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黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)又名腐肠,已有数千年的药用历史,具有止血、抗肿瘤、降压、镇静、清热泻火、保肝、解毒以及利尿等作用[1-2]。缙云黄芩(Scutellaria tsinyunensis C. Y. Wu et S. Chow)隶属唇形科(Labiatae)黄芩亚科(Scutellarioideae Briq)黄芩属(Scutellaria Linn.),为多年生草本植物[3-4]。其形态学特征独特,有匍匐根茎及直立四棱形暗紫色茎(高30~60 cm);叶序由基部圆形叶渐变为上部卵圆状披针形叶,叶缘具胼胝体小齿;顶生总状花序具白色至紫红色唇形花冠,雄蕊二强,花盘肥厚,子房4裂,坚果黑色;花期4~5个月,果期5~7个月 [5-6]。缙云黄芩仅分布于重庆缙云山海拔280~790 m的常绿阔叶林或针阔混交林中,现仅存9个居群,繁殖方式以根茎无性繁殖为主,种群由许多无性系分株构成[7]。鉴于其濒危现状,已被国家林草局列入极小居群进行保护,同时也被重庆市列为八大极小居群之一[8]。
近年来,缙云黄芩的生存状况因自我更新能力差(内部因素)及环境和人为干扰(外部因素)而面临严重威胁,因此对缙云黄芩的濒危机制和保护对策研究显得尤为重要和紧迫。繁殖是物种生活史中最重要的环节之一,繁殖能力低下是大多数濒危植物共同的致濒因子,而繁殖技术的突破是解濒的关键[9]。种子育苗有利于维持和增加物种的遗传多样性,而扦插的快速扩繁优势使其成为濒危植物抢救性保护最有效的手段之一[10]。
为使得亲本的优良遗传性状得以保存,利用扦插繁殖技术缓解种源稀少和采种困难的现状,在此基础上进一步开展抢救性保护、繁育和扩大缙云黄芩种群的工作。本研究旨在通过扦插试验,优化缙云黄芩的繁殖技术,筛选出适宜的扦插生根最优组合,为濒危药用植物的保育提供科学依据。
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扦插试验的地点为缙云山缙云村(106°24′4″—106°24′8″E,29°49′8″—29°49′18″N,海拔380 m),属亚热带季风湿润气候,年平均气温18.2 ℃。土壤质地为壤土,厚度60 cm,pH值为6~7,排水良好,保墒性良好,透气性强。在扦插前1年对苗圃的杂草进行清除,土地进行深翻(深度25~40 cm)及日光曝晒消毒,以减少病虫害的发生。翌年再进行1次翻耕,打碎土块,将圃地耙细,再铺设5 cm森林腐质土,并喷施50%多菌灵1 000倍溶液彻底消毒[11]。苗床设计为中间有“U”型沟槽的高低床,便于沥水,床宽120 cm,便于罩棚、取土、除草和移植;中间沟槽的“U”型口宽30 cm,深10 cm,长度可根据苗圃地形而定。
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试验扦插枝条选择重庆缙云山国家级自然保护区内洛阳桥居群(106°23′53.6″ E,29°50′31.1″ N,海拔726 m)的缙云黄芩,选择组织充实,整齐一致,无病虫害的健壮枝条。采穗时间选在上午10:00以前,无露水,气温不超过30 ℃,气温太高穗条叶片容易萎蔫,影响扦插效果。
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试验共设3个组,每组100株。截取1叶1节插穗,上端距顶芽1.5 cm处平切,下端距节1.5 cm处45°斜切,斜面与有叶的一面方向基本一致;截取1节2叶插穗,上端距顶芽1.5 cm处平切,下端距节1.5 cm处45°斜切,斜面两个方向均可;截取2节插穗,顶部保留1~3片叶子,上端距顶芽1 cm处平切,下端距节约1.5 cm处45°斜切。
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试验共设4个组,每组100株。扦插时间分别为:2022年1月5日、2022年5月2日、2022年9月2日和2022年11月25日。
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枝条年龄试验共设6个组,每组100株。选取缙云山洛阳桥居群组织充实,整齐一致,无病虫害的1年生和2年生半木质化的枝条,截取6组插穗,分别为1年生1叶1节、1年生2叶1节、1年生2节、2年生1叶1节、2年生2叶1节和2年生2节。
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以上各组均在扦插之前将插穗置于质量浓度为250 mg/L的NAA溶液中浸泡处理2 h,之后进行扦插。以未经NAA处理的作空白对照。
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按行矩10 cm在苗床上做“V”型沟槽,“V”型沟槽斜面长8 cm,倾斜45°。扦插时,插穗下端斜面向下平放在“V”型沟槽斜面上,入土深度1.5 cm,株距5 cm,行距10 cm。扦插后将插穗周围的土壤压实,确保插穗节部与土壤贴实。
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扦插后及时喷水,进一步使插穗与土壤贴实,根据天气和基质的湿度变化,决定每日喷水次数和喷水量[12]。土壤含水率在40%以下时及时喷水,土壤含水率高于65%时及时排水。
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2022年5月2日扦插,试验中搭建单层黑色遮阳网,起到遮阳、通风、降温、保湿的作用。2022年9月2日扦插后及时喷水,采用相同方法即时搭建双层遮阳网。2022年1月5日和2022年11月25日扦插后及时喷水,采取覆盖白色塑料透光膜的方法搭建保温棚,起到透光、通风、保温、保湿的作用。棚架选用半圆形竹片,顶高80 cm,棚宽120 cm,每隔50 cm放置一片竹片。
