平茬对东北槭嫩枝幼化及扦插生根的影响

Stumping Effect on Rejuvenation of Twigs and Rooting of Softwood Cuttings of Acer Mandshuricum

摘要

东北槭（Acer mandshuricum）为东北地区极具观赏价值的彩叶树种，但繁殖困难，该研究旨在提高东北槭嫩枝扦插生根率，厘清平茬处理与东北槭嫩枝扦插生根的关系。2023年，以未平茬东北槭当年嫩枝（Pc-CK）为对照，观测Pc-2（2022年平茬）和Pc-1（2023年平茬）当年嫩枝横截面解剖结构、生长指标、叶片生理生化指标及嫩枝插穗生根指标。结果表明：Pc-1嫩枝插穗生根率、平均根长、平均生根数量和根系效果指数均大于Pc-2（P<0.05）和Pc-CK（P<0.05）；嫩枝茎横截面表皮及皮层厚角组织厚度、木质部厚度由小到大依次为Pc-1、Pc-2、Pc-CK（P<0.05）。Pc-1嫩枝枝长、基径、叶面积、叶鲜质量及含水量均显著大于Pc-CK（P<0.05）。Pc-1叶片净光合速率和气孔导度分别比Pc-CK提高90％和89％（P<0.05）。同时，Pc-1叶片的叶绿素a、类胡萝卜素、可溶性糖、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性显著大于Pc-CK（P<0.05），而Pc-CK叶片的丙二醛（MDA）、总黄酮、总酚含量显著大于Pc-1（P<0.05）。综上，平茬处理使东北槭嫩枝复幼，从而促进扦插生根，且Pc-1的幼化生根效果较好，为嫩枝扦插繁殖提供了支撑。

Abstract

Acer mandshuricum is a colourful leafy tree species with great ornamental value in Northeast China， but it is difficult to reproduce. The aim of this study was to improve the rooting rate of A. mandshuricum softwood cuttings and to clarify the relationship between stumping treatment and rooting of softwood cuttings. In 2023， the cross-sectional anatomical structure and growth index of twigs， the physiological and biochemical index of leaves， and the rooting index of softwood cuttings of Pc-2（stumped in 2022）， Pc-1（stumped in 2023） were observed， using the twigs of A. mandshuricum without stumping（Pc-CK） as a control. The results showed that： the rooting rate， average root length， average number of roots， and root effect index of Pc-1 softwood cuttings were higher than those of Pc-2（P<0.05） and Pc-CK（P<0.05）. The thickness of the epidermal and cortical collenchyma and the thickness of the xylem in the cross-section of their twigs from small to large were Pc-1， Pc-2 and Pc-CK（P<0.05）. The length， basal diameter， leaf area， leaf fresh weight， and water content of Pc-1 twigs were significantly higher than those of Pc-CK（P<0.05）. The net photosynthetic rate and stomatal conductance of Pc-1 leaves were significantly increased by 90% and 89%（P<0.05） respectively， compared to Pc-CK. The contents of chlorophyll a， carotenoid， soluble sugar， and soluble protein， as well as the activities of superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD）， and catalase（CAT） in Pc-1 leaves were significantly higher than those of Pc-CK（P<0.05）. The contents of malondialdehyde（MDA）， total flavonoids， and total phenolics in Pc-CK leaves were significantly higher than those in Pc-1（P<0.05）. In conclusion， the stumping treatment made the twigs of A. mandshuricum rejuvenated， which promoted the rooting from softwood cuttings. The Pc-1 twigs showed better juvenile characteristics and rooting effect on softwood cuttings， which provided support for the softwood cutting propagation of A. mandshuricum.

Graphical abstract

关键词

东北槭 / 平茬 / 显微结构 / 光合特性 / 抗氧化酶活性

Key words

Acer mandshuricum / stumping / microstructure / photosynthetic characteristics / antioxidant enzyme activity

