厚竹内源激素及新竹发育对繁殖方式的响应

张艳华，雷先高，黎祖尧,2，施建敏,2，李 芳，张 雷

(1.江西农业大学林学院，江西 南昌 330045； 2.江西省竹子种质资源与利用重点实验室，江西 南昌 330045)

厚竹内源激素及新竹发育对繁殖方式的响应

张艳华1，雷先高1，黎祖尧1,2，施建敏1,2，李 芳1，张 雷1

(1.江西农业大学林学院，江西 南昌 330045； 2.江西省竹子种质资源与利用重点实验室，江西 南昌 330045)

为了揭示厚竹内源激素及新竹发育对繁殖方式的响应特征，采用酶联免疫吸附法(ELISA)分析内源激素，结合样地调查，分析厚竹不同繁殖方式对一年生新竹的内源激素及新竹数量和规格的影响。结果表明：断鞭、埋鞭和移母竹3种繁殖方式所繁殖的新竹，其内源激素含量及不同器官之间均存在不同程度的差异。在4种内源激素中，玉米素核苷(ZR)对繁殖方式的响应最为敏感，赤霉素(GA)次之，吲哚-3-乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)相对较小。不同器官比较，ZR和ABA在竹叶中含量最高，GA在竹秆中含量最高，IAA含量在不同部位差异不明显。不同繁殖方式比较，移母竹繁殖的新竹地径和高度最大，断鞭繁殖的次之，埋鞭繁殖的最小。不同季节移栽母竹对新竹高度和地径有极显著影响，但对新竹数量影响不显著，12月份为厚竹移母竹造林的最佳时期。12月份移栽母竹，母竹地径对新竹的数量和规格无显著影响，3月份移栽母竹，新竹的地径和高度在一定范围内随母竹地径的增大而增加，造林母竹规格以地径4～6 cm较好。

厚竹；繁殖方式；内源激素；新竹质量；响应特征

厚竹(Phyllostachysheterocyclacv. Pachyloen)，又名厚皮毛竹、厚壁毛竹，作为江西省特有的毛竹变异新品种，其习性与毛竹相似，因其秆壁厚度是等径毛竹的1.8～2.0倍且性状稳定而得名[1]。厚竹生物产量、营养物质含量、抗逆性、光合利用率等生物特性均优于毛竹及其他变型，作为笋用和笋材兼用竹种厚竹具有很高的经济价值和种质价值[2-4]。由于野生数量比较少，种源不足严重限制了厚竹的推广。目前，竹类植物繁殖方式主要以正常林分中挖取母竹移栽为主，但容易出现移植成本高、成活率低，林分密度不均匀等问题[5]。为了扩大繁殖系数，加快种源繁殖，已经开始对竹类植物进行埋鞭和组培等快速繁育技术研究[6-7]。植物内源激素虽然含量很低，但对植物的生长和发育起着非常重要的调节和控制作用[8]，休眠期和萌发后种子内的不同内源激素含量及其比例均发生显著变化[9-10]。竹子在生长发育过程中受内源激素的影响非常大[11]，毛竹在笋期内源激素含量随着竹笋的生长而增加，展叶期内源激素含量竹叶﹥竹枝﹥竹根﹥竹秆﹥竹蔸[12]；开花期毛竹不同器官内及不同的内源激素含量不同，并且与未开花毛竹有显著差异[13]；厚竹展叶期竹秆中不同的内源激素含量差异显著，不同部位的内源激素含量不同，内源激素含量间有明显的相关性[14]。但关于竹子内源激素对繁殖方式的响应机制的研究尚不够深入，本文主要研究厚竹不同繁殖方式下繁育的新竹中吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid，IAA)、赤霉素(gibberellin acid，GA)、玉米素核苷(zeatin riboside，ZR)和脱落酸(abscisic acid，ABA)等内源激素的含量水平，以及繁殖方式、母竹规格、栽植季节等对新竹萌发数量和规格的影响，探索厚竹内源激素及新竹发育对繁殖方式的响应特征，为有效利用外源激素扩大厚竹繁殖系数和培育优质竹苗提供理论依据。

1 试验方法

1.1 试验地概况

本次试验中的内源激素分析取样地及埋鞭和断鞭试验地位于江西农业大学竹类植物种质园内，东经115°49′，北纬28°46′，海拔49.5 m。属于中亚热带湿润季风气候，温和湿润，日照充足，夏季炎热，冬季寒冷。年均气温17～17.7℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-15.2℃，年均日照时数1 772～1 845 h，年均降水量1 600～1 700 mm，年均无霜期251～272 d。土壤类型为红壤，土壤质地较粘重，微酸性。

