【科技进展】樟科植物无性繁殖技术研究进展

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摘要：文中通过综述樟树、闽楠、润楠、檫木、山苍子等典型樟科植物的扦插、嫁接和组培等无性繁殖技术研究进展，分析樟科植物无性繁殖成活的细胞全能性、激素调控、内含物影响等关键生物因子，同时分析扦插管理技术、环境条件控制、养分调节等主要非生物因子对樟科植物无性繁殖成活的影响作用。通过全面综述樟科植物的无性繁育方式和影响无性繁殖成活的关键因素，以为樟科植物无性系种苗繁育技术研究提供参考。
关键词：樟科，无性繁殖，生物因子，非生物因子

作者：翁小婷陈尚钘宁晓丹毛卓佳王雪芳付 丹 陈远权汪加魏
引文格式：翁小婷,陈尚钘,宁晓丹等.樟科植物无性繁殖技术研究进展[J].世界林业研究,2023,36%2801%29:39-44.
樟科Lauraceae是木兰亚纲双子叶植物，全世界约有50属2 500～3 000种，盛产于热带和亚热带，集中分布在东南亚、巴西和中国长江以南地区，多为高大常绿乔木。中国主要属有琼楠属Beilschmiedia 、樟属Cinnamomum、土楠属Endiandra 、木姜子属Litsea、润楠属Machilus、檫木属Sassafras等。我国园林常见樟科树种包括樟树C. camphora、闽楠Phoebe bournei、润楠M. nanmu、檫木S. tzumu、月桂Laurus nobilis和山苍子L. cubeba 等。樟树在我国栽培历史悠久，由于树形高大常作家具用材，大多樟科植物含有独特的芳香气味，常用做防腐剂和提取精油，部分树种如山苍子根可作为中药入药。木本植物无性繁殖技术一般包括扦插繁殖、组培繁殖、嫁接繁殖和压条繁殖。扦插繁殖具有开花结实早、保留母本优良性状等优点；组培繁殖是植物组织在培养皿中培养生根后移栽至其他育苗地的繁殖方式，成活率较高；嫁接繁殖是营养繁殖的重要方法，除保留母本优良遗传性状外，具备提早开花结实等优点。樟科植物在无性繁殖过程中存在较多困难：由于含有酚类等物质，在无性繁殖过程中穗条切口容易产生褐变，对生长造成影响；枝条具有清脆的特点，在压弯时容易受伤而死亡；穗条中的脱落酸（ABA）、黄酮等会抑制其生长。这些都是影响樟科植物无性繁殖成活的关键因素。
1樟科主要树种无性繁殖技术
1.1扦插繁殖
生根剂类型与浓度、扦插月份和扦插基质会影响插穗的生长。国内研究发现，常用的生根激素萘乙酸（NAA）、生根粉（ABT）和吲哚丁酸（IBA）具有快速生根的效果，且浓度在100~600 mg/L范围内，根据不同浸泡时间，成活率可达60%~90%；穗条采用粗度0.5 cm、长度10~15 cm无组织受损的阳生稍部穗条，上部切口为平面、下部切口为斜面，留2个半叶做插穗，生根率可达80%以上。母树年龄是影响插穗生长的原因之一，随着母树年龄增大，插穗扦插成活能力降低，1~3年生插穗的平均成活率可达60%~90%，而5~6年生的仅为30%~50%。樟科植物既有常绿树又有落叶树，其适宜生长月份在春、夏季；基质土的选择发现，红壤土和黄心土有利于穗条的成活，而河沙与黄心土混合插效果最好，成活率达80%以上。轻基质营养丰富与基质土保湿性好的特点常做混合处理，基质配方较好的是黄心土∶泥炭（1∶1）和泥炭：蛭石（1∶1），也有认为泥碳土∶椰糠∶黄心土为3∶3∶4效果较好；邹清华研究发现，2泥碳土∶3锯末∶4黄心土∶1过磷酸钙配上2 g多菌灵的组合最有利于闽楠扦插，最快生根23 d，成活率达90%以上；李彦强则发现，珍珠岩较其他2种（砻糠灰、复合土）基质的植株单叶面积、单叶鲜重、全珠鲜重以及最长根长存在显著差异，认为珍珠岩基质在水分充足的条件下扦插苗根系生长更好。
1.2嫁接繁殖
