细胞分裂素联合活性炭优化欧洲栎离体生根：形态生理与激素调控机制解析

为解决欧洲栎（Quercus robur L.）离体繁殖中生根效率低、植株质量不稳定的问题，波兰科学院研究人员创新性地将活性炭（AC）与细胞分裂素（CKs）6-苄氨基嘌呤（BAP）或间-拓扑林（mT）联用。研究发现4-8μM mT+2 g L-1 AC能显著提升次生生长、优化激素平衡（降低IAA/JA比值），并增强光合效能（Fv/Fo提升32%），为木本植物离体繁殖体系优化提供了新策略。

　　

欧洲栎（Quercus robur L.）作为重要的经济林木，其繁殖却面临种子产量不稳定、扦插生根困难等挑战。虽然组织培养技术为无性繁殖提供了可能，但传统依赖生长素（auxin）的离体生根方法常导致植株生理失衡。更棘手的是，欧洲栎外植体对细胞分裂素（cytokinins, CKs）存在特殊依赖性——长期使用6-苄氨基嘌呤（BAP）易引发形态异常，而完全撤除CKs又会导致光合系统损伤。这一矛盾如同行走在钢索上，稍有不慎就会影响繁殖效率与植株质量。

波兰科学院林木研究所（Institute of Dendrology, Polish Academy of Sciences）的Joao Paulo Rodrigues Martins团队独辟蹊径，提出在生根阶段联合使用活性炭（activated charcoal, AC）与两种CKs（BAP或间-拓扑林meta-topolin, mT）的创新策略。他们通过40天的培养实验发现，4-8μM mT+2 g L^-1 AC不仅能维持80%以上的生根率，更使植株获得优异的形态生理特征：根系导管面积比提升16.5%，茎横截面积扩大110%，同时光合色素（Chl a+b）含量达到1284.9 μg g^-1 FW，远超对照组。这项突破性成果发表于《BMC Plant Biology》，为木本植物离体繁殖的"质效双优"提供了新范式。

研究团队采用多组学联用技术：通过显微解剖量化根茎叶组织结构，利用叶绿素荧光仪（Hansatech Pocket PEA）测定JIP-test参数评估光系统II（PSII）效率，结合超高效液相色谱-质谱（UHPLC-MS/MS）精准检测7种植物激素（包括IAA、JA及其衍生物）。所有实验材料均来自波兰罗加林公园800年树龄的欧洲栎母树，并通过微卫星标记（ssrQrZAG系列）验证了组培材料的遗传稳定性。

形态生理学分析揭示生长优势

植株生物量数据显示，无AC处理的组培苗表现出失衡的冠根比（1.34:1），而CKs+AC组合使其趋近1:1。解剖结构上，mT处理的根系表现出更优的运输效率——虽然导管数量稳定在65个左右，但其维管柱/横截面积比显著高于BAP组。茎部次生生长尤为突出：8μM mT+AC使木质部面积达到0.338 mm²，较对照组增长204%，印证了CKs对形成层活性的刺激作用。

光合系统效能提升

叶绿素荧光参数显示，mT处理组的最大荧光（Fm）值达30,215（相对单位），比无CK组提高38%。更值得注意的是，反映光系统II（PSII）关闭速率的M₀参数在AC-free组高达1.32，表明存在电子传递链阻塞，而CKs+AC组合将其降低至0.66-0.84区间，证实了细胞分裂素对光合机构的保护作用。

激素调控网络重构

质谱分析揭露了关键代谢变化：无CK培养基中游离生长素（IAA）含量达44.56 pmol g^-1 FW，可能是应激反应的结果；而添加mT使茉莉酸（JA）水平提升至5857 pmol g^-1 FW，同时伴随脱落酸代谢物相酸（PA）的积累。这种JA-IAA的拮抗平衡与DiH-JA（二氢茉莉酸）的同步上升，暗示CKs可能通过激活JA信号通路来优化抗逆性。

这项研究颠覆了离体生根必须依赖生长素的传统认知，证明细胞分裂素在木本植物全能性表达中具有双重作用：短期促进器官发生，长期调控植株架构。特别是间-拓扑林（mT）与活性炭的协同效应，既能通过吸附酚类物质减轻氧化压力，又可维持内源激素的动态平衡。该成果对濒危树种保护、优良基因型快繁等应用场景具有重要价值，其揭示的JA-CKs-IAA三方互作机制，也为植物发育生物学研究提供了新视角。