平茬是伐除植株地上部分以促使新枝萌发的方式^［1］，可使成熟或部分成熟态的植物器官、组织和细胞重现某些幼态特征^［2］，即出现植物复幼（或幼化）现象。相关研究^［3］表明，平茬处理可使湿加松（Pinus elliottii×P. caribaea）和油松（P. tabuliformis）采穗母株保持幼化状态，提高插穗的产量、质量、存活率，并实现规模化扦插繁殖。平茬处理促进植物根系生长^［4-5］，尤其侧根和细根数量及长度显著增加^{［4，6-7］}，增加根系活力，提高根系可溶性蛋白、可溶性糖含量、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，降低细胞膜透性，减少脂质过氧化对细胞的伤害，延缓细胞衰老，增强根系抗逆性^［7-9］。此外，平茬处理还可促进植物对土壤养分和水分的吸收与利用，提升植物净光合速率、蒸腾速率，促使植物发生超补偿生长，显著增加新生枝条长度、基径、茎叶比、根冠比、生物量^［6］。

东北槭（Acer mandshuricum）又称白牛槭，是无患子科（Sapindaceae）槭属（Acer）落叶乔木^［10］，在国内的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、陕西、甘肃均有分布，俄罗斯和朝鲜也有分布^［11］。因其树形、叶形优美，秋叶变红且红叶期较长，逐渐成为园林绿化的重要树种^［11］。然而，在我国东北地区东北槭多以野生状态存在，在清林作业中常作为杂木被清理掉，导致其优良基因资源锐减。

目前，东北槭主要繁殖方式为实生繁殖，因种子休眠期长，播种繁殖困难，已成为制约其产业发展的瓶颈^［12］。与之相比，无性繁殖在保持亲本优良性状的同时，还可在短时间内获得大量优质苗木^［13］。相关研究^［12-14］表明，由于对无菌操作设备、场所、技术、人员有较高要求，组培快繁不适合在基层育苗单位应用，而扦插则是常规且有效的无性繁殖方法。东北槭扦插后较难生根，采用1 g·L^-1的IBA和NAA速蘸处理利于其生根^［15］。

目前，国内外对槭属植物扦插繁殖的研究主要集中在插穗本身（木质化程度及长短粗细等）条件、激素处理情况、环境因素（扦插基质保水透气性、温度、光照强度、空气湿度等），以及生根过程中插穗内抗氧化酶变化等方面^［15-20］。此外，幼化处理也是促进植物扦插生根的重要因素^［21］。为探索平茬这种幼化处理方式是否对东北槭扦插生根有促进作用，本研究结合嫩枝扦插激素处理，从平茬处理后东北槭嫩枝的生长生理变化着手，通过观测不同平茬处理下嫩枝的生长生理差异及激素处理后嫩枝扦插生根情况，调查扦插生根率、平均根长、平均生根数量、根系效果指数，分析生长生理指标与生根之间的相关性，以期阐明平茬复幼对东北槭嫩枝插穗扦插生根的影响规律，为后续充实槭树扦插繁殖方式提供参考。

1 材料与方法

1.1　材料与平茬方法

2022和2023年3月，以黑龙江省牡丹江市阳明区磨刀石镇富强村茂森苗木专业种植合作社（44.543 56°N，129.822 95°E）种植的4 a东北槭实生苗为材料，选择无病虫害、长势基本一致的植株，在距离地面5 cm处平茬，要求茬口光滑。后续研究以样地未平茬植株当年生枝条为对照（Pc-CK），2023年初平茬的当年生枝条为Pc-1，2022年初平茬后的当年生枝条为Pc-2。

1.2　指标测定

1.2.1　东北槭嫩枝茎横截面显微形态观察

2023年7月初，嫩枝扦插前，切取Pc-1、Pc-2和Pc-CK处理插条基部2 cm茎段，分别放入FAA固定液并抽真空至材料全部沉入瓶底，4 ℃下固定24 h。按常规石蜡切片法^［22］，经脱水、透明、浸蜡、包埋、切片，切片厚度为8 μm。后经展片、烤片、脱蜡、复水，甲苯胺蓝染色，中性树脂封片，显微观察并拍照，用ImageJ 1.8.0软件^［23］测定嫩枝茎横截面半径、髓半径、木质部厚度、表皮及皮层厚角组织厚度，计算髓及木质部占比。

1.2.2　东北槭嫩枝生长指标测定

2023年5月21日至6月18日，选取Pc-1、Pc-2和Pc-CK处理各10株固定样株，每周测量Pc-1萌条的苗高地径、Pc-2和Pc-CK当年新枝的枝长和基径1次。选取植株萌条或新枝顶端完全展开且长势一致的叶片作为样叶（同时记录叶片总数），用ImageJ 1.8.0软件矢量化处理图片并测定叶面积^［23］，用电子天平称量叶片鲜质量，利用离体烘干法测定叶干质量和含水量^［24］，每个处理3次重复。

