正交实验设计对薯叶型白术嫩枝扦插生根效果

作者：白岩， 田薇， 应鸽， 何福基

【摘要】 　　目的分析naa的浓度（50，150，300 mg·l-1）、处理时间（10，20，30 s）和不同基质配比（泥炭和珍珠岩比例为1∶1，1∶2，1∶3）对白术嫩枝扦插的生根影响。方法采用3因素3水平l9（34）正交设计法进行试验处理，利用方差分析和公式分析法确定最优扦插方案。结果试验中白术嫩枝扦插最高成活率和生根率达80.00%。结论naa浓度为150 mg·l-1，处理时间为10 s，泥炭和珍珠岩配比为1∶3的处理组合利于白术嫩枝扦插生根，实验方案适用于浙北主产区白术的嫩枝扦插。

【关键词】 术 嫩枝扦插 naa浓度 基质 生根率 正交实验

白术atractylodes macrocephala koidz.为菊科多年生草本，以地下根茎入药，是常用的补气中药，具有补脾、健胃、化湿、止泻等功能。白术含挥发油，油中主要成分为苍术酮、苍术醇、白术内酯等［1］。 现代 药理研究表明，白术具有利尿、降低血糖等功效，对放化疗所引起的白血球下降具有回升作用（生白）［2］。

白术主产于浙江、江苏、安徽，是“浙八味”之一，为著名的地道药材。由于目前白术品质混杂、病虫害发生严重，因此较多的研究选择以抗病性强、株型良好的白术作为研究对象，利用叶片或侧芽进行组织离体快繁［3～6］，但叶片的愈伤组织诱导和分化率不高，并且成本高，不便于推广。本研究从多年栽培研究中选育出植株矮化、叶色深绿、抗病能力强的薯叶型植株作为材料，对其嫩枝进行扦插繁殖，通过正交实验研究分析激素浓度、扦插处理时间和基质对白术嫩枝生根的影响，以期取得最佳白术嫩枝扦插穗条件，从而获得更多性状稳定、无病害感染的白术幼苗，为白术的栽培提供优良的种质资源。

　 　1 材料

　　1.1 试剂本研究选用由sigma公司生产的分析纯naa作为扦插激素，用去离子水配置浓度为50，150，300 mg·l-1溶液，供扦插使用。

　　1.2 扦插基质本研究采用泥炭和珍珠岩混匀作为插床基质，泥炭和珍珠岩配比（体积比）依次为1∶1，1∶2和1∶3。试验前24 h用50 %多菌灵800倍液喷洒消毒，用塑料膜覆盖，备用。

　　1.3 插穗培育于2007年在白术地块选定薯叶型植株挂牌，留作种用。200802挖出，选择大小相似、无病虫害及机械损伤的健康根茎，用50％多菌灵800倍液浸泡10 h，移栽到浙江林学院百草园中。按照常规的种植要求，耕深25 cm，土粒小于1 cm，施腐熟鸡粪作为底肥，做高20 cm、宽100 cm、步道底宽25 cm的苗床。株行距20 cm×30 cm，每行开沟深10 cm，垫6 cm焦泥灰，栽5株。栽苗2 cm深，焦泥灰盖满行，上面覆盖茅草等蓬松物料，用以遮挡大雨以及保湿。待白术嫩枝生长至15～20 cm时供采穗扦插试验用。

　　 2 方法

　　2.1 实验设计采用3 因素3 水平的正交实验，正交表选用l9（34）。3个因素分别是a（激素浓度：50，150，300 mg·l-1），b（处理时间10，20，30 s），c（基质配比，泥炭和珍珠岩体积比为1∶1，1∶2，1∶3）。见表1。表1 正交实验l9 （略）

　　2.2 扦插试验于200804进行，在采穗圃切取白术茎段，去除叶片以减少插穗水分蒸腾散失，切成7 cm左右插穗，按上、下切口分开摆齐，放置伤口微干。按照试验设计处理白术嫩枝，每个处理为30株插穗。处理后直接扦插，为避免擦伤插穗皮层，采用玻璃棒引洞。插穗的株行距为5 cm×10 cm，插入基质深度约2～3 cm，压实。