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扦插10 d后及时除去杂草,避免杂草与插穗争夺养分,每周除草一次。
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扦插10 d后观察枝条发芽情况,以后每隔1 d进行观察,统计发芽株数,扦插60 d后统计全部插穗发芽株数,测量芽长,扦插90 d后测量芽长。发芽率和平均芽长计算公式如下:
采用Excel 2021和SPSS 26.0进行数据分析,使用邓肯(Duncan)检验法进行方差分析、多重对比。
1.1. 试验地自然概况与苗圃设计
1.2. 试验材料
1.3. 试验方法
1.3.1. 不同截取方法插穗的扦插效果对比试验
1.3.2. 不同扦插时间的扦插效果对比试验
1.3.3. 不同年龄枝条的扦插效果对比试验
1.3.4. 萘乙酸(NAA)处理的扦插效果对比试验
1.4. 扦插方法
1.5. 田间管理
1.5.1. 喷水排水
1.5.2. 搭棚
1.5.3. 除草
1.6. 数据分析
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研究结果显示(表 1),不同截取方法对缙云黄芩的扦插效果存在差异。1叶1节插穗发芽时间显著短于2节和2叶1节,且最早发芽株数与2叶1节无显著差异,但显著多于2节。此外,1叶1节插穗在60 d内的发芽率最高,显著高于2叶1节和2节。综合分析表明,1叶1节截取方法在缩短发芽时间、增加发芽株数和提高发芽率方面均表现出明显优势,是缙云黄芩扦插繁殖的最佳选择。
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研究结果显示(表 2),不同扦插时间对缙云黄芩的扦插效果存在差异。其中,春季(2022年1月5日)和冬季(2022年11月25日)的发芽时间显著早于夏季(2022年5月2日)和秋季(2022年9月2日)。此外,春季和冬季扦插的插穗最早发芽株数和60 d发芽率均高于夏季和秋季。综合分析表明,春季和冬季的扦插效果最佳,其发芽时间更早,发芽株数更多,发芽率更高。
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由表 3可知,与空白对照处理相比,NAA处理后的插穗发芽时间显著缩短。尽管2种处理的插穗发芽株数没有明显差异,但NAA处理后的插穗发芽株数高于空白对照处理。这些结果表明NAA处理有促进发芽的作用。
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由表 4可知,不同枝条年龄对缙云黄芩扦插效果影响显著,其中1年生1叶扦插效果最佳。由表 5可知,对于同种截取方式的插穗,1年生枝条的发芽时间均早于2年生枝条,且1年生枝条的最早发芽株数也显著高于2年生枝条。扦插60 d后,1年生枝条的发芽率显著高于2年生枝条,这表明选取1年生枝条扦插更有利于缙云黄芩的发芽。
2.1. 不同截取方法对缙云黄芩扦插效果的影响
2.2. 不同扦插时间对缙云黄芩扦插效果的影响
2.3. 萘乙酸(NAA)处理对缙云黄芩扦插效果的影响
2.4. 枝条年龄对缙云黄芩扦插效果的影响
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植物扦插繁殖过程是一个受多种因素影响的复杂的生理生态学过程[12]。本研究通过分析截取插穗方式、扦插时间、萘乙酸处理和枝条年龄4个因素对缙云黄芩扦插效果的影响,旨在为筛选缙云黄芩扦插繁殖的最佳条件提供参考依据。
扦插繁殖作为一种无性繁殖方法,目前已在领春木(Euptelea pleiospermum)、蒜头果(Malania oleifera)、粗齿梭罗树(Reevesia rotundifolia)等多种濒危植物中得到应用[13-16]。有研究表明,在插穗中保留一定数量的叶片有利于插穗生根。本试验结果显示,1叶1节插穗的发芽效果最好,与潘韦虎等[15]的研究结果一致。
扦插时间是影响插穗成活的另一重要因素,适宜的扦插时间应综合气候条件、植株的生物学特性以及插条的发育情况来确定。在我国,春季是绝大多数植株最佳的扦插季节,插条在冬季往往处于休眠状态,细胞分裂较为缓慢,导致插穗扦插效果较差。但有些植株在冬季的扦插效果最好,例如南方红豆杉在冬季的生根率最高[17]。本研究结果显示,缙云黄芩在春季和冬季的扦插效果优于夏季和秋季,表明缙云黄芩在春季和冬季的细胞分裂可能较为激烈,但其具体机制有待进一步研究。
对插穗进行化学处理也是提高插穗生根和发芽率的重要措施。植物生长调节剂在植物不定根形成中起着关键作用,影响植物新根和嫩芽的形成[12]。崔仕美等[18]研究发现,使用质量浓度为200 mg/L的NAA溶液处理插穗,可显著增加软枣猕猴桃的生根数。本试验发现,经质量浓度为250 mg/L的NAA溶液处理后,插穗发芽时间缩短2.3 d,发芽株数增加1.14株。
扦插枝条作为影响扦插繁殖的内在因素,其年龄直接影响扦插效果。一般而言,随着枝条年龄的增加,插穗的内源生长素含量减少,进而使细胞分裂能力减弱,最终导致插穗的生根能力和成活率降低。这与本研究结果一致,1年生缙云黄芩插穗的发芽率高于2年生。
本研究综合不同截取插穗方式、扦插时间、萘乙酸处理和枝条年龄得出最优试验组合为:春季采用质量浓度为250 mg/L的NAA溶液处理1年生1叶1节截取插穗的扦插效果最好。然而,由于光照强度、光照时间、湿度、温度、生长调节剂质量浓度等外部因素对缙云黄芩扦插发芽率的影响尚不明朗,因此后续可针对以上因素对缙云黄芩扦插发芽开展研究,以全面了解影响缙云黄芩扦插的因素。