李麗紅，華樹妹，陳芝華，李 清，鄧才生，黃哲鴻

（三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，福建 沙縣 365051）

褐苞薯蕷（Dioscorea persimilis）為薯蕷科薯蕷屬植物，我國(guó)南方各地均有栽培，俗稱“薯仔”“小薯”等。褐苞薯蕷在廣西、福建、海南等地被作為山藥地區(qū)習(xí)用品，藥用與食用由來已久[1]，早在宋代的《圖經(jīng)本草》就有記載。福建及廣西已將褐苞薯蕷收入地方藥材標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)外廣泛使用[2-3]。褐苞薯蕷營(yíng)養(yǎng)豐富，富含淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸、多種礦質(zhì)元素及膳食纖維，具有健脾養(yǎng)胃、補(bǔ)肺氣、益腎精、滋補(bǔ)強(qiáng)壯的功能。近年來，一些學(xué)者就其化學(xué)成分及藥理活性成分進(jìn)行了研究[4]，進(jìn)一步揭示了其作為山藥食用和藥用的依據(jù)。因此，褐苞薯蕷的需求量進(jìn)一步增加，與其相關(guān)的研究也越來越受到重視。

褐苞薯蕷為無性繁殖植物，長(zhǎng)期無性繁殖導(dǎo)致一些優(yōu)良品種嚴(yán)重退化，迫切需要對(duì)其進(jìn)行改良。目前，山藥生產(chǎn)中主要通過零余子繁殖復(fù)壯技術(shù)保存山藥品種，但褐苞薯蕷類型山藥具有不結(jié)實(shí)零余子的特性，無法通過此方法復(fù)壯。筆者所在團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于褐苞薯蕷類型山藥品種的改良和復(fù)壯研究，且前期研究表明，組培的方法可以有效改善褐苞薯蕷的品質(zhì)并提高產(chǎn)量[5]。但由于組培苗出瓶受季節(jié)限制，移栽還需要一定的設(shè)施和技術(shù)，且栽植過程繁瑣、時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)輸不便，這些因素大大限制了組培復(fù)壯技術(shù)在生產(chǎn)上的應(yīng)用與推廣。離體培養(yǎng)試管薯，將試管薯作為營(yíng)養(yǎng)繁殖器官直接提供給農(nóng)戶，可能是解決這一問題的有效方法。自1988 年，Vander Zaay 第一次明確試管薯的定義后，試管薯已逐步應(yīng)用于馬鈴薯種質(zhì)資源保存、交換，無毒種薯的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及基因工程研究中基因轉(zhuǎn)移的受體等[6]，但國(guó)內(nèi)關(guān)于山藥試管薯誘導(dǎo)形成的研究起步較晚。2000 年，以李明軍為首的科研團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了懷山藥微型塊莖的離體誘導(dǎo)方法[7]，并相繼研究了2,4-D、NAA、PP333、KT、6-BA 以及碳源、氮源和光質(zhì)等因素對(duì)懷山藥微型塊莖誘導(dǎo)形成的影響。之后也有學(xué)者針對(duì)腳板薯微型塊莖[8]和山薯試管零余子[9-10]開展誘導(dǎo)研究，但對(duì)褐苞薯蕷試管薯的研究較少。在試管薯誘導(dǎo)研究中，也未見關(guān)于糖與活性炭互作對(duì)山藥試管薯誘導(dǎo)影響的相關(guān)報(bào)道，而在馬鈴薯[11]和懷山藥[12]試管薯誘導(dǎo)過程中均有研究表明，作為碳源的蔗糖與白砂糖誘導(dǎo)效果差異不顯著，用白砂糖取代蔗糖，可以降低生產(chǎn)成本，更有利于微型塊莖繁殖技術(shù)的普及和推廣。因此，筆者以清流雪薯和明溪淮山2個(gè)褐苞薯蕷類型山藥品種為試驗(yàn)材料，研究活性炭與白砂糖互作對(duì)試管薯誘導(dǎo)的影響，以期獲得最佳的白砂糖與活性炭用量，為下一步研究工作提供依據(jù)，也為優(yōu)良山藥品種的改良及試管薯的推廣應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料與方法

以三明市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院旱作研究所繼代培養(yǎng)的清流雪薯和明溪淮山組培試管苗為材料。選取整齊度一致、生長(zhǎng)健壯的瓶苗，在無菌條件下，從距試管苗頂部3 cm 處切下，一般為2 葉一心，將其直接接種到試管薯誘導(dǎo)培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。誘導(dǎo)培養(yǎng)基以MS+KT 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L 為基本培養(yǎng)基，分別添加不同量的白砂糖（40、50、60、70、80 g/L）及活性炭（0.5、1.0 g/L），瓊脂4.5 g/L，pH 值5.8～6.0，在121℃條件下高壓滅菌20 min。每瓶接種8 株組培試管苗，每個(gè)處理接種3 瓶，重復(fù)3 次；培養(yǎng)室溫度為（25±2）℃，光照時(shí)間為14 h/d。培養(yǎng)120 d，統(tǒng)計(jì)每株結(jié)薯數(shù)量、試管薯誘導(dǎo)率（即：試管薯的個(gè)數(shù)/接種莖段的個(gè)數(shù)×100%）、單薯重（重量＜0.1 g 的忽略不計(jì)）、不同等級(jí)試管薯數(shù)量（Ⅰ級(jí)：重量＞1.0 g；Ⅱ級(jí)：0.5～1.0 g；Ⅲ級(jí)：0.3～0.5 g；Ⅳ級(jí)：＜0.3 g）。

