活性有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧,嫁接苗叶片中脯氨酸和丙二醛（MDA）含量最低,超氧化物歧化酶（SOD）和POD活性最高;（4）不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量有显著影响,采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量均最高。研究认为,杜鹃红山茶接穗与高州油茶芽苗砧具有较好的亲和性,其嫁接苗抗性优于其他芽苗砧处理,叶片生长状况较好,具有较强的光合能力。

关键词： 杜鹃红山茶; 芽苗砧嫁接; 亲和性生理; 嫁接死亡率

本文引用格式

李先民 , 黄展文 , 卢家仕 , 崔学强 , 苏群 , 李春牛 , 卜朝阳 . 杜鹃红山茶芽苗砧嫁接亲和性生理研究[J]. 热带作物学报, 2022 , 43(5) : 978 -985 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.05.013

Abstract

Camellia azalea is an evergreen shrub or small tree of Camellia in Theaceae. It is a rare and endangered species, which can only be found in China. It has broad application prospects in gardens and ornamental horticulture, and has extremely high scientific research value. The research on the grafting and propagation of C. azalea at home and abroad mainly focuses on the grafting of lignified rootstocks, while there are few reports on the nurse seed grafting technology and the physiology of the affinity of bud seedling with rootstock. In order to reveal the affinity difference between C. azalea scion and different species of oil-tea camellia bud seedling rootstocks from the physiological level, bud seedling rootstocks (from C. gauchowensis, C. semiserrata, C. oleifera ‘cenxiruanzhi', C. oleifera), large area cultivated in Guangxi, and scions (from C. azalea Semi-lignified branches) were grafted. After 90 days grafting, the effects of different species bud seedling rootstocks treatments on graft mortality, primary metabolites content, antioxidant physiological indexes and photosynthetic pigment content of C. azalea current year semi lignified branches scion were studied. Different species of bud seedling rootstocks had significant effects on the mortality of C. azalea. When C. gauchowensis was used as bud seedling rootstock, the grafting mortality rate (18.5%) was the lowest. Different bud seedling rootstocks had significant effects on the contents of soluble protein and starch in the scion leaves of C. azalea. When C. gauchowensis rootstock was used, the content of soluble sugar, soluble protein and starch in the grafted seeding leaves was at the highest level. Different bud seedling rootstocks had significant effects on proline content and POD activity in the leaves of C. azalea grafted seedlings. Using C. gauchowensis as bud seedling rootstock, the content of proline and MDA in the leaves of grafted seedlings was the lowest, and the activity of SOD and POD was the highest. Different bud seedling rootstocks had significant effects on the content of total chlorophyll, chlorophyll a and chlorophyll b. When bud seedling rootstock was from C. gauchowensis, the content of total chlorophyll, chlorophyll a and chlorophyll b in the C. azalea grafted seeding leaves was the highest. Therefore, the scion of C. azalea and C. gauchowensis bud seedling rootstock had good affinity. The grafted seedlings had better resistance, compared with other species of bud seedling rootstock treatments. Besides, the leaves growth status of grafted seedlings was better and had strong photosynthetic ability.

Key words： Camellia azalea; bud seedling rootstock graft; affinity physiology; graft mortality