扦插后建塑料小拱棚保温保湿（见表2）。每天早晚喷水各1次，中午揭开薄膜以通风透气。扦插后16 d去膜，改用遮阳网遮荫，透光率在20%左右，喷水1 次/d，防止新生根腐烂。表2 环境温度和湿度（略）

　　2.3 调查扦插1周后开始调查，每两天1次，调查项目包括：愈伤组织产生时间（d）、不定根产生时间（d）、插穗存活率（%）、生根率（%）、假性成活率（%）、根数（条）、根长（cm）等。对试验数据进行统计分析。

　 　3 结果与分析

　　3.1 试验结果通过l9（34）试验，对各处理组白术嫩枝存活率、生根率、根数、根长等的调查结果列于表3。表3 白术嫩枝扦插生根正交试验结果（略）
　　
　　3.1.1 激素处理对于白术生根的影响从表3可见，用naa处理白术插穗均能诱导生根，但浓度不同生根率亦不同，其中5号处理（浓度为150 mg·l-1）的白术插穗存活率和生根率最高，均为80.00%。而且，在一定浓度范围内（50 ～150 mg·l-1），白术嫩枝的扦插生根率随naa的浓度升高呈升高趋势（平均生根率分别为64.44%和67.78%），有低浓度促进的特点，但当naa浓度为300 mg·l-1时，生根率反而呈下降趋势（平均生根率为40.00%），表现出高浓度抑制，与夏铁骑［7］、许红艳等［8］的研究结果近似。

在调查白术插穗愈伤组织形成和生根情况时发现，各种处理水平的白术插穗均为首先在切口形成愈伤组织，然后在愈伤组织上面形成不定根。由表3可知，naa浓度为50 mg·l-1和150 mg·l-1时，愈伤组织形成时间较早，有利于提早发根。2号～7号处理形成愈伤组织的时间均为16 d，8号处理时间最长，为26 d；不定根由愈伤组织上长出，发根时间最短者为5号和7号处理，为19 d，发根时间最长者为8号处理，为30 d。

　　3.1.2 基质配比对于白术生根的影响实验结果（见表3）表明，基质配比对白术插穗生根产生明显影响：4号处理平均根数高于其他处理，为22条；其发根数亦为最多，为43条，明显高于其他处理。最长根长的处理组合为3号试验，为6.2 cm。

白术生根指标随泥炭和珍珠岩的配比水平增加而呈 规律 性变化：愈伤组织形成平均时间（21.33 ,17,16 d）和不定根形成平均时间（27.33，26，21.33 d）递减，平均根数（为10.67条，13.33条，14.33条）、平均最多发根数（为19条、27.33条、31.33条）和平均最长根长（为2.07，3.90，4.03 cm）呈递增趋势，与张雪平［9］实验结果基本一致。

　　3.1.3 处理时间对于白术生根的影响处理时间对扦插生根有一定影响，由于试验材料为白术未木质化的嫩枝，所以选择处理的时间为快速处理，防止naa各浓度造成白术嫩枝脱水，影响生根率和成活率。本实验结果表明，10 s和20 s的处理时间，生根效果较好。生产中选用低浓度长时间处理和高浓度快速处理，一般大面积扦插以后者居多［10］。

　　3.2 统计分析在扦插过程中，多数研究仅以生根率作为最终指标，但应同时考虑其他辅助指标的作用，从而综合优化出最佳扦插方案。根据苑玉凤［11］的多指标正交试验分析方法，本研究采取排队评分与公式评分法对几个主要指标打分后进行分析。

首先，排队评分。根据表3，生根率指标以5号处理最高（80.00%），排在第一，定为10分；8号最低（30.00%），排在最后，定为1分；平均根数以4号处理最多（22条），为10分；9号处理最少（7条），为1分；生根时间以5号和7号处理最短（19 d），为10分；8号处理时间最长（30 d），为1分。其它处理各指标的得分根据其与该指标优秀值的差异按比例 计算 得出。

其次，公式评分。在本试验中，生根率指标最重要，以5倍计算，即权数为5；平均根数指标次之，以3倍计算，即权数为3；生根时间以2倍计算，即权数为2。所以其评分公式为：评分= 5×生根率+ 3×平均根数+2×生根时间。对各处理所有指标的分数根据公式乘以加权系数，相加即得综合评分，见表4。表4 公式评分法结果数据（略）
　
由表4所示，在9个处理中，经过排队评分和公式评分后，得出4号处理综合评分最高，为85.55，即实验条件为 a2b1c2，5号处理次之。

