何为嫁接?
植物的嫁接类似于人体的器官移植Pro版。因为嫁接不单单是为了让植物活下去,而是让它嫁接后的性状更强。
比如改良大豆Glycine max品种时,可以考虑根系性状来挑选合适砧木进行嫁接,这样能极大地增加籽粒产量。
改善禾本科Gramineae和葫芦科Cucurbitaceae作物的害虫危害时,可以考虑嫁接,来增强嫁接苗的抵抗逆境(比如土壤病原体)的能力。
改善苹果Malus pumila的抗旱性时,可以考虑利用优良砧木进行嫁接,使其发挥更大的光化学效率及水分利用效率。
改善辣椒Capsicum annuum肉质厚度和坚实度等的果实品质时,可以选择适合条件的砧木进行嫁接,能提高产量并改善果实品质。
嫁接是将一个植物体的枝及芽等可繁殖部位接到同种或不同种植物体的适合部位,使二者结合形成一个新的植物体的技术。其中,被嫁接的部分称接穗,承担接穗的部分称砧木。[1]即上头为接穗,下头为砧木。
有的人会问,这不会存在排异性吗?
会啊。只不过排异性的表现,能让我们能看见的,主要是由于亲缘关系不亲和导致的「身体部位不协调」。比如会导致愈合不良,接芽不萌发;早落叶,过早大量形成花芽;砧、穗一方异常生长和增殖;接合部木栓化死细胞积聚和淀粉分布失常,组织脆弱易断等。
因此嫁接的关键是:
①选择亲合性高的砧木和接穗
②嫁接时,形成层要对齐(这一步最重要,关系到植株直接的是死是活。嫁接方法很多,我就不赘述了)
③注意嫁接后的管理
嫁接自愈过程
这整个过程可以按照人的伤口结痂来理解。
嫁接后,受伤部位便会开始自愈现象。分为分成4个阶段:隔离层出现,被称为「植物生命不老泉」的愈伤组织形成,愈伤组织分裂、增殖、抱合、连接,形成层恢复和输导组织连接。
当接穗嫁接到砧木上时,由于砧穗之间的接合面上部分薄壁细胞受损,所以原生质发生凝结现象。在伤口表面形成了隔离层,外观为一层褐色的坏死组织。
受损细胞形成隔离层的同时,由于激素调节,愈伤口周围的形成层衍生细胞、韧皮部及皮层、木质部薄壁细胞及髓部细胞等发生脱分化从而形成愈伤组织。
这个时候,愈伤组织桥负责运输接穗所需的水分和养分。
随着愈伤组织的不断分裂,砧穗间的受损空隙慢慢变小,愈伤组织的薄壁细胞相互连接形成愈伤组织桥。隔离层随愈伤组织间的连接而消失。
一般情况下,愈伤组织桥形成越早,嫁接成活几率越大。
在愈伤组织桥的边缘,与砧穗间形成层相近的薄壁细胞会向内分化形成新的木质部,向外形成新的韧皮部,使木质部的导管与韧皮部的筛管及砧穗间的形成层连接起来,至此整个愈合过程基本结束。
砧穗之间愈伤组织维管束桥的形成是嫁接成功的重要标志。
这一切的成功来自于对「植物细胞全能性」的坚定信念。
而嫁接的意义在于:
你想在这扎根立营,只需嫁接一下,合理利用原生态住民的支持,理想便上路成型。
你想世界因你夺目,只需嫁接一下,充分发挥信达雅科技的力量,梦想便发光发亮。
从党的红章和现实意义来说,嫁接能让贫瘠山区得到多样的外来经济树种,能让经济树种得到稳定的当地优良特性,帮助乡村振兴。这也是我们经济林人所需要做的事。
嫁接后的物质运输
这里不得不介绍植物运输养分和激素、信号等物质的两类「血管」部位——以导管为中心的木质部、以筛管为中心的韧皮部。
导管是由死的不能再死的死细胞促成的,而筛管则活得开心。
无数条导管、筛管组成一个庞大的维管系统,传递各种所需物质。即使有上达云霄之高的头花,下至蓝海之深的底根,对于维管束来说,统统不在话下。
木质部由导管和管胞(或仅有管胞)组成,此外还有薄壁细胞和纤维细胞。导管是由许多长管状的细胞连接成的,其两端的细胞壁溶解形成穿孔,使水和溶质容易通过。在导管侧壁上有纹孔,可以进行横向运输。管胞则是两端斜尖的管状细胞。