杜鹃红山茶（Camellia azalea）为山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）常绿灌木或小乔木,是中国特有珍稀濒危物种,仅在广东省阳春市鹅凰嶂省级自然保护区内一个狭窄的河谷两旁有零星分布[1],现存野生植株仅1000余株,已被《中国物种红色名录》列为极危种[2]。杜鹃红山茶花期长,夏、秋两季为盛花期,在适宜的栽培条件下一年四季都可以开花[3],其开花稠密、花朵大而艳红,叶形奇特、叶厚革质,植株紧凑,病虫害少,适应性强,在园林与观赏园艺方面具有广阔的应用前景[4];同时,杜鹃红山茶是培育杂交四季茶花优良品种的宝贵亲本材料,具有极高的科研价值[5]。目前,杜鹃红山茶的繁殖方式主要由扦插繁殖、嫁接繁殖、组培快繁及种子繁殖[6]。杜鹃红山茶嫁接苗不仅生长快,而且适应性强、生长旺盛、开花早,对杜鹃红山茶的种质保育、新品种繁育以及规模化种植生产具有重要意义[7]。倪穗等[8]、黎运枢等[9]、许晶等[10]、邓石婷等[11]在杜鹃红山茶嫁接繁殖技术方面做了大量的研究工作。但是,国内外关于杜鹃红山茶嫁接繁殖的研究主要集中在老桩[12]、大砧[13]及小苗[14]等木质化砧木嫁接,而杜鹃红山茶芽苗砧嫁接技术及芽苗砧嫁接亲和性生理的研究却鲜有报道。芽苗砧嫁接是利用幼嫩的半木质化芽苗作为砧木,嫁接其他接穗枝条的一项新技术,相较其他嫁接方法,芽苗砧嫁接具有成活率高、愈合生长快、生产成本低、操作简便等优势[15]。本研究以广西地区广泛种植的4种油茶作为砧木,开展杜鹃红山茶芽苗砧嫁接试验,考察不同砧木对接穗死亡率,嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、脯氨酸及丙二醛含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性的影响,从生理层面揭示杜鹃红山茶接穗与不同油茶芽苗砧的亲和性差异,为进一步优化杜鹃红山茶芽苗砧嫁接繁殖技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况

试验地位于位于广西农业科学院花卉研发与推广中心（22°48°N、108°22°E）,地处南亚热带季风气候区,海拔73 m左右,年平均气温21.6℃,极端最高气温40.4℃,极端最低气温-2.4℃,年均降雨量1304.2 mm,平均相对湿度79%,无霜期334 d[16]。该区环境条件能够满足试验要求。

1.1.2 材料

选用广西常见的4种油茶,高州油茶（Camellia gauchowensis）、广宁红花油茶（C. semiserrata）、岑溪软枝油茶（C. oleifera ‘cenxiruanzhi'）、普通油茶（C. oleifera）作为芽苗砧嫁接的砧木,以杜鹃红山茶当年生半木质化枝条作为接穗。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

2019年12月进行沙藏种子催芽,待砧木出土,胚芽长至4~6 cm,出现1~2片真叶时（2020年2月28日）开始嫁接,嫁接采用劈接法。嫁接后芽苗用规格为5 cm×10 cm的种植袋装袋定植,定植后将植株摆放于苗床上,浇透定根水,然后在苗床上盖高1 m、宽0.8 m的小拱棚,并覆盖上薄膜,薄膜四周用砖块压紧。棚内温度保持在25℃左右,湿度保持在80%左右。每种油茶芽苗嫁接60株,每20株1个重复,共3个重复。于2020年5月28日（嫁接后90 d）早上9：00统计嫁接死亡率,并开始采样,每株随机选择长势一致、当年生健康枝条顶端第3~4片成熟叶片2片,每个重复共30片,用于初生代谢产物含量、抗氧化生理指标含量或活性以及光合色素含量的测定。

1.2.2 测定指标及方法

（1）嫁接死亡率统计。死亡率=（死亡芽条/总嫁接芽条）×100%。（2）对各处理嫁接苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉、脯氨酸（Pro）及丙二醛（MDA）总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量、超氧化物歧化酶（SOD）及过氧化物酶（POD）活性进行测定。其中,可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[17],可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[17],淀粉含量测定参照王晶英等[18]的方法,脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法,MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法,SOD活性测定采用还原氮蓝四唑法,POD活性测定采用愈创木酚比色法[17,19],总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量测定采用95%乙醇浸泡法[17]。

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据统计,采用SPSS 21.0软件进行方差分析和显著性检验（Duncan's新复极差法）。