1.2.3　东北槭嫩枝光合参数测定

2023年6下旬晴朗无风的上午08：30—11：00，采用便携式光合作用测量仪（LI-COR LI-6400XT，美国）测定东北槭光合生理指标。从每处理样株中选取生长一致的枝条，从顶端往下数第6~7片完全展开的健康叶片，避开主脉，选择叶片中部位置进行测定，每株测3片叶。测定指标包括净光合速率（P_n）、胞间CO₂摩尔分数（C_i）、蒸腾速率（T_r）和气孔导度（G_s）。

1.2.4　东北槭嫩枝叶片生理生化指标测定

扦插前对Pc-1、Pc-2、Pc-CK的嫩枝顶端完全展开的第1片叶进行取样（取样量需保证每个指标3个重复）。采样后用锡纸包裹，放入液氮，带回实验室，-80 ℃超低温保存备用。用试剂盒（苏州格锐思生物科技有限公司）测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性，以及光合色素（叶绿素a、b和类胡萝卜素）、丙二醛（MDA）、总黄酮、总酚含量。用蒽酮比色法测定可溶性糖含量^［25］，用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量^［26］。

1.2.5　东北槭嫩枝扦插生根指标测定

2023年7月初，用Pc-1、Pc-2、Pc-CK 3种处理的半木质化嫩枝进行扦插生根试验。试验设计为随机完全区组，每个处理50株，3次重复，株行距20 cm×20 cm。将带有2个芽的插穗下部用NAA和IBA均为1 g·L^-1的混合液浸泡10 min（称取各 1 g的NAA和IBA，分别用少量95%乙醇完全溶解，加适量蒸馏水，混合，并以蒸馏水定容至1 L^［27］），然后扦插到经次氯酸钾消毒后的基质中（底层为炉灰渣，中间为细沙，上层为椰糠和蛭石混合物）。在东北槭嫩枝扦插60 d后，每处理选取30株，用游标卡尺测量生根长度，统计生根率（生根率=生根株数/扦插总株数×100%）、平均根数量（平均根数量=插条生根总数量/生根插条总数量）、平均根长（平均根长=插条生根总长度/插条生根总数量）及根系效果指数（根系效果指数=平均根长×平均根数量/总插条数量）^［28］。

1.3　数据处理

运用Excel 2019、SPSS 21.0软件里的Duncan法进行数据方差分析和多重比较。用Origin 2021绘制相关性热图。

2 结果与分析

2.1　平茬对嫩枝茎横截面解剖特征的影响

平茬1 a处理Pc-1髓部占比48.37%，平茬2 a处理Pc-2髓部占比37.91%，均显著大于Pc-CK（35.59%）。木质部占比方面，Pc-1和Pc-2分别是27.73%、36.27%，Pc-1显著小于Pc-CK（37.03%），Pc-2与Pc-CK无显著差异。表皮和皮层厚角组织方面，Pc-1的该部分组织不明显，平均厚度19 μm，Pc-2平均厚度63 μm，二者均显著小于Pc-CK（P<0.05），Pc-CK的该部分组织则由明显可见的3~4层砖形细胞组成，平均厚度71 μm（图1，表1）。与其他处理相比，Pc-1髓最大，木质部最薄，表皮和皮层厚角组织不明显。由此表明，Pc-1的嫩枝结构更疏松。

2.2　平茬对嫩枝生长指标的影响

不同平茬处理下，嫩枝枝长和基径由大到小依次为Pc-1、Pc-2、Pc-CK，Pc-1的值均显著大于Pc-CK（P<0.05）（表2）。不同平茬处理下叶面积具有显著差异，Pc-1和Pc-2叶面积分别比Pc-CK增加了87％和37％（P<0.05）。Pc-1嫩枝叶片鲜质量和含水量显著高于Pc-CK，分别比Pc-CK增加了42％和11％（P<0.05）（表2）。由此表明，Pc-1处理下嫩枝生长量明显大于Pc-2及Pc-CK，Pc-2生长量也大于Pc-CK。平茬处理后嫩枝的叶片含水量更高、更接近幼嫩状态。