韧皮部由筛管和伴胞(或仅有筛胞)组成,此外也有薄壁细胞和纤维细胞。筛管是由管状的活细胞纵向连接成的。筛胞则是单独的输导单位,不像筛管那样由多个细胞成行连接而成。
由木质部和韧皮部共同组成束状结构,称为维管束。[2]
筛管和导管的运输方式
人们通过以下比较简单的方法来证明物质在植物体内的运输方式
1)环割法;2)放射性同位素示踪法;3)激光共聚焦显微镜;4)蚜虫吻刺法
结果发现,导管主要运输水和无机盐,筛管主要运输有机物。
由于导管是死细胞,其运输动力来自于蒸腾作用所形成的水势差,即一种内聚力。
由于筛管是活细胞,其运输动力来自于溶质的浓度梯度所形成的集流压力,和ATP的能量供应而形成的助流推力[3]——体现出了活细胞的细胞膜具有选择性。
并且在导管内的物质是自下而上运输,在筛管内的物质是自上而下运输。
大部分矿物质和激素随着水的运动,被运往生长点。水被运往叶子。光合作用产生的有机物被运往根部或中间,比如甘蔗的中部很甜,就是因为光合积累的蔗糖储存在了茎那儿。
其中矿质元素大多是以无机离子的状态运输的。但氮、磷、硫等非金属元素,可以在根内转变为有机态。例如氮可以转变为氨基酸和酞胺,磷则转变为有机磷化合物如磷脂酞胆碱,硫也可转变为甲硫氨酸等参与运输。但磷和硫主要仍以无机离子态运输。
有人巧妙地利用蚜虫的口器从柳树的韧皮部细胞,长期得到浓度相同的溶液,证实在筛管中,确实有液流在流动 。
剪一枝带叶的秋海棠嫩枝,插在红墨水中,放在阳光下几小时后,取出观察,便可看到在枝条的横切面有一些圆形的红色部分。显然红墨水是经由这些部位由下往上被秋海棠吸收进去的。在显微镜下,可以看出这些圆形的红色部分是木质部的导管。
另外选取一根不离体的杨树枝条,在其基部进行环割直达木质部。经过一段时间后,在环割部位的上方逐渐膨大,形成“瘤状物”。这由于该枝条合成的有机物由上往下,运到环割处时,不能继续往下运出,因而在环割部位的上方累积并促进这个地方过度生长的结果。近代利用同位素示踪性,进一步地证明了这个事实。[4]
其中环割是将树体上的一圈树皮(韧皮部)剥去而保留树干(木质部)的一种处理方法。
环剥常常用于芽生长期和果生长期,利于芽生长和果生长。
被剥皮的枝条,不能再将它们叶子所合成的糖类运往根部,但还有其他很多枝条可以执行这种功能,因此完全不会影响整棵植物的生长,而被环剥的枝条可以将糖分运往果实或芽,使果实结得更大以提高产量,让芽生长更旺。
倘若你在环剥处埋上一圈土,这个地方过一阵就会发根。这会导致一种现象——人称「人上人」,树就称「树上树」了。在广东,这种情况好像被称为“圈土”。
只不过无论是导管的自下而上,还是筛管的自上而下,它们并不是绝对的。比如在冬季落叶是,矿质元素便可通过韧皮部自下而上运输。
倘若哪一方不在这个世界了,它们会在对方失去作用的一段时间里,发挥部分对方的功能。比如筛管受损了,那导管会承担部分的运输有机物的功能。
mRNA发挥作用
常见的物质的运输研究清楚了。嫁接成功后的植株也会按照这样的方式补充营养,完成生长。
为什么接穗正常生长后,还会继承砧木的特性?
经过我对这个话题下回答的研究(英文的文章太难了,不想看),发现是mRNA实现了作用。
mRNA经过上面的通道传输后,经蛋白质翻译后,使得接穗得到砧木特性。
总的来说,这样形式的运行,并不是嫁接导致的基因改变,而是信号分子运输,经翻译后,得到的物质能调控植物体内的各激素、各营养、各元素在每个部位的或多或少,最终使得接穗「换腿成功」。