母竹移栽试验地位于江西省贵溪市厚竹繁育基地内，东经117°1′，北纬28°21′，海拔34 m。属中亚热带湿润季风温和气候，其特点是四季分明，气温偏高，光照充足，雨量丰沛，旱汛分明，无霜期长。年平均气温18.4℃，极端最高气温41.0℃，极端最低气温-10.4℃。年平均日照时数1 740 h，均降水量1 882 mm，无霜期267 d。土壤类型为红壤，土壤质地为壤土，有机质含量较低，微酸性。

1.2 样品采集与数据调查

内源激素分析样品采集：采集时间为2015年6月10日，采集地点为江西农业大学竹类植物种质园内，采集对象为2005年移母竹繁殖的林分中及2015断鞭和埋鞭繁殖的当年生新竹，采集部位为竹秆中上部、竹枝中下部、竹叶和篼根。每种繁殖方式采集3株新竹，每个部位采集样品量约1 g。样品采集后立即放入-85℃超低温冰箱中冷冻，然后用干冰包埋送中国农业大学分析。

新竹调查：调查时间为2015年6月11日，调查对象为江西农业大学竹类植物种质园内2015年埋鞭繁殖及2013年和2015年断鞭繁殖的当年生新竹、贵溪市厚竹繁殖基地内2013年3月和2013年12月移母竹繁殖的当年生新竹，调查内容包括当年生新竹的数量、地径和高度。

1.3 分析方法与数据处理

内源激素分析方法为酶联免疫吸附测定法(ELISA)，分析指标为吲哚-3-乙酸(IAA)、赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)。试验数据采用Microsoft Excel 2007统计软件进行处理和图表制作，采用SPSS17.0分析软件进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 新竹内源激素对繁殖方式的响应

断鞭、埋鞭和移母竹3种繁殖方式所萌发新竹的内源激素水平不同，不同器官之间的内源激素含量也有差异，不同的内源激素及不同器官中内源激素含量对繁殖方式的响应程度也不相同，SPPS方差分析结果如表1和表2。

表1 不同繁殖方式新竹内源激素含量

注：同列中不同小写字母之间表示差异显著(P<0.05)；下表同。

Note：different lower case letters in the same column represent a significant difference (P<0.05); same for the next table

表2 不同繁殖方式新竹不同器官中内源激素方差分析结果

注：*表示差异性显著(P<0.05)；**表示差异性极显著(P<0.01)；

Note：*denotes a significant difference (P<0.05);**denotes a very significant difference (P<0.01)

由表1可知，在4种内源激素中，ZR对繁殖方式的响应最为敏感，IAA、GA次之，ABA含量在不同繁殖方式之间无显著差异。ZR、IAA和GA含量均为移母竹>埋鞭>断鞭，其中IAA和GA含量在移母竹繁殖方式萌发的新竹显著高于断鞭和埋鞭萌发的新竹，ZR含量是移母竹和埋鞭萌发的新竹显著高于断鞭萌发的新竹。ABA含量为埋鞭>断鞭>移母竹，但差异不显著。

由表2可知，相同繁殖方式下，新竹的秆、枝、叶和蔸根4个器官中，ABA含量在移母竹和埋鞭萌发的新竹中存在极显著差异，IAA含量在埋鞭萌发新竹中有显著差异，ZR含量在断鞭萌发新竹中有显著差异，GA含量在3种繁殖方式萌发的新竹中均无显著差异。

不同器官中的内源激素对繁殖方式的响应程度存在差异，如图1。

注：1)移母竹繁殖，断鞭繁殖，埋鞭繁殖，下同2)图中不同小写字母之间表示差异显著(P<0.05)，下同Note:1)transplanted bamboo breeding，rhizome off breeding，buried rhizome breeding，The same below2)different lower case letters represent a significant difference (P<0.05), below is the same图1 不同繁殖方式新竹内源激素含量图Fig.1 Endogenous hormone level of new bamboos raised by different breeding methods

从图1看出，因繁殖方式不同，新竹的GA含量在杆、枝和蔸根中存在显著性差异，ZR含量在竹杆和蔸根中差异显著，ABA含量仅在蔸根中差异显著，而IAA含量在4种器官中均无显著性差异。说明厚竹贮藏器官中的GA对繁殖方式响应敏感，主干系统中ZR对繁殖方式响应敏感，蔸根中ABA对繁殖方式响应敏感，各种器官中的IAA含量对繁殖方式的响应均不敏感。

从图1还可以看出，不同器官中的内源激素分布也有差异。竹叶中的IAA、ZR和ABA含量均较高，但GA含量相对较低。竹杆中GA含较高，ABA含量较低。竹枝中IAA含量相对较低，蔸根中4种内源激素含量水平基本上均处于中等水平。