2.3　平茬对光合参数的影响

不同平茬处理嫩枝的叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度由大到小依次为Pc-1、Pc-2、Pc-CK，而胞间CO₂摩尔分数则呈相反规律（表3）。与Pc-CK相比，Pc-1和Pc-2嫩枝叶片净光合速率分别提高了90％和47％（P<0.05），Pc-1和Pc-2气孔导度分别提高了89％和52％，且平茬处理组气孔导度显著高于Pc-CK（P<0.05）。以上结果说明，平茬处理下嫩枝叶片光合作用更活跃。

2.4　平茬对嫩枝叶片生理生化指标的影响

2.4.1　平茬对光合色素含量的影响

Pc-1叶片的叶绿素a和类胡萝卜素质量分数均高于Pc-2和Pc-CK，Pc-1叶片叶绿素a质量分数比Pc-CK增加21％（P<0.05），Pc-1叶片类胡萝卜素质量分数比Pc-CK增加26％（P<0.05），各处理叶片的叶绿素b和总叶绿素质量分数无显著差异（表4）。

2.4.2　平茬对叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

东北槭不同处理下嫩叶的可溶性糖、可溶 性蛋白质量分数具显著差异（P<0.05）。Pc-1叶片可溶性糖、可溶性蛋白质量分数均高于Pc-2和Pc-CK，Pc-2也略高于Pc-CK，表明平茬处理有助于提高植株叶片中这2种营养物质的积累（表5）。

2.4.3　平茬对叶片抗氧化指标的影响

Pc-1嫩叶的SOD活性显著大于Pc-2和Pc-CK（P<0.05）。不同处理下叶片POD活性由大到小依次为Pc-1、Pc-2、Pc-CK（P<0.05）。Pc-1叶片的CAT活性大于Pc-2和Pc-CK（P<0.05）。Pc-CK处理的MDA、总黄酮、总酚质量分数大于Pc-1（P<0.05）（表6）。

2.5　平茬对嫩枝扦插生根的影响

不同处理组嫩枝生根指标具有显著差异 （P<0.05），Pc-1、Pc-2根系生长发育情况明显优于Pc-CK。Pc-1生根率、平均根长、平均生根数量和根系效果指数均大于Pc-2，Pc-1、Pc-2生根率分别是43.33％、20.00％，Pc-CK未生根（表7）。

2.6　平茬嫩枝生长、生理生化、扦插生根指标相关性分析

枝长与POD活性呈极显著正相关（P<0.01），与MDA含量、总酚含量呈极显著负相关（P<0.01），与总黄酮含量呈显著负相关（P<0.05）。基径与POD活性、可溶性糖含量呈极显著正相关（P<0.01），与CAT活性、可溶性蛋白含量、叶绿素a含量、类胡萝卜素含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总酚含量、总黄酮含量呈极显著负相关（P<0.01）。叶面积与POD活性、CAT活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、类胡萝卜素含量呈极显著正相关（P<0.01），与SOD活性、叶绿素a含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总酚含量、总黄酮含量呈极显著负相关（P<0.01）。叶鲜质量与可溶性蛋白含量、类胡萝卜素含量呈极显著正相关（P<0.01），与POD活性、CAT活性、可溶性糖含量、叶绿素a含量呈显著正相关（P<0.05），与总酚含量呈极显著负相关（P<0.01），与MDA含量呈显著负相关（P<0.05）。叶干质量与所有指标均无显著相关性。叶含水量与POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、类胡萝卜素含量呈显著正相关（P<0.05），与总酚含量呈极显著负相关（P<0.01），与MDA含量呈显著负相关（P<0.05）（图2）。由此说明，生长和生理指标之间存在复杂的相互作用关系，它们共同影响植物的表型和生长发育。