2 结果与分析

2.1 不同芽苗砧对嫁接死亡率的影响

由表1可知,不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗的死亡率有显著影响（P<0.05）。采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶接穗死亡率最低为18.50%,其死亡率显著低于其他3个处理。
表1 不同芽苗砧对杜鹃红山茶接穗死亡率的影响

Tab. 1 Effects of different species bud seeding rootstocks on mortality of C. azalea scion %

指标
Index		 高州油茶
C. gauchowensis		 广宁红花油茶
C. semiserrata		 岑溪软枝油茶
C. oleifera ‘cenxiruanzhi'		 普通油茶
C. oleifera		 P值
P value
死亡率 18.50±5.57a 54.63±1.76c 31.17±5.39b 39.50±5.63b 0.0001

注：不同小写字母表示不同品种间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference among different varieties (P<0.05).

2.2 不同芽苗砧对嫁接苗叶片初生代谢的影响

由表2可知,不同芽苗砧木对杜鹃红山茶接穗叶片中可溶性蛋白含量及淀粉含量有显著影响（P<0.05）,对可溶性糖含量的影响不显著（P> 0.05）。其中,采用广宁红花油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶接穗可溶性糖含量最高,为33.87 mg/g,显著高于普通油茶作为芽苗砧的处理,但与高州油茶及岑溪软枝油茶作为芽苗砧相比差异不显著。采用普通油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶接穗可溶性蛋白含量最高,为22.24 mg/g,与高州油茶及岑溪软枝油茶作为芽苗砧相比差异不显著,但三者均显著高于广宁红花油茶作为芽苗砧的处理。采用岑溪软枝油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶接穗淀粉含量最高,为76.44 mg/g,与高州油茶及广宁红花油茶作为芽苗砧相比差异不显著,但三者均显著高于普通油茶作为芽苗砧的处理。
表2 不同芽苗砧对嫁接苗叶片初生代谢产物的影响

Tab. 2 Effects of different species bud seeding rootstocks on primary metabolites in leaves of grafted seedling

芽苗砧种类
Species of bud seeding rootstocks		 可溶性糖含量
Soluble sugar content/(mg·g-1)		 可溶性蛋白含量
Soluble protein content/(mg·g-1)		 淀粉含量
Starch content/(mg·g-1)
高州油茶 28.81±5.65ab 21.23±1.11a 70.97±1.40a
广宁红花油茶 33.87±3.42a 17.32±0.69b 70.49±3.89a
岑溪软枝油茶 30.30±2.45ab 20.92±3.08a 76.44±7.41a
普通油茶 26.14±1.87b 22.24±1.02a 59.84±4.48b
P值 0.1490 0.0393 0.0169

注：同列不同小写字母表示不同品种间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference among different varieties (P<0.05).

2.3 不同芽苗砧对嫁接苗叶片抗氧化生理的影响

由表3可知,不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中脯氨酸（Pro）含量及过氧化物酶（POD）活性有显著影响（P<0.05）,对丙二醛（MDA）含量及超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响不显著（P>0.05）。采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中Pro和MDA含量均最低,分别为49.77 μg/g和152.78 nmol/g,SOD和POD活性均最高,分别为448.20 U/g和433.47 U/g。采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中Pro含量与岑溪软枝油茶和普通油茶处理相比差异不显著,但显著低于广宁红花油茶处理;MDA含量及SOD活性与其他3个芽苗砧处理相比差异均不显著;POD活性与岑溪软枝油茶和普通油茶相比差异不显著,但显著高于广宁红花油茶处理。
表3 不同芽苗砧对嫁接苗叶片抗氧化生理指标的影响

Tab. 3 Effects of different species bud seeding rootstocks on antioxidantive physiological indexes in leaves of grafted seedling

芽苗砧种类
Species of bud seeding rootstocks		 Pro含量
Pro content/(μg·g-1)		 MDA含量
MDA content/(nmol·g-1)		 SOD活性
SOD activity/(U·g-1)		 POD活性
POD activity/(U·g-1)
高州油茶 49.77±11.97b 152.78±10.99a 448.20±34.73a 433.47±75.00a
广宁红花油茶 99.12±14.74a 164.51±4.22a 382.68±58.15a 258.33±24.74b
岑溪软枝油茶 62.84±17.63b 159.24±9.52a 392.04±21.95a 389.33±41.43a
普通油茶 66.59±7.97b 161.82±19.96a 395.29±10.59a 423.80±20.67a
P值 0.0117 0.7034 0.1887 0.0054

注：同列不同小写字母表示不同品种间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference among different varieties (P<0.05).