樟科植物嫁接繁殖技术鲜有报道，多为樟属植物。研究发现，接穗保存时间越短、砧木年龄为1~3 a、嫁接高度15~30 cm、采用半木质化穗条以切接方式嫁接时成活率最高，苗木长势优良。王建军等在综合考虑嫁接成活率、生长量及景观效果等因素下发现，在3月份选用3年生或以上樟树小苗作砧木，2年生的春、夏枝作接穗，在离地50 cm以上部位截干劈接的成活较好。在相关嫁接报道中还发现有部分润楠属植物，丁释丰等以1年生粗壮润楠实生苗为砧木，于2至3月采用单芽切接法嫁接短序润楠的成活率最高，分别为82.41%与88.89%，且3月嫁接的萌芽时间最短。因此，3月为短序润楠的最佳嫁接时间。有关檫木的研究发现，檫木在春、夏、秋3季均可嫁接成活，但以春季嫁接和初夏采用当年生嫩稍作接穗，用撕皮法嫁接的成活率较高，且当年长势很好。除撕皮接外，檫木用切腹接和切接等手法嫁接苗木的成活率在60%以上，而细毛芳樟在冬季以枝接的方式有71%~90%的成活率。综合以上研究发现，春、冬季节比夏、秋季节更适合嫁接，温度适宜加上营养富集更有利于嫁接时萌芽生长。
1.3组培繁殖
植物的叶、芽、茎段等外植体在一定条件下可诱导愈伤组织和生根，科学的组培管理技术能提高植株成活率，在培养基上采用半木质化茎段可提高萌芽率，降低污染率和褐化率，培养基添加苄氨基腺嘌呤（BA）能刺激外植体形成愈伤组织和不定芽。檫木采用1年生半木质化茎段和20年以上基部萌条在培养基为MS+6-BA0.5~1.0 mg/L+IBA0.1~0.2 mg/L诱导率为56%~75%，激素BA的添加有效提高了诱导率，但母树年龄越高诱导越低，表明母树树龄对成活率有一定影响。在申展实验中，诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+IBA0.1 mg/L+6-BA2.0 mg/L+NAA1.5 mg/L，诱导率为81.1%，但发现只有激素6-BA对愈伤组织的诱导有极显著影响。有研究表明，高浓度的BA有利于不定芽增殖，6-BA对不定芽诱导具有突出的促进作用，在一定范围内产生的不定芽数量随6-BA质量浓度的增加而增加。叶润燕发现在诱导腋芽和丛生芽培养基中添加6-BA1.0 mg/L效果最佳；杨柳在培养基添加物中对6-BA、NAA、IBA和链霉素进行正交设计试验发现，其影响顺序为6-BA＞NAA＞链霉素＞IBA。由此可知，激素BA是影响愈伤组织诱导、不定芽增殖的决定因素。
适量的激动素（KT）对茎段芽的萌动和生长有促进作用。阙国宁用檫木幼苗茎尖进行愈伤组织诱导后，转移至1/2MS+KT0.25 mg/L+NAA0.1 mg/L+CH100 mg/L的培养基中诱导茎生长并生根；蔡玲经前期试验发现所有处理中，进行芽器官离体芽诱导的理想培养组合为：6-BA4 mg/L+NAA1.5 mg/L+KT0.5 mg/L，芽增殖培养组合为：6-BA3.0 mg/L+NAA0.5 mg/L+KT0.2 mg/L，可知KT诱导外植体萌芽生长的适宜浓度在0.2～0.5 mg/L。还发现培养基添加聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）可以抑制子叶褐化且不影响胚的萌发，最佳培养基为 1/2MS＋IBA0.2 mg/L＋PVP2 g/L，萌发率达 89.71%。
1.4其他繁殖
压条繁育，有文献记载郑雨盼等在2019年3月中旬以6年生闽楠幼树枝条为材料，采用随机区组试验设计，分别开展了单种促根生长调节剂和混合促根生长调节剂高空压条试验，压条3个月后测定，发现在激素处理下生根率最高为54.67%；衡山县林业局在1975年进行檫木埋条处理，近1年后埋条每根可成苗5株，多的9株，壮苗产量达12万株/hm2以上。起苗时只须将土挖开，用枝剪把2株新苗连接的干枝剪断便成独株苗木。部分树种压条繁育技术成活率有明显优势，当树型较矮时可进行压条繁殖，有的树种枝干易折断，不适合压条处理，只能采取其他繁育技术。
2生物因子对樟科植物无性繁殖的作用
2.1细胞全能性
植物表现出显著的发育可塑性，这表现在其高再生能力等方面。组织、体细胞和原生质体发生可以响应各种外源或内源信号成为新植物。叶作为外植体诱导能力强于带叶芽茎段，形成的愈伤组织具有颜色偏绿、质地紧密、褐化少等特点。利用未成熟合子胚为外植体，成功诱导出体细胞胚和胚型愈伤组织获得再生植株，经过某些溶液（如鹿糖）的高渗处理，可明显提高体细胞胚的诱导率。杜丽以绿色荧光蛋白基因（GFP）为报告基因进行了樟树胚性愈伤组织的转化，并作为受体材料，通过根癌农杆菌介导法进行遗传转化，获得抗性愈伤组织和体细胞胚；还以香樟幼嫩茎段为外植体，以激素和蔗糖质量分数以及pH值为实验因子，得出香樟离体茎段形成愈伤组织的诱导率可达89.9%。刘丹利用SSR（Simple Sequence Repeats, SSR）分子标记技术检测了39个闽楠优良基因型，发现这些优良基因型存在着一定的遗传差异，将其无性系化并开展无性系选育，可以选出生长和材质优良的新品种。对木姜子属植物大量切片观察表明，根原始体是在扦插后诱导分化而来，根原基原始细胞及其临近的形成层细胞具有非常强的分生能力，能穿过韧皮部的薄壁细胞伸向皮层，最终突破表皮发育成不定根。
