水培是一种新兴的植物无土栽培方式，又名营养液栽培。水培是采用现代的生物技术，对普通的植物和花卉进行进一步地驯化。水培技术目前多用于花卉和蔬菜栽植，也有用于药用植物栽培，许多药用植物都是根用植物，根的生长环境十分关键，水培尤其是雾培可为药用植物根系提供良好的生长环境，因而种植效果十分明显。水培植物的优点很多，如产品品质好，安全卫生。可在植物工厂内量化生产，不分淡旺季，同时还可以节省肥料和土地资源等。水培植物的根系诱导技术就是在水培过程中，使得根系发生生理和生化诱变，从而引起植物根系的组织结构和生理性状发生变化，诱导成能适应水中环境生长的水生根系的技术。针对不同的植物，水生根形成的难易程度是不同的。何健峰[1]研究显示，木本类植物水生根比较难生成，而草本类植物水生根则比较容易生成。细胞间隙大的植物容易成活，生长速度慢且细胞排列紧密的植物水培较难成活。并且不同植物的水生根呈现不同的形态特征。与陆生根系相比，水生根大多以须根系为主，而且根毛少或退化。根据植物根系的生长状态，可以把植物的根系分为直根系和须根系，如果继续按照根系的肉质化程度进行细分，可以再分出一个肉质根类型。对于像君子兰、吊兰等这些肉质根植物来说，根系比较肥大，且根系数量较少，没有明显的主根和侧根之分，一般采用洗根法来处理并诱导水生根。对于直根系的植物，可以用去根法，保留主根和一点侧根就可以，尽量用浓度为0.05%的高锰酸钾水溶液浸泡30min来消毒，避免根系伤口因感染而腐烂。而对于须根系的植物来说，同直根系植物是一样的，一般水培前也采用去根法来处理。水培植物需要在适宜的营养液、环境温度、氧气和激素处理等条件下才能进行成功诱导，本文将从影响水培植物根系诱导的4个方面进行总结与分析，旨在为水培技术的进一步发展提供参考。
1营养液对水培根系诱导的影响
营养液是水培的关键要素，植物的生长发育需要16种必需元素才能正常生长，其中必需的大量元素有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)等。植物在水培条件下能直接从营养液中吸收营养成分。在诱导初期要采用胁迫驯化，用低浓度的营养液胁迫驯化，有利于根系的诱导。植物根系只有通过增加细胞表面积来吸收更多的营养物质，这对于水生根的诱导具有促进作用，不同植物营养液的物质配比及其浓度是不同的，只有在适宜的营养物质配比及浓度下，才能诱导出健壮的水生根。营养液不是越多越好，一定要控制在一定的量。由于营养液中的营养元素会全部溶于水，除了被根系吸收外，多余的营养元素只会积累，不会流失，当浓度达到一定量时，就会对根系产生肥害，影响植物生长，甚至导致植物死亡，因此，营养液的量和浓度不能盲目增加。
2根际温度对水培根系诱导的影响
对大部分植物而言，在25~30℃的水温条件下，水生根的生成是最快的。宋敏丽等[2]研究显示，在根际高温状态下，植物根系除合成激素类物质外，其酶系统也会做出相应调整和响应。温度过高或过低都会对植物产生抑制作用，主要影响酶的活性，从而导致植物生长过慢。一般根际温度不能低于20℃。根际温度对根系中激素的合成与运输都有影响。韩亚平等[3]的研究显示，番茄植株的根粗、根长随根际温度的增加而减少。根际温度对番茄根系ABA等激素的合成有显著影响。目前，根际环境调控在发达国家已经通过无土栽培实现了自动化。
3氧气对水培根系诱导的影响
