胡 悅 冉興宇 張興國(guó) 蘇承剛

（西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，南方山地園藝學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715）

魔芋（Amorphophallusspp.）為天南星科（Araceae）魔芋屬多年生草本植物，其地下球莖富含葡甘露聚糖，由于葡甘露聚糖具有良好的粘著性、膨脹性、分散性、懸浮性等理化性質(zhì)和對(duì)人體的醫(yī)療保健功能，在食品、醫(yī)藥、建筑、石油鉆探等領(lǐng)域被廣泛地開發(fā)和應(yīng)用（劉佩瑛 等，1986），因此，魔芋在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上供不應(yīng)求。但是魔芋繁殖是以球莖、根狀莖為主，需種量大〔一般500～600 kg·（667 m2）-1〕，繁殖速度慢、周期長(zhǎng)，繁殖系數(shù)低（劉佩瑛 等，1986），不能滿足生產(chǎn)用種的需要，已成為魔芋產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的一大“瓶頸”，阻礙了魔芋產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。為此，探索魔芋種芋快速繁殖技術(shù)已成為魔芋發(fā)展中亟待解決的難題。植物組織培養(yǎng)是一種十分有效的的繁殖手段，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用組織培養(yǎng)的方法，在蘭花、馬鈴薯、甘蔗、香蕉、柑桔等經(jīng)濟(jì)植物上已實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)種苗，并取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。魔芋組織培養(yǎng)研究已有較多報(bào)道：如：張征蘭等（1986）、曾朝初等（1997）和郭政宏等（2009）進(jìn)行了不同魔芋“種”的組織培養(yǎng)，并獲得了再生植株。其方法是通過(guò)球莖、鱗片、葉柄外植體誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織，進(jìn)而獲得再生植株。謝玲玲等（2009）以魔芋莖尖成功培養(yǎng)試管苗，在培養(yǎng)中外植體褐變比較嚴(yán)重，分化成苗的周期長(zhǎng)達(dá)90 d 左右，加之試管苗移栽到田間形成種芋需要60～90 d。因此，魔芋繁殖未能真正達(dá)到快繁的目的。

本試驗(yàn)以萬(wàn)源花魔芋為試驗(yàn)材料，在外植體的篩選和優(yōu)化魔芋組織培養(yǎng)配方的基礎(chǔ)上，建立魔芋高頻率芽繁技術(shù)，繁殖大量腋芽；同時(shí)，利用魔芋腋芽探討在試管內(nèi)誘導(dǎo)形成小球莖即試管微型芋的方法，旨在為魔芋種子工廠化生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為西南大學(xué)培育、四川省品種審定委員會(huì)1996年審定的魔芋品種萬(wàn)源花魔芋。

1.2 方法

1.2.1 外植體消毒與接種 以魔芋球莖、頂芽為材料，球莖去皮，頂芽去3 層鱗片，75%乙醇浸泡30 s 后，轉(zhuǎn)入0.1%氯化汞溶液中消毒15 min 左右，再用無(wú)菌水浸泡，每次浸泡3 min，漂洗8 次。消毒后的球莖切成0.5 cm×0.5 cm 的小塊，而頂芽去鱗片至生長(zhǎng)點(diǎn)后切分成兩塊，分別接種于MS 附加不同濃度BA 和NAA 的培養(yǎng)基中（表1）培養(yǎng)，篩選最適外植體。

1.2.2 腋芽誘導(dǎo)與增殖 利用1.2.1 培養(yǎng)的腋芽為材料，切成帶有愈傷組織的單個(gè)芽接種于分別含有BA、KT、ZT 與生長(zhǎng)素NAA 組合的MS 培養(yǎng)基中（表2），探討不同激素配比對(duì)腋芽分化增殖的影響，篩選腋芽分化適宜培養(yǎng)基。

每組試驗(yàn)3 次重復(fù)，基本培養(yǎng)基是MS，另附加蔗糖30 g·L-1、瓊脂6.5 g·L-1，pH 5.8；每瓶培養(yǎng)基30 mL，培養(yǎng)基均在121 ℃、0.1 MPa 條件下滅菌25 min。

1.2.3 魔芋試管微型芋誘導(dǎo) 將腋芽接種到不同激素配比和不同蔗糖濃度的MS 培養(yǎng)基中（表3），培養(yǎng)誘導(dǎo)試管微型芋。每組試驗(yàn)3 次重復(fù)，瓊脂6.5 g·L-1，pH 5.8；每瓶培養(yǎng)基40 mL，均在121 ℃、0.1 MPa 條件下滅菌25 min。在培養(yǎng)30、60、90 d 時(shí)分別記載成球數(shù)。