2.2 新竹地径和高度对繁殖方式的响应

繁殖方式不同，鞭根系统的损伤程度不同，母体贮藏的养分不同，给竹笋萌发和新竹生长提供水肥和营养物质的能力有差异，从而影响新竹的数量和规格。方差分析结果显示，移母竹、断鞭和埋鞭3种繁殖方式所萌发的新竹，其地径和高度的差异性均达到极显著程度，如图2。

图2 不同繁殖方式下第1年和第2年新竹地径和高度Fig.2 The ground diameter and height of the first and second year young bamboos raised by different breeding methods

2.3 母竹规格和移植季节对新竹发育的影响

母竹的地径不同，营养物质贮藏和生命力有差异。所以，不同规格母竹移栽后对新竹的数量、地径及高度均有影响。方差分析结果显示，3月份移栽母竹，不同地径母竹移栽后前3年新竹萌发数量差异不显著，当年新竹的地径和高度之间差异也不显著。但母竹地径﹥40 cm时，第2年和第3年萌发新竹的高度显著高于地径<40 cm母竹所萌发的新竹高度，而母竹地径>60 cm时，第2年和第3年萌发新竹的地径显著大于地径﹤60 cm母竹所萌发的新竹地径，结果如图3。

注：母竹地径：﹤40 cm，40～60 cm，﹥60 cmNote: mother bamboo ground diameter：﹤40 cm，40-60 cm，﹥60 cm图3 3月移栽母竹地径对新竹数量和规格的影响Fig.3 Effects of mother bamboo size on the number and size of young bamboos, the mother bamboos were transplanted in March

由图3得知，3月份移栽母竹，母竹的地径对新竹萌发的数量无显著影响，但对新竹规格影响较大。新竹地径随着母竹地径的增加而增加，母竹地径6 cm以内新竹高度随着母竹地径的增大而增高，但母竹地径超过6 cm后增高效应不显著。刘振兴等[19]对毛竹研究发现，母竹胸径对新竹地径和高度影响达到极显著水平，对新竹数量影响不显著，与本试验结果基本一致。12月份移栽母竹，不同地径母竹前2年所萌发新竹的数量和规格均无显著差异。

对2013年3月和2013年12月移栽母竹所萌发新竹的数量和规格进行统计分析，结果如图4。

注：移植季节：3月，12月 Note: transplanted season：March,December图4 母竹移栽季节对新竹生长的影响Fig.4 Effects of mother bamboo transplantation season on the growth of young bamboos

从图4可知，不同季节移植母竹，前2年萌发新竹的数量均无显著差异。第1年新竹的地径也无显著差异，但第2年新竹的地径和高度及第1年新竹的高度均出现显著差异。12月移栽母竹，第2年萌发新竹的规格显著大于3月移栽母竹的，但3月份移栽母竹当年萌发的新竹高度显著高于12月份移栽母竹的。

3 结论与讨论

断鞭、埋鞭和移母竹3种繁殖方式所繁殖的新竹，内源激素含量、不同内源激素及不同器官之间均存在不同程度的差异，说明厚竹内源激素对断鞭、埋鞭和移母竹3种繁殖方式的响应程度不同。在4种内源激素中，ZR对繁殖方式的响应最为敏感，GA次之，IAA和ABA相对较小。ZR、IAA和GA含量均为移母竹繁殖>埋鞭繁殖>断鞭繁殖，其中IAA和GA含量在移母竹繁殖林分中萌发的新竹显著高于断鞭和埋鞭萌发的新竹，ZR含量是移母竹和埋鞭萌发的新竹显著高于断鞭萌发的新竹；ABA含量在3种繁殖方式萌发的新竹中差异不显著。繁殖方式不同，秆、枝、叶和蔸根4种营养器官中内激素水平也有差异，ABA含量在移母竹和埋鞭萌发的新竹中存在极显著差异，IAA含量在埋鞭萌发的新竹中有显著差异，ZR含量在断鞭萌发的新竹中有显著差异，而GA含量在3种繁殖方式萌发的新竹中均无显著差异。本次研究发现，厚竹当年生新竹中，竹叶中的IAA、ZR和ABA含量均较高，但GA含量相对较低；竹杆中GA含较高，ABA含量较低；竹枝中IAA含量相对较低；蔸根中4种内源激素含量水平基本上均处于中等水平。何奇江等[15]对雷竹林激素研究发现，竹叶的激素含量比竹秆等其他部位较高；胡丹红等[16]对好运竹内源激素研究也发现，各激素在植物叶部含量较高；童晓青等[17]对不同栽培措施雷竹内源激素研究发现，IAA在叶中含量最高，GA3在秆中含量最多，与本研究结果一致。这可能和叶片光合作用需要激素和酶有关，杨建昌等[18]研究发现，IAA含量的升高可以增加光合作用。