2.2激素
伤口会引发许多植物的器官再生，而植物激素的应用增强了其再生能力。愈伤组织是指植物细胞脱分化不断增殖形成的，一定浓度质量的NAA处理易产生愈伤组织影响苗木生长，可在丛生芽诱导形成后降低质量浓度甚至去除NAA，更利于丛生芽增殖分化。适量质量浓度的NAA有利于扦插成活，陈来贺选择茎质量较大的闽楠插穗在NAA400 mg/L 溶液中浸泡6 h可提高吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性，有利于一级根生长，促进扦插苗的新梢生长。
合成的IBA和吲哚乙酸（IAA）是一类与植物内源激素具有相似生理和生物学功能的外源激素类物质，其要通过参与植物体内的核酸、蛋白质和酶的合成调节新陈代谢，早期促进植物侧根生长与细胞分裂，诱导不定根和根原体形成，在后期时增加座果率和防止落果。有研究发现，高浓度IBA可显著促进樟树插穗的生根能力，最佳浓度为3 000 mg/L；其他树种，如刨花润楠穗条在IBA500 mg/L 浸泡2 min的生根效果达63.33%，更有研究发现两种激素混合后，植株的生根率和根系生长状态在同等条件下优于其他处理组合。此外，一些激素如ABA能信号传导促进胚芽茎尖的细胞全能性，在不同水平上促进体细胞胚胎发生，形成新的植株。
ABT是常用的生根激素，适宜的浓度和浸泡时间可提高扦插生根率。在同等浓度和浸泡时间下，ABT1号生根激素成活率高于叫噪丁酸和a蔡乙酸；其他浓度如ABT1 150 mg/L 对闽楠插穗生根及幼根生长的作用最大，生根率为67.4%。而在ABT2号生根激素中，林福宇采用ABT2 50 mg/L 提高了插条的成活率、生根数，其中以5 cm的插条浸泡成活率最高，达81.94%。在ABT混合生根激素中，段旭等进行长梗润楠生根率实验的最优组合为梢部＋ABT2 750 mg/L ＋ABT3 500 mg/L 。
2.3内含物
植株在扦插生根过程中会受到一些因素影响，有研究表明林木的发育阶段、发育时期、生活力直接影响到扦插的成活率。扦插前对插穗进行流水冲洗、温水浸泡、酒精处理及沙藏等方式清除穗条中的ABA、黄酮等抑制物，用一定浓度的IAA、玉米素（ZT）等激素处理穗条，可提高山苍子的扦插成活率。根系IAAO活性和丙二醛（MDA）含量是显著影响扦插苗新梢生长的关键生理指标，而根系MDA含量与新梢长呈显著正相关，留叶越多蒸腾作用和受胁迫强度增加，MDA含量则随之增大。植物生长过程中有些内含物质还受到虫害的影响，研究发现植物叶片的可溶性蛋白和总氨基酸含量在无虫害时最高，在有虫害时降低，因此选择无病虫害的母树和枝条作为插穗极为重要，内含物含量高的插穗可在生长过程中为自身供给营养，提高扦插成活率。
3非生物因子对樟科植物无性繁殖的影响
3.1扦插管理技术
规范的扦插管理技术有助于提高插穗成活率。在插穗生长前期可遮盖透明塑料薄膜和遮阴网，保持水分和减少阳光直射，1~2个月后揭去薄膜，增加喷水次数，以保持土壤湿润。在大田或种植棚中要确保空气流通，生根后加强松土除草、水肥管理和病虫害防治，可使苗木健康生长。在扦插初始和幼苗期遮荫率可在80%~90%，1年生苗木遮荫率为50%左右，2年生以上苗木遮荫率以30%左右为宜；在病虫害防治管理上，扦插前可用高锰酸钾、硫酸亚铁等药剂进行土壤消毒，发生锈病时可采用50%多菌灵150 g或70%甲基托布津100 g，兑水30 kg进行喷雾，每10天喷1次，连喷2~3次效果最佳。
3.2环境条件控制
