垂丝海棠插穗扦插生根过程解剖学研究

垂丝海棠插穗扦插生根过程解剖学研究许晓岗,童丽丽(南京林业大学森林资源与环境学院,江苏南京210037)摘要从解剖学的角度观察垂丝海棠插穗不定根的发育过程,结果表明:垂丝海棠2年生插穗茎内无潜伏根原基,不定根由诱生根原基发育形成,诱生根源于愈伤组织自身形成的初生射线与维管形成层交汇处细胞的分裂分化。

大约经40d,不定根原基发育为幼小不定根并伸出周皮之外。

并且愈伤组织内有些细胞分化为具螺纹加厚的厚壁细胞,在愈伤组织内产生根原基。

关键词垂丝海棠;诱生根原基;不定根;插穗中图分类号S661.4文献标识码 A 文章编号0517-6611(2006)19-4889-03A n a tom ic a l O b s e rv a t ion on th e R o o t S y s temo f th e Cu tt in g o f M alus hallian R o e h n eX U X ia o-ga n g e t a l(C o1le ge o f F o res t R e sou rce s an d E n v ironm en t,N an jin g F o res try U n ive rsity,N an jin g,J ian g su210037)A b s tra c t M alus halliana R o ehn e g row s fas te r th anits h o m o gen e itie s an d its flow e rs a re p rov ided w ithgo rgeou s ch a rac ter istics an d po sse ss gre a t o rn am en-ta l qu a lity.T h e m e th od o f ve ge ta tiv e p ropaga tion w as tak en to p rodu ce seed in g a t p re sen t.In th is a r ticle,th e deve lopm en ta l cou rse o f th e adven titiou s roo ts fromcu ttin g o f M alu s halliana R o ehn e w as ob se rved w ith th e an a tom ica l m e th od.T h e resu lts w e re sh ow n as fo llow s:①th e re w as n o in cu ba te roo t p ri-m o rd iumin cu tti n g s te mo f tw o ye ar-o ld M alu s halliana R o ehn e.T h e indu ced roo t pr i m o rdiumdeve loped in to th e adven titiou s roo t an d th e adv en titiou s roo t deve loped fo rmth e or ig in a ted fo rm,w h ich w e re gen e ra ted fromth e ca ll u s o f th e d iv ision an d d iffe ren tia tion o f th e va scu la r cam b iumce ll.A fter40day s, th e adven titiou s roo t pr i m o rd ia de ve loped in to y oun g adv en titiou s ro o ts;②th e ca ll u s cou ld fo rmadv en titiou s roo t p r i m o rd iumand on ly fo rm m u ch scle-ren ch ym a.T h e n e x t step o f th e i n v es tiga tion w a s s tre ssed on th e ph ys io log ica l m ech an ismo f adven titiou s roo t fro mcu tti n g o f M a lu s p ru n ifo lia.K e y w o rd s M alus p r un ifo lia;Indu ced roo t p r i m o rdia;Adv en titiou s ro o t;C u ttin g垂丝海棠(M al u s halli ana R oeh ne)生长快、花色艳,引起园林等行业极大的重视,其苗木需求量逐年增加,如何快速繁殖大量优质苗木已成为垂丝海棠苗木生产上急需解决的关键问题。

多年来,人们较多对海棠的生根特性进行了研究,主要包括外源激素、扦插基质、扦插季节等因素对扦插生根能力的影响。

但对垂丝海棠扦插生根的解剖学过程的研究尚未见报道,笔者从解剖学角度初步探索不定根的发端及其发育的过程,为垂丝海棠扦插生根机理提供理论依据。

1材料与方法试验材料选自南京林业大学校园苗圃垂丝海棠2年生实生苗小枝,每枝插穗剪成10～12c m左右(包含2个以上节间),用α-萘乙酸(N AA,500m g/L水溶液)处理45m in,试验地点在南京林业大学实验苗圃,插床的床面高出地面50c m,底部铺上15c m厚的河卵石、15c m的河砂,最上层为厚20c m 的扦插基质,扦插基质为泥炭和沙子(体积比为1∶1)的混合物。

插床上装有全光自控喷雾仪,可根据插床上蒸发量,通过设置喷雾时间来保持插床的湿度,以保证插穗适宜的水分条件。

扦插时间为2005年4月6日,扦插后5d开始采样,以后每隔5d采样1次,采样时从插穗切口上端约2c m处剪成小段(每次5个样品)[1],投入70%A lc配制的FAA固定液,固定24h,并以未作任何处理的枝条作为对照材料[2]。