2.4 不同芽苗砧木对嫁接苗叶片光合色素的影响

由表4可知,不同芽苗砧木对杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量有显著影响（P<0.05）,对叶绿素a/b及类胡萝卜素含量的影响不显著（P>0.05）。其中,采用高州油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b含量均最高,分别为0.95、0.68、0.26 mg/g,均显著高于广宁红花油茶及普通油茶处理,但与岑溪软枝油茶处理相比差异不显著;采用广宁红花油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中叶绿素a/b值最高,为2.73,显著高于高州油茶处理,但与岑溪软枝油茶及普通油茶处理相比差异不显著;采用普通油茶作为芽苗砧的杜鹃红山茶嫁接苗叶片中类胡萝卜素含量最高,为0.16 mg/g,但与其他3个处理相比差异均不显著。
表4 不同芽苗砧对嫁接苗叶片光合色素含量的影响

Tab. 4 Effects of different species bud seeding rootstocks on photosynthetic pigment contents in leaves of grafted seedling

芽苗砧种类
Species of bud seeding rootstocks		 总叶绿素含量
Total chlorophyll content/(mg·g-1)		 叶绿素a含量
Chl a content/(mg·g-1)		 叶绿素b含量
Chl b content/(mg·g-1)		 叶绿素a/b
Chl a/b		 类胡萝卜素含量Carotenoid content/(mg·g-1)
高州油茶 0.95±0.18a 0.68±0.13a 0.26±0.05a 2.61±0.06b 0.15±0.02a
广宁红花油茶 0.61±0.04b 0.44±0.03b 0.16±0.01b 2.73±0.05a 0.15±0.02a
岑溪软枝油茶 0.77±0.13ab 0.56±0.09ab 0.21±0.03ab 2.65±0.01ab 0.16±0.01a
普通油茶 0.70±0.05b 0.51±0.04b 0.19±0.01b 2.72±0.08a 0.16±0.01a
P值 0.0323 0.0406 0.0177 0.0774 0.717

注: 同列不同小写字母表示不同品种间差异显著（P<0.05）。

Note: Different lowercase letters in the same row indicate significant difference among different varieties (P<0.05).