采用Microsoft Excel 2013 軟件和DPS 7.05 數(shù)據(jù)分析軟件整理和分析數(shù)據(jù)，采用LSD 判別法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)清流雪薯試管薯誘導(dǎo)的影響

從表1 可以看出，活性炭1.0 g/L、白砂糖40 g/L時(shí)，清流雪薯試管薯誘導(dǎo)率最高，達(dá)87.5%，效果最佳。當(dāng)活性炭為0.5 g/L 時(shí)，隨著白砂糖添加量的增加，清流雪薯試管薯誘導(dǎo)率未呈現(xiàn)明顯變化規(guī)律，但Ⅰ級(jí)薯率和單薯重呈上升趨勢(shì)，并在白砂糖70 g/L 時(shí)，單薯重達(dá)到最高，隨后下降?；钚蕴刻砑恿?.0 g/L 的各處理單薯重均高于活性炭0.5 g/L 的相應(yīng)處理，Ⅳ級(jí)薯率也均低于活性炭0.5 g/L 的相應(yīng)處理，說明用相同質(zhì)量濃度的白砂糖為碳源，適當(dāng)增加活性炭的用量可以促進(jìn)試管薯的增大。

表1 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)清流雪薯試管薯誘導(dǎo)的影響

方差分析結(jié)果（表2）表明，不同濃度活性炭對(duì)清流雪薯單薯重的影響極顯著（P＜0.01），對(duì)Ⅱ級(jí)薯率、Ⅳ級(jí)薯率影響顯著（P＜0.05）；不同濃度的白砂糖僅對(duì)Ⅰ級(jí)薯率的影響顯著。活性炭與白砂糖互作對(duì)清流雪薯試管薯的誘導(dǎo)率、單薯重、Ⅰ級(jí)薯率、Ⅱ級(jí)薯率、Ⅲ級(jí)薯率、Ⅳ級(jí)薯率的影響均達(dá)極顯著水平（P＜0.01 或P＜0.001）。

表2 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)清流雪薯試管薯誘導(dǎo)影響的顯著性測(cè)驗(yàn)

2.2 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)明溪淮山試管薯誘導(dǎo)的影響

從表3 中可以看出，活性炭添加量為 0.5 g/L 時(shí)，隨著白砂糖添加量的增加，明溪淮山試管薯的誘導(dǎo)率呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)活性炭添加量為1.0 g/L時(shí)，隨著白砂糖添加量的增加，明溪淮山試管薯的誘導(dǎo)率無明顯變化規(guī)律，單薯重在白砂糖添加量為40～70 g/L之間時(shí)，呈明顯上升趨勢(shì)，但當(dāng)白砂糖添加量達(dá)到80 g/L 時(shí)，單薯重急劇下降，其原因是由于該處理在植株上部葉腋間形成許多圓球形的氣生塊莖，體積小、重量輕，大大降低了單薯重。明溪淮山在活性炭1.0 g/L、白砂糖80 g/L 時(shí)，試管薯誘導(dǎo)率最高，與活性炭0.5 g/L、白砂糖60 g/L 處理之間差異不顯著，但活性炭0.5 g/L、白砂糖60 g/L 處理的單薯重顯著重于活性炭1.0 g/L、白砂糖80 g/L 處理的，故明溪淮山在活性炭0.5g/L、白砂糖60 g/L 時(shí)效果最佳。

表3 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)明溪淮山試管薯誘導(dǎo)的影響

方差分析結(jié)果（表4）表明，不同濃度活性炭、不同濃度白砂糖對(duì)明溪淮山各結(jié)薯指標(biāo)的影響均不顯著，但活性炭與白砂糖互作對(duì)試管薯的單薯重、Ⅱ級(jí)薯率、Ⅲ級(jí)薯率、Ⅳ級(jí)薯率的影響均達(dá)極顯著水平（P＜0.001）。

表4 不同濃度活性炭與白砂糖互作對(duì)明溪淮山試管薯誘導(dǎo)影響的顯著性測(cè)驗(yàn)