由表4对各指标进行方差分析，得出表5，可以看出，因素a（激素）和c（基质配比）在α=0.05的置信区间内具有显著性。表5 公式评分法的方差分析（略）

依据每个处理的综合评分进行极差分析，如表6所示，因素主次顺序为c、a、b，较佳方案是a2b1c3，即naa浓度为150 mg·l-1，处理10 s，选取泥炭和珍珠岩体积比为1∶3的基质。表6 公式评分法极差分析（略）
　
　　 4 讨论

　　4.1 白术扦插不定根的形成机制植物扦插生根分为两类，一是由潜伏根原基形成的不定根，即皮部生根；二是由离体诱导产生的根原基形成的不定根，即切口生根。诱生根原基常生于插穗下部的愈伤组织，即在适宜条件下由插穗基部形成的一团不规则的、具有不同木质化程度的薄壁细胞，起源于维管形成层部位的幼嫩细胞，皮层和髓部的各种细胞也可能参与愈伤组织的形成［12］。通过本次试验调查数据得出（见表3），各种处理水平的白术插穗均首先形成愈伤组织，之后在愈伤组织上分化发根，未见由插穗的皮部发根情况，因此认为白术插穗生根属于第二种生根类型，即以愈伤组织生根为主。

也有人认为，naa对扦插生根的效果比较明显，其主要机理为naa 能促进插穗贮存的淀粉水解为还原糖，作为呼吸底物，为不定根的形成提供较丰富的能源和碳源，从而促进不定根形成［13］。

　　4.2 假性成活扦插成活的关键是插穗能否产生和形成不定根。许多试验证实，外源激素对插穗产生不定根具有促进作用［14,15］。本实验中存活率和生根率存在差异，因此将扦插过程中只有愈伤组织但无不定根的成活苗现象称为假性成活［16］。由表3可以看出，除4号和5号处理无假性成活外，其他处理假性成活率为3.33%～10%。分析认为，愈伤组织和不定根的形成是各自独立的过程，即在愈伤组织中不一定能分化并形成不定根［12］。如果愈伤组织过于发达，不定根无法从膨大且紧密的愈伤组织处发出，推迟生根时间，甚至不能发根［17］，即成为假性成活苗。作者在以市售生根粉国光生跟（含20% naa）为激素对白术进行嫩枝扦插处理时观察到，由切口处只形成膨大的愈伤组织，但不产生不定根（另文报道）。假性成活苗由于长时间无法从膨大的愈伤组织上产生不定根，最终导致死亡。因此，降低假性成活率对于提高扦插生根成活至关重要。

　　4.3 基质对生根的影响本研究结果表明，泥炭和珍珠岩体积比为1∶3的基质为插穗生根提供了良好的条件，分析认为基质中泥炭容重较大，蓄水、保水能力强，而珍珠岩疏松多孔，容量小，毛管孔度、通气孔度均大于泥炭。二者体积比不同，基质结构中的总孔度、毛管孔隙不同，基质中的水分含量和通气能力不同，诱导发根能力因而不同。白术喜肥沃的砂质壤土，如果土壤过黏，会因透气性差引发病害及烂根现象［18］。本试验地点选在浙江临安，属于亚热带湿润型季风气候，且试验时间为春夏之交，阴雨天气较多，空气和土壤湿度比较大，容易引起插穗腐烂。因此在浙北地区春季对白术进行嫩枝扦插时，泥炭和珍珠岩为1∶3的基质配比为最佳选择。

本研究采用正交设计和数学统计分析，对于反映白术嫩枝扦插时激素的浓度、基质的配比、处理时间与插穗下端产生愈伤组织、生根的关系以及选择最佳处理方案，是十分有效的工具。本研究通过9种处理，对生根率、平均根数、生根时间等多项指标综合考虑，减少实验工作量，基本反映全部组合的效果。根据实验得出，在浙北地区春季，以naa为激素对白术进行嫩枝扦插时最佳方案是：naa浓度150 mg·l-1，处理时间10 s，泥炭∶珍珠岩体积比为1∶3。

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　　［9］张雪平,汪圣华. 不同基质对一串红扦插生根的影响［j］.