水培植物根系誘導的研究現狀

●馬艷麗（遼寧省旱地農林研究所遼寧朝陽122000）

水培是一種新興的植物無土栽培方式，又名營養液栽培。水培是采用現代的生物技術，對普通的植物和花卉進行進一步地馴化。水培技術目前多用于花卉和蔬菜栽植，也有用于藥用植物栽培，許多藥用植物都是根用植物，根的生長環境十分關鍵，水培尤其是霧培可為藥用植物根系提供良好的生長環境，因而種植效果十分明顯。水培植物的優點很多，如產品品質好，安全衛生?？稍谥参锕S內量化生產，不分淡旺季，同時還可以節省肥料和土地資源等。水培植物的根系誘導技術就是在水培過程中，使得根系發生生理和生化誘變，從而引起植物根系的組織結構和生理性狀發生變化，誘導成能適應水中環境生長的水生根系的技術。針對不同的植物，水生根形成的難易程度是不同的。何健峰[1]研究顯示，木本類植物水生根比較難生成，而草本類植物水生根則比較容易生成。細胞間隙大的植物容易成活，生長速度慢且細胞排列緊密的植物水培較難成活。并且不同植物的水生根呈現不同的形態特征。與陸生根系相比，水生根大多以須根系為主，而且根毛少或退化。

根據植物根系的生長狀態，可以把植物的根系分為直根系和須根系，如果繼續按照根系的肉質化程度進行細分，可以再分出一個肉質根類型。對于像君子蘭、吊蘭等這些肉質根植物來說，根系比較肥大，且根系數量較少，沒有明顯的主根和側根之分，一般采用洗根法來處理并誘導水生根。對于直根系的植物，可以用去根法，保留主根和一點側根就可以，盡量用濃度為0.05%的高錳酸鉀水溶液浸泡30min來消毒，避免根系傷口因感染而腐爛。而對于須根系的植物來說，同直根系植物是一樣的，一般水培前也采用去根法來處理。水培植物需要在適宜的營養液、環境溫度、氧氣和激素處理等條件下才能進行成功誘導，本文將從影響水培植物根系誘導的4個方面進行總結與分析，旨在為水培技術的進一步發展提供參考。

1 營養液對水培根系誘導的影響

營養液是水培的關鍵要素，植物的生長發育需要16種必需元素才能正常生長，其中必需的大量元素有氮（N）、磷（P）、鉀（K）、鈣（Ca）、鎂（Mg）和硫（S）等。植物在水培條件下能直接從營養液中吸收營養成分。在誘導初期要采用脅迫馴化，用低濃度的營養液脅迫馴化，有利于根系的誘導。植物根系只有通過增加細胞表面積來吸收更多的營養物質，這對于水生根的誘導具有促進作用，不同植物營養液的物質配比及其濃度是不同的，只有在適宜的營養物質配比及濃度下，才能誘導出健壯的水生根。營養液不是越多越好，一定要控制在一定的量。由于營養液中的營養元素會全部溶于水，除了被根系吸收外，多余的營養元素只會積累，不會流失，當濃度達到一定量時，就會對根系產生肥害，影響植物生長，甚至導致植物死亡，因此，營養液的量和濃度不能盲目增加。

2 根際溫度對水培根系誘導的影響

對大部分植物而言，在25～30℃的水溫條件下，水生根的生成是最快的。宋敏麗等[2]研究顯示，在根際高溫狀態下，植物根系除合成激素類物質外，其酶系統也會做出相應調整和響應。溫度過高或過低都會對植物產生抑制作用，主要影響酶的活性，從而導致植物生長過慢。一般根際溫度不能低于20℃。根際溫度對根系中激素的合成與運輸都有影響。韓亞平等[3]的研究顯示，番茄植株的根粗、根長隨根際溫度的增加而減少。根際溫度對番茄根系ABA等激素的合成有顯著影響。目前，根際環境調控在發達國家已經通過無土栽培實現了自動化。