繁殖方式不同，所萌发新竹的地径和高度差异达到极显著程度。断鞭繁殖方式萌发的新竹平均地径和高度最大，移母竹繁殖次之，埋鞭繁殖效果最差。原因是断鞭繁殖时，竹子的鞭根系统损伤较小，在土壤中的生存环境基本没有改变，在竹笋和新竹生长发育过程中，水肥供应基本上能够得到保障。移母竹和埋鞭繁殖时，鞭根系统损伤比较严重，根系吸收土壤中的水分和养分能力减弱，竹笋和新竹生长发育所需要的水分和养分供应受到限制，造成当年生新竹的地径变小和高度降低。12月份移栽母竹，母竹规格对新竹的数量、地径和高度均无显著影响，第2年新竹的规格显著大于3月份移栽母竹的。3月份移栽母竹时，母竹的地径对新竹萌发的数量无显著影响，但对新竹规格影响较大，新竹地径随着母竹地径的增加而增加，母竹地径6 cm以内新竹高度随着母竹地径的增大而增高，但母竹地径超过6 cm后增高效应不显著。综合分析，在厚竹繁育圃内可以通过断鞭方式培育优质母竹。移母竹造林以12月份为宜，母竹规格以地径4～6 cm较好，既有利于提高造林成活率，降低造林成本，又不会影响萌发新竹的数量和规格。

植物内源激素在不同器官及同一器官不同部位的含量差异比较大，对植物体的干预程度和干预季节不同，内源激素的响应程度不相同，并且新的内源激素还在不断被发现[20-21]。本研究仅在厚竹一年生新竹的秆、枝、叶和蔸根4个器官上取样，未对竹鞭、竹蔸和鞭根中的内源激素进行分析，竹秆和枝条也未分部位取样分析。方楷等对厚竹展叶期竹秆内源激素特征进行了研究[14]，关于厚竹内源激素的分布规律还有待深入研究，同时需要研究母竹和鞭根系统中内源激素对在竹笋萌发和新竹生长过程的变化和转运特点，以全面揭示厚竹内源激素对繁殖方式的响应特征，为进一步利用外源活性物质扩大繁殖系数、提高造林成活率及新竹的数量和规格提供科学理论和技术参考。

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Response of Endogenous Hormone Level and Young Bamboo Development to Different Breeding Methods inPhyllostachysheterocyclacv. Pachyloen

ZHANG Yan-hua1，LEI Xian-gao1， LI Zu-yao1,2，SHI Jian-min1,2，LI Fang1，ZHANG Lei1

(1.College of Forestry, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi, China;2.Jiangxi Provincial Key Laboratory for Bamboo Germplasm Resources and Utilization, Nanchang 330045, Jiangxi, China)

In order to reveal the effects of different breeding methods on the endogenous hormone level and young bamboo development inPhyllostachysheterocyclacv. Pachyloen, based on field investigation, the euzymelinked immunosorbent assay (ELISE) was applied to analyze the endogenous hormone level, and impacts of different breeding methods on characteristics of one-year-old young bamboos, including their endogenous hormone level, amount, and size were analyzed. The results showed that there were some differences in endogenous hormone level in several organs in the young bamboos raised by rhizome off breeding, buried rhizome breeding, and transplanted mother bamboo breeding. Among the four endogenous hormones, Zeatin riboside (ZR) was the most sensitive one to breeding method, followed by gibberellins acid (GA), while Indole-3-acetic acid (IAA) and abscisic acid (ABA) were relatively insensitive. Comparing between different organs, the contents of ZR and ABA were the highest in leaves, GA resided mostly in the culm, and IAA level varied little among organs. As for the different breeding methods, the transplanted mother bamboo breeding resulted in the largest size of young bamboos, followed by the rhizome off breeding, and the buried rhizome breeding. The mother-bamboo transplanting season significantly influenced on the height and diameter of the young bamboos, rather than the number. December was the best time for transplanting mother shoots ofPh.edulis‘pachyloen’. Transplanting in December, the ground diameter of mother bamboo had no significant impacts on either number or size of young bamboos. While，transplanting in March，the mother bamboos with a larger ground diameter increased the ground diameter and height of young bamboos to a certain degree. The mother bamboos with ground diameter 4 cm to 6 cm were preferable for afforestation.

Phyllostachysheterocyclacv. Pachyloen; Breeding methods; Endogenous hormone; Young bamboo quality; Response mechanism

2016-06-16

国家科技支撑计划课题(2015BAD04B01)；江西省重点科技成果转移转化项目(20133ACI90001)；江西省科技支撑计划项目(20121BBF60028)

张艳华(1991-)，女，硕士研究生，主要从事竹类植物培育研究。通信作者：黎祖尧，教授，硕士生导师。jxlizuyao@126.com