培養(yǎng)條件：溫度（25±2）℃，光照強(qiáng)度為3 000 lx，每天光照14 h。

1.3 數(shù)據(jù)處理

愈傷率（%）=產(chǎn)生愈傷組織的外植體數(shù)/接種外植體總數(shù)×100%

出芽率（%）=產(chǎn)生腋芽的外植體數(shù)/接種外植體總數(shù)×100%

增殖系數(shù)=增殖后每瓶的有效芽數(shù)/接種芽總數(shù)×100（有效芽≥1 cm）

成球率（%）=基部形成球狀芽數(shù)/接種芽總數(shù)×100%

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用SSR 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素配比對(duì)魔芋外植體培養(yǎng)的影響

魔芋頂芽、球莖分別接種于附加不同激素配比的MS 培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，表1 表明：接種后10 d 左右，在切口處均有瘤狀突起產(chǎn)生，隨著時(shí)間的推移，有的外植體愈傷組織開始增多，并布滿整個(gè)切面；有的外植體表面有2～4 個(gè)腋芽產(chǎn)生，但各激素配比之間愈傷率及腋芽出芽率有顯著差異。在NAA 為0.6 mg·L-1時(shí)，隨著BA 濃度（0.6～2.4 mg·L-1）的增加外植體形成的愈傷率降低，說(shuō)明BA 濃度增加對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)有抑制作用。MS + BA 0.6 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的愈傷率最高，達(dá)99%。從腋芽發(fā)生來(lái)看，頂芽在各激素組合培養(yǎng)基中都有腋芽產(chǎn)生，其腋芽出芽率在NAA 為0.6 mg·L-1時(shí)，隨著BA 濃度（0.6～2.4 mg·L-1）的增加而增加，說(shuō)明提高 BA 濃度有利于腋芽產(chǎn)生。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的腋芽出芽率最高，達(dá)到90%，而球莖沒(méi)有不定芽的分化（圖1-A）。因此，選用頂芽作為外植體，能在短時(shí)間內(nèi)獲得大量腋芽（圖1-B），可以加快腋芽的繁殖速度。

表1 不同激素配比對(duì)魔芋外植體培養(yǎng)的影響

圖1 魔芋外植體愈傷組織誘導(dǎo)及腋芽產(chǎn)生

2.2 不同激素配比對(duì)魔芋腋芽增殖的影響

為篩選出適宜魔芋腋芽萌發(fā)的激素組合，將腋芽切成帶有愈傷組織的單個(gè)的芽，分別接種于含有不同激素組合的MS 培養(yǎng)基中，經(jīng)過(guò)30 d 培養(yǎng)，在芽周圍產(chǎn)生腋芽，并形成叢生芽（圖2）。試驗(yàn)結(jié)果表明（表2）：NAA 分別與BA、KT、ZT 組合對(duì)芽分化的影響基本一致；在所有激素組合的培養(yǎng)基中都有腋芽產(chǎn)生，但不同激素組合形成腋芽數(shù)量和質(zhì)量存在差異。NAA 0.1 mg·L-1分別與BA、KT、ZT 組合，腋芽增殖系數(shù)隨著BA、KT、ZT 濃度升高而增加，超過(guò)2.4 mg·L-1時(shí)，芽增殖系數(shù)降低。因此，激素BA、KT、ZT 過(guò)高或者過(guò)低都不利于腋芽分化。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1mg·L-1的增殖系數(shù)最高，達(dá)到3.58，且顯著高于其他組合，為最優(yōu)腋芽增殖培養(yǎng)基配方。

圖2 魔芋腋芽增殖形成的叢生芽

表2 不同激素配比對(duì)魔芋腋芽增殖的影響

2.3 不同激素配比及蔗糖濃度對(duì)魔芋試管微型芋誘導(dǎo)形成的影響

將1.5 cm 左右的腋芽切成單個(gè)芽接種于附加不同激素配比和不同蔗糖濃度的MS 培養(yǎng)基中進(jìn)行試管微型芋誘導(dǎo)試驗(yàn)，觀察結(jié)果可知：接種后20 d 在腋芽的基部開始逐漸膨大，40 d 左右基部膨大呈豌豆粒大小的微型芋（圖3-A），芽鱗片開始變黃，60 d 基部膨大，有的球莖上長(zhǎng)出了1～2 個(gè)根狀莖（圖3-B），芽鱗片變黑枯死，這時(shí)成球率達(dá)到最高，繼續(xù)培養(yǎng)沒(méi)有變化。

