外源激素调控佛手瓜扦插生根的生理机制与IBA优化技术研究

《BMC Plant Biology》：Study on the cutting technology of chayote (Sechium edule) and the physiological mechanism of rooting regulation by exogenous hormones

本研究针对‘Tuershao’佛手瓜品种因胚珠无法发育成熟果实而依赖扦插繁殖的问题，通过系统分析插穗类型、基质类型及外源激素对扦插生根的影响，发现1.0 g·L?1 IBA处理半硬枝结合泥炭土基质可实现94.33%生根率，并显著调控营养物质代谢、抗氧化酶活性（SOD/POD/CAT/PPO）及内源激素（IAA、CTK、GA3↑、ABA↓），为佛手瓜高效繁殖提供技术支撑与理论依据。

　　

佛手瓜（Sechium edule）作为一种多年生藤本植物，其块根和嫩茎富含氨基酸、酚类、黄酮等活性成分，具有显著的营养与工业应用潜力。然而，‘Tuershao’这一新品种却面临一个独特挑战——其胚珠无法发育为成熟果实，因此必须通过扦插技术实现繁殖。但传统扦插方法存在生根效率低、受插穗老化、基质不适及激素调控机制不明等问题，严重限制了该品种的规模化应用。

为解决这一问题，Chen等人发表在《BMC Plant Biology》的研究系统探索了佛手瓜扦插技术优化及其生根生理机制。研究人员通过正交实验设计，测试了插穗类型（嫩枝/半硬枝/硬枝）、基质类型（泥炭土/珍珠岩/河沙）及激素种类与浓度（IBA/ABT1/Rooting Powder）对生根的影响，并结合营养物质含量、抗氧化酶活性、内源激素水平及组织解剖学分析，揭示了外源激素IBA促进生根的多层次调控机制。

关键技术方法包括：以4年龄母本植株获取插穗，采用酶联免疫吸附测定（ELISA）分析内源激素（IAA、CTK、GA₃、ABA），使用生化试剂盒测定抗氧化酶（SOD、POD、CAT、PPO）活性与营养物质（可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白）含量，并通过石蜡切片与显微观察追踪生根过程的组织形态变化。

效果 of different cutting types on rooting of 'Tuershao' cuttings

半硬枝与硬枝的生根率（91.03% vs 88.67%）显著高于嫩枝（37.12%），且根长、根表面积和根体积更大，说明半硬枝更具繁殖优势。

效果 of different substrate types on rooting of 'Tuershao' cuttings

泥炭土基质生根率最高（93.33%），根长与根体积显著优于珍珠岩与河沙，表明其透气性与保水性更利于生根。

效果 of different hormone types on rooting of 'Tuershao' cuttings

1.0 g·L^?1 IBA处理效果最佳，生根率达94.33%，且根长、根表面积和根体积最大，正交实验进一步验证T6处理（半硬枝+泥炭土+1.0 g·L^?1 IBA）为最优组合。

效果 of exogenous hormone IBA on rooting of 'Tuershao' cuttings

IBA处理组生根率（92.22%）显著高于对照组（22.22%）。营养物质（可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白）含量呈现“下降-上升-下降”趋势，且实验组峰值提前至第10天，表明IBA加速能量代谢以支持根原基分化。

Dynamic changes in antioxidant enzyme and polyphenol oxidase activities during rooting of 'Tuershao' cuttings

SOD、CAT、PPO活性均先升后降，POD呈“升-降-升”趋势，且IBA处理组酶活性峰值更高、更早（第10天），说明外源激素增强抗氧化能力以缓解生根应激。

Dynamic Changes in Contents of Endogenous Hormones IAA, CTK, GA₃, and ABA during Rooting of 'Tuershao' Cuttings

IBA处理显著提升IAA、CTK、GA₃含量（峰值于第15–20天），降低ABA水平，调控激素平衡以促进根原基形成与细胞分化。

Observation of the external morphology and Anatomical observation of the rooting process of 'Tuershao' cuttings

生根过程分为愈伤组织形成（0–10天）、不定根发生（15天）与伸长（20天）阶段。石蜡切片显示，IBA促进皮层薄壁细胞脱分化与分裂，突破厚壁组织形成愈伤，进而分化根原基并突破表皮形成不定根。

Multivariate statistical analysis

相关性分析表明，根系参数与可溶性糖、淀粉呈负相关，与CTK正相关；主成分分析（PCA）显示PC1（47.7%方差）以根系参数为正载荷、营养物质为负载荷，PC2（28.7%方差）以酶活性与IAA/CTK为正载荷，揭示能量分配与激素调控的核心作用。

该研究结论表明，1.0 g·L^?1 IBA处理半硬枝结合泥炭土基质是促进‘Tuershao’扦插生根的最优方案。外源IBA通过加速营养物质代谢、增强抗氧化酶活性、调控内源激素平衡（IAA/CTK/GA₃↑、ABA↓）等多途径协同促进生根。这一发现不仅为佛手瓜高效繁殖提供了可靠技术方案，也为木本植物扦插生根的生理机制研究提供了理论借鉴，尤其在激素-营养-抗氧化互作网络方面具有重要科学价值。