魔芋組培快繁的影響因素

胡 悅 冉興宇 張興國 蘇承剛

（西南大學園藝園林學院，南方山地園藝學教育部重點實驗室，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、懸浮性等理化性質和對人體的醫療保健功能，在食品、醫藥、建筑、石油鉆探等領域被廣泛地開發和應用（劉佩瑛 等，1986），因此，魔芋在國內外市場上供不應求。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，繁殖系數低（劉佩瑛 等，1986），不能滿足生產用種的需要，已成為魔芋產業化生產中的一大“瓶頸”，阻礙了魔芋產業快速發展。為此，探索魔芋種芋快速繁殖技術已成為魔芋發展中亟待解決的難題。植物組織培養是一種十分有效的的繁殖手段，國內外應用組織培養的方法，在蘭花、馬鈴薯、甘蔗、香蕉、柑桔等經濟植物上已實現了大規模生產種苗，并取得了顯著的社會效益和經濟效益。魔芋組織培養研究已有較多報道：如：張征蘭等（1986）、曾朝初等（1997）和郭政宏等（2009）進行了不同魔芋“種”的組織培養，并獲得了再生植株。其方法是通過球莖、鱗片、葉柄外植體誘導產生愈傷組織，進而獲得再生植株。謝玲玲等（2009）以魔芋莖尖成功培養試管苗，在培養中外植體褐變比較嚴重，分化成苗的周期長達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到快繁的目的。

本試驗以萬源花魔芋為試驗材料，在外植體的篩選和優化魔芋組織培養配方的基礎上，建立魔芋高頻率芽繁技術，繁殖大量腋芽；同時，利用魔芋腋芽探討在試管內誘導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提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為西南大學培育、四川省品種審定委員會1996年審定的魔芋品種萬源花魔芋。

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，轉入0.1%氯化汞溶液中消毒15 min 左右，再用無菌水浸泡，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點后切分成兩塊，分別接種于MS 附加不同濃度BA 和NAA 的培養基中（表1）培養，篩選最適外植體。

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

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

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

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

1.3 數據處理

愈傷率（%）=產生愈傷組織的外植體數/接種外植體總數×100%

出芽率（%）=產生腋芽的外植體數/接種外植體總數×100%

增殖系數=增殖后每瓶的有效芽數/接種芽總數×100（有效芽≥1 cm）

成球率（%）=基部形成球狀芽數/接種芽總數×100%

試驗數據采用DPS 統計軟件進行方差分析，多重比較采用SSR 法。

2 結果與分析

2.1 不同激素配比對魔芋外植體培養的影響

魔芋頂芽、球莖分別接種于附加不同激素配比的MS 培養基中進行培養，表1 表明：接種后10 d 左右，在切口處均有瘤狀突起產生，隨著時間的推移，有的外植體愈傷組織開始增多，并布滿整個切面；有的外植體表面有2～4 個腋芽產生，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，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，說明BA 濃度增加對愈傷組織誘導有抑制作用。MS + BA 0.6 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的愈傷率最高，達99%。從腋芽發生來看，頂芽在各激素組合培養基中都有腋芽產生，其腋芽出芽率在NAA 為0.6 mg·L-1時，隨著BA 濃度（0.6～2.4 mg·L-1）的增加而增加，說明提高 BA 濃度有利于腋芽產生。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的腋芽出芽率最高，達到90%，而球莖沒有不定芽的分化（圖1-A）。因此，選用頂芽作為外植體，能在短時間內獲得大量腋芽（圖1-B），可以加快腋芽的繁殖速度。

表1 不同激素配比對魔芋外植體培養的影響

圖1 魔芋外植體愈傷組織誘導及腋芽產生

2.2 不同激素配比對魔芋腋芽增殖的影響

為篩選出適宜魔芋腋芽萌發的激素組合，將腋芽切成帶有愈傷組織的單個的芽，分別接種于含有不同激素組合的MS 培養基中，經過30 d 培養，在芽周圍產生腋芽，并形成叢生芽（圖2）。試驗結果表明（表2）：NAA 分別與BA、KT、ZT 組合對芽分化的影響基本一致；在所有激素組合的培養基中都有腋芽產生，但不同激素組合形成腋芽數量和質量存在差異。NAA 0.1 mg·L-1分別與BA、KT、ZT 組合，腋芽增殖系數隨著BA、KT、ZT 濃度升高而增加，超過2.4 mg·L-1時，芽增殖系數降低。因此，激素BA、KT、ZT 過高或者過低都不利于腋芽分化。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1mg·L-1的增殖系數最高，達到3.58，且顯著高于其他組合，為最優腋芽增殖培養基配方。

圖2 魔芋腋芽增殖形成的叢生芽

表2 不同激素配比對魔芋腋芽增殖的影響

2.3 不同激素配比及蔗糖濃度對魔芋試管微型芋誘導形成的影響

將1.5 cm 左右的腋芽切成單個芽接種于附加不同激素配比和不同蔗糖濃度的MS 培養基中進行試管微型芋誘導試驗，觀察結果可知：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，有的球莖上長出了1～2 個根狀莖（圖3-B），芽鱗片變黑枯死，這時成球率達到最高，繼續培養沒有變化。

圖3 魔芋試管芋

試驗結果表明（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的組合成球率相對較高，都達到80%左右。從相同蔗糖濃度與不同激素組合之間比較來看：較高激素水平促進腋芽的分化并形成叢生芽，不利于基部膨大，成球率相對較低；而低濃度BA 與NAA 0.1 mg·L-1組合有利于球莖的誘導形成，成球率相對較高。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，達到90.9%，且顯著高于其他組合，為試管微型芋誘導的最優培養基配方。

表3 不同激素配比和蔗糖濃度對魔芋試管微型芋誘導的影響

3 結論與討論

外植體的選擇關系到培養周期的長短，在魔芋的組織培養中，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，但是前者培養分化過程長，一般60～90 d 才能分化形成不定芽。而本試驗選擇頂芽為材料，接種后30 d 左右就能產生2～4個腋芽。在以后適宜的增殖培養基中，每一個芽培養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提供材料。

魔芋組織培養中，外源激素種類和不同濃度配比對愈傷組織的誘導、腋芽的萌發起著重要的作用。通過對激素種類、濃度配比的篩選，細胞分裂素BA、KT、ZT 與生長素NAA 不同濃度配比對魔芋愈傷組織誘導和不定芽分化的效果基本相同，在大規模生產應用上，除了考慮激素配比對培養的效果外，還應考慮激素價格因素對生產成本的影響，因此，選擇價格便宜的激素BA 與NAA 組合較好。促進腋芽產生的適宜培養基為MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1 mg·L-1，腋芽培養增殖系數為3.58。

魔芋試管微型芋誘導研究鮮有報道，王玲等（2006）的研究是在分化成苗的基礎上進行試管微型芋誘導，培養的周期相對較長，而本試驗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時間對試管微型芋誘導影響，篩選出試管微型芋誘導形成的培養條件，其培養時間較短。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60 d 誘導形成球狀微型芋，誘導率達90.9%。

本試驗以頂芽為外植體，不經過愈傷組織階段，直接促進腋芽產生，建立高頻率的芽繁體系，利用腋芽不經過生根、煉苗移栽、田間生長等過程，直接在試管內誘導形成微型芋。在整個誘導過程中，縮短魔芋種子培養周期，避免栽培季節的影響，減少生產環節，節省大量的人力物力，降低生產成本，可實現魔芋種子工廠化生產，對于魔芋優良品種快速推廣，促進我國魔芋產業化發展，振興地方經濟，提高山區農民收入都具有積極的現實意義。

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