3 氧氣對水培根系誘導的影響

水中溶氧量是水培誘導生根的重要因素，植物根系一旦沒有足夠的氧氣供應，很難正常誘導成功。水中適宜的氧含量是植物根系呼吸的必備條件，當水中缺氧時，植物水生根的生成便受到抑制甚至腐爛死亡，因此在根系誘導的過程中需要實時檢測并控制水中氧的含量。植物無氧呼吸是以糖酵解和發酵代謝為特征，乳酸積累過多會造成細胞的酸化，從而破壞膜系統的正常功能，導致植物細胞的組織衰弱，甚至死亡。在水培的過程中，適當地增加氧氣含量能增大根系的長度及表面積，從而促進植物對水分和營養物質的吸收。在水培環境下，水中的溶氧量不要太高或太低，這個溶氧量臨界點的設定要根據不同的植物來設置。生長在潮濕環境下的植物溶氧量起始臨界值可以低一點，而對于生長在較干旱環境中的植物，其溶氧量起始臨界值可以高一些。目前，水中溶氧量增加的方法有很多，如氣泡法、滴霧法、流液法和添加增氧劑等[4]。通常給水培苗定期換水，就是為了增加含氧量以及防止病菌感染。林雪鋒等[5]的研究顯示，水培法用流動水更好，因為流動水的氧氣含量更高并且病菌更少。誘導水生根生成的過程中需勤換水，就是為了增加水中的溶氧量，讓植物的根系逐步適應水中的缺氧環境，待長出水生根后再漸漸延長換水時間，便于植物能夠產生許多通氣組織。

4 植物生長調節劑對水培根系誘導的影響

植物生長調節劑在植物水培根系誘導中具有重要作用，最常見的有4種，分別為ABT生根粉、NAA、IAA、IBA。張永強等[6]的研究顯示，在抑制水生根系誘導中，NAA、IAA、IBA這3種生長調節劑均能誘導一級根，但濃度過高會抑制二級根的發生；IAA對植物根系的影響相對較小。目前，IBA被認為是一種活性及穩定性均較強的植物生長調節劑。王慶等[7]研究發現，在菩提樹水培扦插中，低濃度的IBA可提高菩提樹的生根率和生根總數，而高濃度的IBA可降低其生根率。漆麗萍等[8]研究顯示，扶桑水培中，IBA濃度為25mg/L的處理生根時間與IBA濃度為15mg/L和20mg/L相比，生根時間更晚，說明扶桑在水培時IBA濃度過高反而不利于誘導生根。一般單一植物生長調節劑處理插條后的根系誘導效果要比復合生長調節劑強。同時IBA的扦插生根率還受處理時間的影響，以100mg/L IBA處理2h的扦插生根率最高，然而，隨著處理時間的增加，生根率呈先增后減的趨勢。這說明只有適宜的處理時間，植物生長調節劑才會對根系誘導起促進作用，如長時間使用植物生長調節劑，反而會對根系誘導產生抑制作用。

5 其他因素

水培植物根系誘導的成功與否主要與營養液、根際溫度、氧氣和植物生長調節劑密切相關，除此之外，還與水培中的光照強度、光的波長、遮光及根系修剪等有一定關系。水生根保留了土生根的逆向光性，通常在不透光的條件下，比較容易誘導出新根。韓鷹等[9]研究，水培風信子在定向光條件下的根系生長情況，結論認為水培風信子根的生長表現出了明顯的負向光性，其感受光的部位是根冠，光強越強，根長越短，根數越少，根越粗。不同光質對根長、根數、根粗無明顯影響。一般在根系誘導過程中，喜陽的植物需要把光照強度控制在6～8萬勒克斯之間比較好，而喜陰的植物，光照強度一般要控制在3～5萬勒克斯。有研究顯示，藍光對球根的負向光性的誘導是比較明顯的，紅光則無效[10]。李鴻俊等[11]研究顯示，在多漿肉質花卉的根系誘導過程中，最好先剪去原有的根系，根區在不透光的條件下比較容易誘導出新根。

6 總結

水培技術最初起源于一些發達的西方國家，目前，我國的水培還處于一個初步發展階段，其水培植物的市場正在進一步擴大，一些商人為了眼前利益，不經過人工馴化和生物工程手段，直接將清洗好的植物放入水中，這樣植物當時看起來不會死，但幾天后水培植物的葉子開始逐漸變黃，最后慢慢死去，這就是假水培技術，因此加快研究水培植物根系誘導具有重要的現實意義。