光照是植物进行光合作用重要的非生物因子，不同树种对光照的适应性不同，在全光照间歇喷雾条件下，基质对植株扦插生根时间、生根率和感染病菌率存在显著影响。韦艺研究发现，在氮条件下闽楠幼苗在全光照和一定遮荫下长势良好，在同一氮添加条件下适度遮阴对闽楠幼苗的生理特性有促进作用，光照强度降低促进作用减缓，当遮阴度超过一定阈值时，则对闽楠的生长产生抑制；在同一遮阴条件下，适量氮添加对闽楠生理特性有促进作用，随着氮量的增加，促进作用减弱，甚至出现抑制。而刨花润楠幼苗的生长、生理情况在31.5%NS（自然全光照）遮荫环境中表现最好。密度是影响苗木生长的关键因素，研究发现，苗木地径、苗高与密度呈反比，只有在适宜密度条件下苗木产量高，密度过大或过小会影响苗木生长量。
3.3养分调节
在苗木养分处理中发现，施K、P肥都增加了叶绿素a、叶绿素b，增强过氧化物酶（POD）活性并降低MDA含量。在芳樟植物中，施K促进了梢粗、分支生长及叶片宽度，施P能促进梢长生长并增加梢分支数。P、K配施除具有上述优点外还显著增加了叶绿素a含量，降低MDA含量，显著增加POD活性。P、K肥对植物生长和枝叶发育的作用效果完全不同，仅施K肥不利于生长和出油率的增加。因此，不推荐大田管理单施K肥，施P或P、K配施均能提高枝叶生物量和产油量。
幼林时期在最佳N、P、K施肥配比下可以提高生物产量。N、P、K肥对树高、冠幅生长作用大小及各部分生物量积累的影响依次为N肥＞P肥＞K肥，对胸径、冠幅、粗（地径）生长作用大小依次为P肥＞N肥＞K肥，且作用效果均为正效应。王志强研究檫木施肥发现，树高、地径和冠幅生长在不同年度间和不同处理间的差异均达到极显著水平，施肥可以提高幼苗期苗高生长，有利于快速成林。更有研究学者发现，N添加后华润楠苗木叶片C含量较对照组有显著提高，说明人工土壤养分补充后能增强华润楠碳同化能力，增加生物量产出，这也是施肥增产的主要原因之一。
4研究展望
樟科植物作为我国重要的木本天然香料树种群，目前樟树植物各树种的无性繁育技术均有一定研究报道，其生物因子和非生物因子在无性繁殖过程中起到关键甚至决定性的作用。采用扦插、嫁接、组培等无性繁殖技术培育的苗木，具有稳定保持母本优良性状、增加植株产量等优点，但生产实践过程中，樟科植物无性育苗还存在一些问题：1）部分难生根树种即使在生长激素处理下成活率不高，在繁殖材料和季节等诸多因素的影响下，多世代繁育还会出现长势减退或提早开花等现象。2）嫁接繁育技术还不成熟，对除樟属植物外的其他植物研究较少。3）由于樟科植物的特性，植株在组培当中易出现褐化，加之对外植体消毒困难，导致生根率低下。未来在对樟科植物无性繁殖的研究中，可重点从以下几个方面进行，以形成樟科植物无性繁育创新技术体系。
1）进一步提升企业规模化扦插育苗的关键技术。在现代农业生产中，企业多采用扦插育苗作为樟科植物苗木生产的主要方式，虽然目前我国对不同种樟树的扦插苗移栽成活率已达80%以上，但在保持较高成活率的同时，还需提高规模化、标准化扦插苗繁育技术，在保护改善生态环境、降低能耗的同时，还要提高扦插苗产业化生产的效率。
2）建立健全樟科植物嫁接苗繁育技术体系。我国多数樟科植物缺少嫁接苗繁育技术体系，嫁接苗可有效减少成苗培育周期，从而达到快速繁殖成苗的效果。例如山苍子，我国是世界上最大的山苍子油生产国和出口国，而生产山苍子精油的鲜果多来源于砍伐式的野生采摘，生产效率极低且生态资源和环境破坏严重，导致山苍子野生优良种质资源急剧锐减，利用嫁接技术可以培育矮化高产苗木，以减少人工采摘成本，同时提高果实产量。
3）利用遗传学原理提高樟科植物无性系母本的抗褐化能力。樟科植物组培易产生褐变、栽培难成活等均共性问题需进一步深入研究，亟需探究其组织褐化或抗褐化的相关机制，进一步通过基因改良培育优良抗褐化植株，为未来工厂化育苗技术提供技术支撑。
第一作者：翁小婷，硕士，研究实习员，研究方向为植物营养与根际调控，E-mail: 849867605@qq.com。
通信作者：汪加魏，博士，讲师，研究方向为森林培育，E-mail: wjw_bjfu@163.com。
来源：中国林业科学研究院林业科技信息研究所《世界林业研究》2023年第1期
林业知识服务专题　2023年第21期
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