采样后用特制的石蜡包埋盒包埋。

用石蜡切片机切片,切片厚12μm,用番红—固绿染色,二甲苯透明,中性胶封藏,制成永久切片,OLYM PU S显微镜观察拍照。

2结果与分析2.1垂丝海棠插穗生根时期的外部形态发生垂丝海棠从扦插到生根大约需要40d,在此期间,主要经历了愈伤组织产生、发育和不定根原始体的形成过程[3]。

扦插后10d,大约基金项目国家林业局重点科技948项目资助(98-04-07)。

作者简介许晓岗(1968-),男,江苏南京人,博士,讲师,从事园林植物繁殖生物学研究。

收稿日期2006-07-06有50%插穗切口的外缘形成了愈伤组织。

愈伤组织是高度液泡化的薄壁组织,形成比较一致,细胞较大,细胞质浓,细胞核大,起初呈白色(图1A)。

大约20d后,插穗愈伤组织形成率达到85%以上,解剖观察由皮层和形成层处长出一圈愈伤组织后,逐渐向木质部覆盖和隆起,大约25d后,未枯死的插穗形成了愈伤组织[4],其中30%的呈环状,70%的愈伤组织连成1片(图1B,C)。

扦插后大约30d,所有的切口都愈合了,有2个方向的愈伤组织相接的过程,此时有极少数插穗愈伤组织伸出了不定根(图1D,E)。

当皮层和维管形成层的愈伤组织产生并从周围向中心木质部生长的时候,木质部中的薄壁组织也恢复了分生能力,产生愈伤组织,最后填补了周围部位的愈伤组织尚未充满的内部空腔(图1E,F)[5]。

在愈伤组织产生增大的同时,愈伤组织也不断的分化,形成了愈伤组织自身的维管形成层和木质部,表皮薄壁细胞的木质化程度也逐渐增加[6]。

至38d左右,约有60%的插穗愈伤组织长出不定根来(图1G)。

图1A为扦插10d后的插穗,示初生的愈伤组织;图1B、C扦插20d后的插穗,切口形成初环状的愈伤组织;图1D、E 为扦插25d后,愈伤组织连成片,少数愈伤组织长出根;图1F 为扦插22d后,示木质部薄壁组织,恢复分生能力,产生愈伤组织;图1G、H为扦插40d后,示愈伤组织长出的不定根。

2.2垂丝海棠插穗生根过程的解剖学观察从插穗的横切面观察(图2I),幼茎的表皮层是由层近圆形的细胞组成,细胞排列紧密,细胞内壁由于次生加厚,使得细胞腔变得很小,细胞的外表面覆有一层蜡质[7]。

表皮层以下的是皮层细胞,近表皮的两层薄壁细胞已经发生解体,其余的薄壁细胞轮廓清晰,细胞的大小基本相等,细胞核大,细胞内含有丰富的贮藏物质,细胞之间有较大的空隙[8]。

在皮层细胞中,有时能看到一簇厚壁细胞(图2J),连续切片观察,这种厚壁细胞从皮层的突起部位,逐渐向木质部靠近,最后过渡为薄壁细胞与木质部相连[8]。

上述厚壁细胞是叶迹,与木质部相连的薄壁细胞为叶隙,后者具有再生的潜能[9]。

皮层以内为韧皮部、形成层和木质部。

韧皮部细胞与皮层细胞之间,以及与安徽农业科学,J ou rn a l o f A n h u i A g r i.S c i.2006,34(19):4889-4891责任编辑庆瑢责任校对庆瑢形成层细胞的界限不甚明显,只能从木质部的小型厚壁细胞与皮层的大型薄壁细胞的交界处判断它们所处的部位[10]。

形成层是由分生能力很强的一层至几层细胞组成。

而木质部杂有许多细胞壁加厚的管胞、薄壁组织细胞或射线管胞组成的单行径向排列的维管射线[11]。

图1 垂丝海棠插穗扦插生根过程的外部形态特征插穗后10d形成的愈伤组织最初为一团薄壁细胞,细胞个大,近圆形,排列疏松,细胞核不明显。

在一些愈伤组织的表面有一些小的突起,愈伤组织在细胞数量不断增加的同时,其内部的一些细胞开始分化,伴随细胞壁的增厚一些细胞分化成输导组织[12]。

愈伤组织内的输导组织一部分是插穗基部维管形成层分裂分化的延续,另一部分独立于愈伤组织内部[13]。

这些愈伤组织内导管的分化有时没有方向性,会发生弯曲缠绕,显得杂乱无章,形成管状分子(图2K)。

有些愈伤组织内会形成束状结[14]。

在进行这些分裂分化的同时愈伤组织中部可形成自身的木质部和形成层。

在其木质部外侧,有些细胞特化成具有根原始体特征的细胞,其细胞核大,细胞质浓,大小相等的分生细胞团,这是诱生根原基的原始细胞,与周围的愈伤薄壁细胞有明显的界限(图2M,N)。

以后这些根基在发育的同时伴随着内部维管系统的发育,最终与插条内的维管系统相连[15]。

扦插后约38d不定根可伸出体外(图2Q)。

由于愈伤组织内根原始体细胞在多处出现且分化发育在时间上有先后性,因此愈伤组织伸出体外的时间也有先后性。

初期的根原基外形为近圆形,随后中心部位发生不规则的分裂,接着外围细胞的分裂速度加快,使细胞群的体积开始伸长和扩大(图2N)[16]。