3 讨论

在嫁接亲和性研究中,成活率或死亡率是判断嫁接亲和力的常用指标,可以作为判断砧穗组合的短期嫁接亲和性[20],本研究中,不同的芽苗砧对杜鹃红山茶嫁接死亡率影响显著,采用高州油茶砧木嫁接死亡率最低,这说明杜鹃红山茶接穗与高州油茶砧木有较好的亲和性。
营养物质是细胞分裂与分化的物质基础和能量来源[21]。在嫁接初期,嫁接体愈伤组织的形成及嫁接口的愈合需要大量的营养物质和能量[22]。杜鹃红山茶接穗在嫁接后90 d左右,接口基本完全愈合,砧穗融为一个整体后,植株进入正常的生长发育阶段,此阶段,嫁接苗新叶已完全展开,可以进行光合作用产生能量以供给接穗生长,不需要再消耗和水解接穗及砧木中可溶性蛋白和淀粉供给砧穗愈合,嫁接苗中可溶性蛋白及淀粉逐渐积累。本研究中,采用高州油茶砧木,嫁接苗叶片中初生代谢3个产物含量均处于最高水平,这说明高州油茶砧木与杜鹃红山茶接穗亲和性好,砧穗能很好地结合,促进了叶片的发育并进行光合作用,促进了养分的积累。采用广宁红花油茶砧木,嫁接苗叶片可溶性蛋白含量较低,采用普通油茶砧木,嫁接苗叶片淀粉含量较低,这可能是砧穗亲和性不佳,接口愈合较慢,需长时间为嫁接口的愈合提供营养物质和能量,同时影响了接穗叶片发育,未能有效地进行光合作用。
脯氨酸是植物适应干旱胁迫的重要渗透调节物质,能够维持水分平衡,阻止细胞膜被破坏,维持植物的正常生命活动[23]。有研究表明接穗主要经由砧木获得水分,水分能否顺利通过嫁接接合部到达接穗,是影响嫁接亲和性的因素之一[24]。本研究中,不同处理叶片脯氨酸含量差异较大,这可能是在进行叶片采样时,各处理接穗均已展叶,具有一定的蒸腾作用,掀开薄膜,造成小环境空气湿度的变化,易导致接穗叶片失水形成瞬时干旱胁迫,从而使脯氨酸含量升高,采用高州油茶作为芽苗砧,嫁接苗叶片脯氨酸含量最低,这可能是该处理砧穗亲和性较好,水分由芽苗砧根系吸收且较好地通过嫁接接合部到达接穗。丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一,通常将其作为脂质过氧化衡量指标,表示细胞过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱[25]。丙二醛含量越高,表明细胞过氧化程度越严重[26]。本研究中,以高州油茶作为芽苗砧的嫁接苗,在小环境空气湿度的变化,接穗叶片失水形成瞬时干旱胁迫条件下,其叶片中的膜脂过氧化程度低于其他处理,可以说明其嫁接苗抗性优于其他处理。超氧化物歧化酶和过氧化物酶在植物的酶促系统中占有重要地位,是植物保护酶体系的关键组成部分[27]。嫁接成活率与抗氧化酶活性呈极显著相关[28-29],嫁接苗叶片中的抗氧化酶活性增强,其抗性也相应增强[30],同时,过氧化物酶在砧穗交流中是必要的,在嫁接接口部位新分化木质部的木质化过程中发挥着重要作用[31]。因此,嫁接苗可以通过提高抗氧化酶活性,来清除体内过量活性氧,防止其过量积累导致植株衰老,且促进接口木质素合成。本研究中以高州油茶为砧木时,接穗叶片中的抗氧化酶活性均高于其他砧木,这可以说明高州油茶芽苗砧与杜鹃红山茶接穗亲和性更佳,嫁接伤口愈合过程中木质素的合成效果好,其嫁接苗抗性也优于其他处理的嫁接苗,这与ALONI等[32]和肖桂山等[33]的研究结果一致,相对于非亲和性嫁接,亲和性嫁接的植株体内有较高的抗氧化酶活性和较低的活性氧含量。
叶绿素是光合反应中最重要的光合色素,其含量的高低直接影响到叶片光合能力的强弱,是植物适应和利用环境因子的重要指标[34-35],同时也是反映植物生长状况的重要指标[36]。本研究中,采用高州油茶做芽苗砧,其嫁接苗叶片总叶绿素、叶绿素a及叶绿素b的含量均为最高,即该处理的嫁接苗叶片生长状况最佳,光合能力也最强,具有较好的环境适应性,这说明,高州油茶芽苗砧与杜鹃红山茶接穗亲和性佳,嫁接口恢复快,利于根系所吸收的营养物质向上运输,以促进叶片的生长发育。叶绿素a/b值是反映植物耐阴性的重要指标,FU等[37]和胡海姿等[38]研究表明,叶绿素含量高而叶绿素a/b值小的植物具有较强的耐阴性,本研究中,采用高州油茶作为砧木的嫁接苗具备此特征,具有较强的耐阴性。类胡萝卜素参与光能捕获和光破坏防御2个重要过程[39],但本研究中,各处理叶片中类胡萝卜素含量差异不显著,这说明不同嫁接砧木对接穗叶片中类胡萝卜素的积累影响不大。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
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