生根率与叶面积、嫩枝基径、叶鲜质量、POD活性、CAT活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、类胡萝卜素含量呈极显著正相关（P<0.01），与枝长、叶干质量、叶含水量、叶绿素a含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总黄酮含量、总酚含量呈极显著负相关（P<0.01）。平均根长与嫩枝基径、叶面积、POD活性、可溶性糖含量呈极显著正相关（P<0.01），与枝长、叶鲜质量、叶含水量、可溶性蛋白含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总黄酮含量、总酚含量呈极显著负相关（P<0.01）。平均生根数量与基径、叶面积、叶鲜质量、叶含水量、POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量呈极显著正相关（P<0.01），与枝长、CAT活性、类胡萝卜素含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总黄酮含量、总酚含量呈极显著负相关（P<0.01）。根系效果指数与基径、叶面积、叶鲜质量、POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、类胡萝卜素含量呈极显著正相关（P<0.01），与枝长、叶含水量、CAT活性、叶绿素a含量呈显著正相关（P<0.05），与MDA含量、总黄酮含量、总酚含量呈极显著负相关（P<0.01）。与生根指标有较大正相关的生长指标是叶面积、嫩枝基径、叶鲜质量；与生根指标具有较大正相关的叶片生理指标有POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，有较大负相关的生理指标有MDA含量、总黄酮含量、总酚含量（图2）。由此说明，较高的POD活性、营养物质及光合色素含量有助于促进根原基的诱导、愈伤组织的形成及根的生长，进而提高生根率。

3 讨论

扦插繁殖能保持亲本的优良性状，且可在相对较短时间内获得大量优质苗木，具有操作简单，成本低，繁殖速度快，繁殖系数高等优点，相比组培和嫁接、埋条等其他无性繁殖方法，更受欢迎，应用更广^［19］。扦插生根是确定扦插成活的关键，影响扦插生根的因素包括外部因素和内部因素。外部因素包括温度、湿度、光照、空气、营养等，即采穗时和扦插后要维持及提供适合的外部条件；内部因素包括物种或品种、插穗年龄、插穗营养储备、扦插后利于生根的内源激素和重要酶含量等。就内因而言，为了促进植物扦插生根，一般从年龄较小的健康母树采穗，采穗位置则根据树种特性选靠近母株树冠上部的枝条（如元宝枫（Acer truncatum）、茶条槭（A. ginala））^［17-19］或下部枝条（如湿加松和油松）^［3］。穗条类型一般选择成熟度较好的半木质化当年生枝条（嫩枝^［15］）制作插穗，插穗长度约为8~15 cm且粗度为0.3 cm以上^［29］，穗条内储存的营养物质能满足生根需要。扦插前多采用适当浓度的植物生长调节物质^{［22，28，30］}处理插穗，刺激细胞分裂生长及促进营养物质代谢和酶合成。采穗母树、采穗部位、穗条木质化程度均与穗条年龄有关。插穗年龄合适则分生组织活跃，扦插生根率高。平茬幼化和激素处理提高了湿加松、油松、元宝枫、娜塔栎（Quercus texana）和乌桕（Sapium sebiferum）嫩枝扦插生根率^{［3，17，21，30］}。本研究中，平茬提高了东北槭嫩枝扦插生根率，引起嫩枝横截面解剖结构、生长、光合、生理指标的变化，这些变化和嫩枝扦插生根密切相关。

3.1　平茬嫩枝解剖结构特征与扦插生根的关系

同为当年嫩枝，平茬1 a处理Pc-1髓占比大，木质部占比小，意味着Pc-1嫩枝密度小于Pc-CK。根据茎经济学谱原理^［31］，低木材密度意味着较低的体积建设成本，促进树高和直径的快速生长^［32］，并与茎叶的高导水性显著相关，利于为叶片供水^［31］。从资源分配方面来讲，低密度茎具有快速占据空间的策略^［32］，扦插后会更快地将有限资源用于生根以重建个体。Pc-1茎的表皮及皮层厚角组织厚度明显小于Pc-CK（P<0.05），较薄的表皮及皮层厚角组织可能减轻了根生长的阻力，更利于根的形成和生长。Pc-2和Pc-CK表皮及厚角组织发育比Pc-1更完善，分化程度更高，生根能力相对更弱。该研究结果和洪汉辉等^［33］对白杨（Populus）硬枝扦插试验结果一致。