3 討 論

前人研究表明，KT 和NAA 是誘導(dǎo)懷山藥試管薯的最優(yōu)組合，不但誘導(dǎo)率高，且單株數(shù)量也最多[7]。周志林等[13]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，且進(jìn)一步研究表明，在KT 濃度不變的情況下，隨著生長(zhǎng)素濃度的增加，試管薯體積增大且誘導(dǎo)率增高。但筆者的研究中，KT 和NAA 激素組合對(duì)試管薯誘導(dǎo)效果不佳，其主要原因可能是由于種間基因型差異造成的；這與試驗(yàn)中清流雪薯試管薯的誘導(dǎo)率明顯高于明溪淮山試管薯誘導(dǎo)率的結(jié)論一致，也就是說不同種之間對(duì)同一誘導(dǎo)因素的反應(yīng)不同，同種之間不同品系及品種的誘導(dǎo)條件也不盡相同。因此，關(guān)于激素對(duì)褐苞薯蕷試管薯誘導(dǎo)的影響還需進(jìn)一步研究。

糖類作為碳源和能源，為試管苗的生長(zhǎng)發(fā)育及微型塊莖的誘導(dǎo)形成提供了碳架和能量[14]，無糖條件下無微塊莖形成[12]，但不同種和品種的山藥試管薯適宜誘導(dǎo)的糖濃度不同。李明軍等[12]研究表明，無論碳源為白砂糖還是蔗糖，在微型塊莖形成的過程中，碳源添加量為30、60 g/L 處理的微型塊莖數(shù)量始終高于90、120 g/L 處理的，其中以60 g/L 的效果最佳，這與筆者研究中明溪淮山的最佳糖用量相一致。清流雪薯的最佳糖用量為40 g/L，與水山藥“九斤黃”[13]的用量相當(dāng)（50 g/L），而與山薯[15]的適宜用量相差較大（75 g/L），其原因除基因型外，還與試驗(yàn)采用的誘導(dǎo)培養(yǎng)基及培養(yǎng)方式有關(guān)。林紅等[8]的研究表明，隨著蔗糖濃度的升高，大薯微塊莖誘導(dǎo)率呈先升高后降低的趨勢(shì)。筆者的研究中白砂糖添加量與明溪淮山試管薯誘導(dǎo)率之間具有相同趨勢(shì)，而白砂糖添加量與清流雪薯試管薯誘導(dǎo)率之間無明顯相關(guān)關(guān)系，但2 個(gè)品種的單薯重均在一定范圍內(nèi)隨白砂糖添加量的增加而呈明顯上升趨勢(shì)，這與韓曉勇等[16]的結(jié)論有相似之處。

不同品種對(duì)高糖的反應(yīng)不一致，當(dāng)活性炭為1.0 g/L、白砂糖達(dá)到50 g/L 時(shí)，在清流雪薯組培苗的基部形成一些類似愈傷的白色組織，并不形成試管薯，從而降低了試管薯誘導(dǎo)率，這說明高糖并不利于清流雪薯結(jié)薯，反而促進(jìn)其基部愈傷組織的形成，其原因可能是KT 和高濃度糖共同作用的結(jié)果。前人有研究表明，在含相同濃度相同種類的生長(zhǎng)素時(shí)，KT 有利于愈傷組織的誘導(dǎo)和分化[17]，另有研究表明蔗糖濃度的提高有利于愈傷組織的誘導(dǎo)[18]，這與該試驗(yàn)中發(fā)生的現(xiàn)象相吻合。當(dāng)白砂糖達(dá)到80 g/L 時(shí)，明溪淮山腋芽點(diǎn)形成許多體積小、重量輕的芽球，其原因不明，還有待進(jìn)一步研究。前人也曾有研究表明，高濃度蔗糖（80 g/L）有利于山薯試管零余子的發(fā)生和形成，低濃度蔗糖則有利于試管薯的誘導(dǎo)形成[9]，與該試驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象相吻合。

活性炭對(duì)誘導(dǎo)馬鈴薯試管薯具有明顯效果[19-20]，主要表現(xiàn)在增加了試管薯的薯重和數(shù)量。該試驗(yàn)中活性炭用量的增加對(duì)提高褐苞薯蕷試管薯的薯重有促進(jìn)作用，但對(duì)增加試管薯數(shù)量無明顯作用。其原因可能是由于活性炭的增加，促進(jìn)了根系的生長(zhǎng)，提高了植株對(duì)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)成分的利用率，促進(jìn)了植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和糖分的合成。尤其對(duì)褐苞薯蕷來講，組培過程中褐化現(xiàn)象嚴(yán)重，加入活性炭可以減輕褐化，減少有害物質(zhì)的侵害，對(duì)改善誘導(dǎo)體系環(huán)境、促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育有良好作用，但不同的活性炭含量在體系中的作用不一致，只有在某一特定的含量才能最有效發(fā)揮作用。該研究中，清流雪薯的活性炭適宜用量為1.0 g/L，明溪淮山的活性炭適宜用量為0.5 g/L。