水中溶氧量是水培诱导生根的重要因素，植物根系一旦没有足够的氧气供应，很难正常诱导成功。水中适宜的氧含量是植物根系呼吸的必备条件，当水中缺氧时，植物水生根的生成便受到抑制甚至腐烂死亡，因此在根系诱导的过程中需要实时检测并控制水中氧的含量。植物无氧呼吸是以糖酵解和发酵代谢为特征，乳酸积累过多会造成细胞的酸化，从而破坏膜系统的正常功能，导致植物细胞的组织衰弱，甚至死亡。在水培的过程中，适当地增加氧气含量能增大根系的长度及表面积，从而促进植物对水分和营养物质的吸收。在水培环境下，水中的溶氧量不要太高或太低，这个溶氧量临界点的设定要根据不同的植物来设置。生长在潮湿环境下的植物溶氧量起始临界值可以低一点，而对于生长在较干旱环境中的植物，其溶氧量起始临界值可以高一些。目前，水中溶氧量增加的方法有很多，如气泡法、滴雾法、流液法和添加增氧剂等[4]。通常给水培苗定期换水，就是为了增加含氧量以及防止病菌感染。林雪锋等[5]的研究显示，水培法用流动水更好，因为流动水的氧气含量更高并且病菌更少。诱导水生根生成的过程中需勤换水，就是为了增加水中的溶氧量，让植物的根系逐步适应水中的缺氧环境，待长出水生根后再渐渐延长换水时间，便于植物能够产生许多通气组织。
4植物生长调节剂对水培根系诱导的影响
植物生长调节剂在植物水培根系诱导中具有重要作用，最常见的有4种，分别为ABT生根粉、NAA、IAA、IBA。张永强等[6]的研究显示，在抑制水生根系诱导中，NAA、IAA、IBA这3种生长调节剂均能诱导一级根，但浓度过高会抑制二级根的发生;IAA对植物根系的影响相对较小。目前，IBA被认为是一种活性及稳定性均较强的植物生长调节剂。王庆等[7]研究发现，在菩提树水培扦插中，低浓度的IBA可提高菩提树的生根率和生根总数，而高浓度的IBA可降低其生根率。漆丽萍等[8]研究显示，扶桑水培中，IBA浓度为25mg/L的处理生根时间与IBA浓度为15mg/L和20mg/L相比，生根时间更晚，说明扶桑在水培时IBA浓度过高反而不利于诱导生根。一般单一植物生长调节剂处理插条后的根系诱导效果要比复合生长调节剂强。同时IBA的扦插生根率还受处理时间的影响，以100mg/LIBA处理2h的扦插生根率最高，然而，随着处理时间的增加，生根率呈先增后减的趋势。这说明只有适宜的处理时间，植物生长调节剂才会对根系诱导起促进作用，如长时间使用植物生长调节剂，反而会对根系诱导产生抑制作用。
5其他因素
水培植物根系诱导的成功与否主要与营养液、根际温度、氧气和植物生长调节剂密切相关，除此之外，还与水培中的光照强度、光的波长、遮光及根系修剪等有一定关系。水生根保留了土生根的逆向光性，通常在不透光的条件下，比较容易诱导出新根。韩鹰等[9]研究，水培风信子在定向光条件下的根系生长情况，结论认为水培风信子根的生长表现出了明显的负向光性，其感受光的部位是根冠，光强越强，根长越短，根数越少，根越粗。不同光质对根长、根数、根粗无明显影响。一般在根系诱导过程中，喜阳的植物需要把光照强度控制在6~8万勒克斯之间比较好，而喜阴的植物，光照强度一般要控制在3~5万勒克斯。有研究显示，蓝光对球根的负向光性的诱导是比较明显的，红光则无效[10]。李鸿俊等[11]研究显示，在多浆肉质花卉的根系诱导过程中，最好先剪去原有的根系，根区在不透光的条件下比较容易诱导出新根。
6总结
水培技术最初起源于一些发达的西方国家，目前，我国的水培还处于一个初步发展阶段，其水培植物的市场正在进一步扩大，一些商人为了眼前利益，不经过人工驯化和生物工程手段，直接将清洗好的植物放入水中，这样植物当时看起来不会死，但几天后水培植物的叶子开始逐渐变黄，最后慢慢死去，这就是假水培技术，因此加快研究水培植物根系诱导具有重要的现实意义。
7参考文献
[1]何健峰.草本与木本水培植物根系诱导技术研究[D].长沙:中南林业科技大学,2016.
[2]宋敏丽,温祥珍,李亚灵.根际高温对植物生长和代谢的影响综述[J].生态学杂质,2010,29(11):2258-2264.
[3]韩亚平,李亚灵,李安平,等.不同根际温度处理对番茄植株生长的影响[J].山西农业科学,2015,43(06):677-678+722.
[4]何铃,林萍,吴亮,等.水培扦插繁殖研究进展[J].南方农业,2009(03):87-89.
《水培植物根系诱导研究现状》来源：《特种经济动植物》，作者：马艳丽