3.2　平茬嫩枝生长、光合参数与扦插生根的关系

植物生长过程中地上部分遭到破坏时，会通过调节地上、地下部分养分获取策略，减缓或解除胁迫来适应环境变化，进行补偿性生长^{［6，33-35］}。本研究显示，平茬处理Pc-1东北槭嫩枝枝长、基径、叶面积、鲜质量及含水量均显著大于未平茬组Pc-CK，表明平茬可促使东北槭进行补偿性生长。平茬和修枝能增加植物新枝叶数量和叶面积^{［6，35-37］}，同时提高叶片的气孔导度、光合速率和光合能力^［37］。与之类似，本研究中，叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度在平茬后显著提升。相关性分析发现，叶面积、嫩枝基径、叶鲜质量与生根率极显著正相关（P<0.01，图2），这表明叶面积越大其捕获光能的面积越大，光合作用场所越多，叶的光合能力越强，同时嫩枝生物量和营养物质积累越多，能为扦插生根提供的营养也越多，对生根越有利。

3.3　平茬嫩枝生理生化指标与扦插生根的关系

插穗生根过程中需要碳素和氮素来维持插穗本身的营养，并为后续愈伤组织形成及不定根的发生提供营养和能量。敖红等^［38］发现，插穗中高含量的碳素（尤其是可溶性糖）和氮素有利于长白落叶松（Larix olgensis）扦插生根，糖类用于细胞分裂和呼吸代谢，氮素则有利于根原基的产生。本研究中，平茬后Pc-1嫩枝内部产生更多营养物质（如可溶性蛋白及可溶性糖，表5），这与任晓亮等^［39］平茬提高植物营养物质积累的结果一致。本研究中，叶可溶性糖和可溶性蛋白含量与生根率、平均生根数量、根系效果指数极显著正相关（图2），表明嫩枝叶片中这2种营养物质含量高，则可转运存储至嫩枝中的也多，利于扦插后生根。

在叶片中，叶绿素和类胡萝卜素大多位于叶绿体类囊体膜，与蛋白质形成复合体，接受光能，类胡萝卜素能转移光能到叶绿素以启动光合作用，同时防止氧化应激^［40-41］，保护叶绿素。本研究中，平茬后Pc-1嫩叶比Pc-CK组含有明显较多的光合色素（叶绿素a与类胡萝卜素，表4），这一方面印证了Pc-1组生长指标、可溶性糖、可溶性蛋白含量高于Pc-CK，另一方面也说明Pc-1抗氧化能力强于Pc-CK，这种能力可能有助于提高插穗生根过程中的抗逆性。

平茬对植物来说是一种逆境胁迫，会引起氧代谢失调，加快体内活性氧的产生，产生细胞毒性物质MDA，抑制植物生长^［42］。为降低活性氧伤害，植物形成完善的抗氧化系统，即酶促系统与非酶促系统^［42］。酶促系统包括SOD、POD、CAT等，非酶促系统包括类胡萝卜素、类黄酮、花青素、多酚等^［42］。SOD是清除自由基的关键酶之一，是受逆境诱导的酶，能催化超氧阴离子发生歧化反应，生成过氧化氢和氧气；POD可参与催化分解过氧化氢；CAT是清除过氧化氢的另一种关键酶，催化其分解为水和氧气^［42］。研究^［43］表明，平茬处理提高了白刺（Nitraria tangutorum）叶片SOD、POD活性，本研究中，平茬处理提高了Pc-1东北槭嫩枝叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性，降低了MDA对细胞的伤害。在扦插生根过程中，SOD活性上升能促进插穗愈伤组织形成^［44］；POD参与木质素合成，与不定根发生密切相关，能清除插穗基部过量活性氧，减轻伤害，利于生根^［45-47］。本研究中，平茬处理提高了Pc-1扦插生根率，或许与其体内高的抗氧化酶活性有关。

插穗内黄酮、多酚含量与扦插生根能力的关系极为复杂。以巴拉圭冬青（Ilexparaguariensis）^［48］为例，黄酮类槲皮素对幼年插条生根率影响小，对20年生插条生根率提升显著，说明其作用有年龄特异性，扦插时要考虑植物年龄。植物根系中多酚含量与扦插生根能力关联复杂，受基因型、激素，或二者共同作用影响^［49］。Martins等^［50］对油橄榄（Oleaeuropaea）的研究表明，生根能力最强的品种中酚类物质含量较高，这说明植物自身的遗传因素在其中发挥着关键作用。激素会干扰根系多酚含量与扦插生根能力的关系，生长素促进酚类合成，细胞分裂素改变酚类存在形式，通过调控酚类代谢影响生根。Maynard和Bassuk^［51］认为，酚类化合物能够激活IAA氧化酶/过氧化物酶复合物的合成，促使内源性IAA被破坏，导致生根信号传导受阻，相关基因无法正常表达，细胞分裂与分化受到影响，根原基的形成和发育也受到阻碍，最终降低了生根诱导。总之，多酚与扦插生根能力的关系因植物和研究条件不同而不同。