圖3 魔芋試管芋

試驗(yàn)結(jié)果表明（表3）：在相同激素組合情況下，添加不同濃度蔗糖，其試管芋成球率有一定差異，蔗糖濃度為40 g·L-1和70 g·L-1的組合成球率較低，而蔗糖濃度為50 g·L-1和60 g·L-1的組合成球率相對(duì)較高，都達(dá)到80%左右。從相同蔗糖濃度與不同激素組合之間比較來(lái)看：較高激素水平促進(jìn)腋芽的分化并形成叢生芽，不利于基部膨大，成球率相對(duì)較低；而低濃度BA 與NAA 0.1 mg·L-1組合有利于球莖的誘導(dǎo)形成，成球率相對(duì)較高。MS + BA 0.5 mg·L-1+ NAA 0.1 mg·L-1+ 蔗糖50 g·L-1的成球率最高，達(dá)到90.9%，且顯著高于其他組合，為試管微型芋誘導(dǎo)的最優(yōu)培養(yǎng)基配方。

表3 不同激素配比和蔗糖濃度對(duì)魔芋試管微型芋誘導(dǎo)的影響

3 結(jié)論與討論

外植體的選擇關(guān)系到培養(yǎng)周期的長(zhǎng)短，在魔芋的組織培養(yǎng)中，選擇球莖、鱗片、葉柄為主，很少選擇頂芽，原因是前者易獲得，后者量少，不易消毒滅菌，但是前者培養(yǎng)分化過(guò)程長(zhǎng)，一般60～90 d 才能分化形成不定芽。而本試驗(yàn)選擇頂芽為材料，接種后30 d 左右就能產(chǎn)生2～4個(gè)腋芽。在以后適宜的增殖培養(yǎng)基中，每一個(gè)芽培養(yǎng)30 d 增殖3.58 倍，所以，可以快速繁殖大量的腋芽，為魔芋試管微型芋誘導(dǎo)提供材料。

魔芋組織培養(yǎng)中，外源激素種類和不同濃度配比對(duì)愈傷組織的誘導(dǎo)、腋芽的萌發(fā)起著重要的作用。通過(guò)對(duì)激素種類、濃度配比的篩選，細(xì)胞分裂素BA、KT、ZT 與生長(zhǎng)素NAA 不同濃度配比對(duì)魔芋愈傷組織誘導(dǎo)和不定芽分化的效果基本相同，在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用上，除了考慮激素配比對(duì)培養(yǎng)的效果外，還應(yīng)考慮激素價(jià)格因素對(duì)生產(chǎn)成本的影響，因此，選擇價(jià)格便宜的激素BA 與NAA 組合較好。促進(jìn)腋芽產(chǎn)生的適宜培養(yǎng)基為MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1 mg·L-1，腋芽培養(yǎng)增殖系數(shù)為3.58。

魔芋試管微型芋誘導(dǎo)研究鮮有報(bào)道，王玲等（2006）的研究是在分化成苗的基礎(chǔ)上進(jìn)行試管微型芋誘導(dǎo)，培養(yǎng)的周期相對(duì)較長(zhǎng)，而本試驗(yàn)是以腋芽或不定芽為材料，探討了不同激素濃度配比和不同蔗糖濃度及培養(yǎng)時(shí)間對(duì)試管微型芋誘導(dǎo)影響，篩選出試管微型芋誘導(dǎo)形成的培養(yǎng)條件，其培養(yǎng)時(shí)間較短。腋芽接種于MS + BA 0.5 mg·L-1+ NAA 0.01 mg·L-1+ 蔗糖50 g·L-1中培養(yǎng)60 d 誘導(dǎo)形成球狀微型芋，誘導(dǎo)率達(dá)90.9%。

本試驗(yàn)以頂芽為外植體，不經(jīng)過(guò)愈傷組織階段，直接促進(jìn)腋芽產(chǎn)生，建立高頻率的芽繁體系，利用腋芽不經(jīng)過(guò)生根、煉苗移栽、田間生長(zhǎng)等過(guò)程，直接在試管內(nèi)誘導(dǎo)形成微型芋。在整個(gè)誘導(dǎo)過(guò)程中，縮短魔芋種子培養(yǎng)周期，避免栽培季節(jié)的影響，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的人力物力，降低生產(chǎn)成本，可實(shí)現(xiàn)魔芋種子工廠化生產(chǎn)，對(duì)于魔芋優(yōu)良品種快速推廣，促進(jìn)我國(guó)魔芋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，振興地方經(jīng)濟(jì)，提高山區(qū)農(nóng)民收入都具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

劉佩瑛，史泉清，陳勁楓．1986．魔芋栽培與加工．重慶：科技文獻(xiàn)出版社重慶分社．

張征蘭，黃建超，金聿．1986．魔芋組織培養(yǎng)與植株再生研究．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，5（3）：224-227．

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郭政宏，樂(lè)超銀，王健，劉海軍，李金鞠，郭春絨．2009．花魔芋組織培養(yǎng)的研究．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，37（25）：11867-11868．

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