黄酮和总酚是植物中重要的抗氧化次生代谢产物，影响其含量的因素较多。张振霞和洪萍^［52］研究发现，植物生长发育阶段不同则橄榄各组织总酚含量有差异（幼嫩组织总酚含量大于成熟组织）。此外，遗传因素（物种差异、个体差异^［53］）、环境因素（温度、水分、病虫害等）^［54］均影响植物黄酮和总酚含量。本研究中，未平茬的Pc-CK嫩枝叶片总黄酮和总酚含量大于平茬组，这可能是Pc-CK随年龄增长积累了更多总黄酮和总酚。本研究中，MDA、黄酮、总酚含量均与所有生根指标极显著负相关（图2），表明平茬处理后东北槭嫩枝较低的MDA、总黄酮、总酚含量利于其扦插生根。

3.4　平茬嫩枝生长、生理生化指标与幼化的关系

植物组织老化是植物生长发育的必然过程，年龄越大，组织老化程度越严重。洪汉辉等^［33］研究发现，扦插苗周皮和木质部厚度随着插穗年龄的增大而增加，年龄小的插穗表皮和皮层厚角组织不明显，组织成熟度低，木质化较轻，幼化程度较高，这一变化趋势反映了幼茎发育特点。本研究中，未平茬Pc-CK东北槭嫩枝插穗的木质部厚度显著大于平茬1 a的Pc-1（P<0.05，表1），同为当年新枝，平茬组Pc-1嫩枝却比未平茬组更幼嫩，由此表明，平茬对东北槭嫩枝起到幼化作用。

与成年植物相比，幼龄植物在生长初期对光的利用效率较高且代谢更旺盛，能够更好地适应环境中的光照条件，以支持快速生长的需求。Basheer-Salimia等^［55］在橄榄树的研究中发现，幼年树的光合效率和气孔导度高于成年树，而平茬后植物的光合特性更符合幼年树的特征，可能平茬使植物幼化。

植物在衰老过程中，由于营养和水分缺乏，蛋白质水解和资源再循环加速，导致可溶性糖和可溶性蛋白含量下降^［56］，敖红等^［38］、冯雪瑾等^［57］在植物插穗和叶片研究中发现，可溶性蛋白及可溶性糖含量随年龄增长呈现不断减少的趋势。本研究中，平茬组嫩枝叶片可溶性蛋白及可溶性糖含量高于未平茬组，说明平茬组叶片更符合幼叶特征，与平茬处理产生的幼化作用有关。

抗氧化酶是植物体内重要的防御系统，能够帮助植物应对氧化应激，维持细胞的正常功能。幼龄母树嫩枝插穗比古树嫩枝插穗具有更高的扦插生根率，同时其中所含利于生根的各种抗氧化酶活性也更高^［46］。同样，本研究平茬1 a的东北槭嫩枝符合幼龄植株抗氧化酶活性高且扦插生根率高的特征，也体现了平茬带来的幼化作用及其对提高嫩枝扦插生根率的贡献。

有多项研究^{［3，17，21，30，58］}证实，平茬幼化处理提高了嫩枝扦插生根效果。本研究中平茬提高了东北槭嫩枝扦插生根效果（表7），并在嫩枝显微结构、生长指标、光合能力、营养物质积累、抗氧化能力等方面体现了幼化作用，认为幼化作用是提高嫩枝扦插生根率的重要因素。

4 结论

平茬处理使东北槭嫩枝在解剖结构、生长指标、光合能力、营养物质累积、抗氧化等多方面表现出幼化作用及促进嫩枝扦插生根的效果，平茬1 a组的幼化作用及扦插生根效果较明显。因此，对东北槭这类难以扦插繁殖的树种，早春平茬处理后取当年萌条进行嫩枝扦插可提高扦插育苗成功率。

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基金资助

黑龙江省应用技术研究与开发计划项目(GA20B40)

2024年地方博士后出站启动金项目(415916)