魔芋繁殖技術(shù)研究進(jìn)展

黃作喜 劉茹蕓

摘 要：魔芋產(chǎn)品富含纖維素，能預(yù)防多種疾病，是人們喜愛(ài)的保健食品。我國(guó)魔芋栽培歷史悠久，但大面積栽培和規(guī)模化繁殖的歷史短，生產(chǎn)中尚存在各種技術(shù)問(wèn)題。目前有關(guān)魔芋繁殖技術(shù)的研究主要集中在傳統(tǒng)無(wú)性繁殖，針對(duì)種子繁殖與育種、組培繁殖的報(bào)道較少。該文概述了魔芋的種子繁殖及育種、組培繁殖及其他無(wú)性繁殖技術(shù)的研究現(xiàn)狀，展望了魔芋繁殖技術(shù)研究的發(fā)展方向，以期為魔芋的規(guī)模化繁殖提供參考。

關(guān)鍵詞：魔芋;種子繁殖;組培繁殖;無(wú)性繁殖

中圖分類(lèi)號(hào) S632.3;S503.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）19-0034-04

魔芋（Amorphophalms konjac K. Koch），又名蒟蒻，屬天南星科魔芋屬多年生宿根草本植物。魔芋富含植物纖維素，可以促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，能一定程度減少腸道疾病的發(fā)生，預(yù)防和治療便秘;具有減肥塑身、治療糖尿病等作用[1];能預(yù)防冠心病、脂肪肝和腸癌;還可抗衰老、補(bǔ)鈣補(bǔ)硒，預(yù)防面瘡、黑斑雀斑、老人斑等。魔芋是唯一大量含有葡甘聚糖的重要經(jīng)濟(jì)作物[2]，其葡甘聚糖具有優(yōu)越的保健價(jià)值，鑒于目前人們對(duì)于減肥、減脂需求的日益增長(zhǎng)，故魔芋目前的市場(chǎng)潛力巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有人口14億，按每人年食用0.5kg精粉計(jì)，每年需魔芋精粉70萬(wàn)t[1]，供、需缺口較大。目前，魔芋種植和加工已成為我國(guó)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的生物資源產(chǎn)業(yè)之一，規(guī)模化種植已呈蓬勃發(fā)展之勢(shì)。但因延續(xù)至今的分株、切塊繁殖導(dǎo)致種性退化嚴(yán)重以及大面積種植過(guò)程中的病害嚴(yán)重，導(dǎo)致魔芋產(chǎn)量大幅下降或絕產(chǎn)，而提供帶病率低的優(yōu)質(zhì)種芋是其重要的解決途徑之一。為此，本文概述了魔芋的種子繁殖及育種、組培繁殖及其他常見(jiàn)無(wú)性繁殖技術(shù)的研究現(xiàn)狀，提出了魔芋繁殖技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，以期為魔芋的規(guī)模化繁殖提供參考，推動(dòng)魔芋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

1 魔芋生物學(xué)特征和生長(zhǎng)習(xí)性

1.1 生物學(xué)特征 魔芋為天南星科的草本植物，其地下部分有變態(tài)短縮的塊莖作為貯藏器官，以及從上端發(fā)出的根狀莖和須根、弦狀根。根內(nèi)無(wú)微管形成層和木栓形成層，所以不能加粗生長(zhǎng)，只能保持恒定大小[3]。地上部分的葉柄垂直于地面生長(zhǎng)，葉片著生于葉柄水平生長(zhǎng)，葉片一般單一，有2種類(lèi)型，即大型復(fù)葉和變態(tài)鱗片葉，但有研究表明有的魔芋能產(chǎn)生2片葉子[4]。花為佛焰花，佛焰苞包裹其中的肉穗花序，雄蕊、雌蕊均高度退化。魔芋的生長(zhǎng)周期一般為150～180d[5]。其屬種類(lèi)繁多，同一地域不同種的魔芋開(kāi)花時(shí)間可能相差2～3個(gè)月，花期也不同。劉二喜[6]通過(guò)為期4年的研究發(fā)現(xiàn)，花魔芋的花期較短且集中，為6～10d;白魔芋花期同樣較短，為8～10d;西盟魔芋的花期長(zhǎng)且分散，為16～44d。魔芋的傳粉方式為蟲(chóng)媒花，異化授粉，一般授粉完成后佛焰苞枯萎凋謝，雌花發(fā)育為漿果，果實(shí)一般為紅、橘色，也有少數(shù)種類(lèi)的果實(shí)呈藍(lán)、白、米色[2]。

1.2 生長(zhǎng)習(xí)性 一般認(rèn)為，魔芋屬植物共163種，大部分分布于熱帶和亞熱帶，西至西非，東至波利尼西亞，南至印度尼西亞（該地位于赤道線上，為熱帶雨林氣候），北至中國(guó)的陜西、寧夏和甘肅南部的季風(fēng)影響區(qū)[7]。魔芋喜溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境，生長(zhǎng)期長(zhǎng)達(dá)半年之久，適宜溫度為20～30℃，25℃為其最適溫度，80%～90%的空氣相對(duì)濕度最適宜[7]，忌太陽(yáng)直曬、暴曬。由于其根內(nèi)薄壁細(xì)胞之間的通氣間隙不夠發(fā)達(dá)，因此魔芋根切忌漬水，根系不夠發(fā)達(dá)，不耐干旱，需勤澆水，再生能力弱，栽培中需細(xì)心養(yǎng)護(hù)[8]。由于魔芋富含葡甘聚糖，因此易感軟腐病、白絹病等病癥。研究發(fā)現(xiàn)，適宜軟腐病、白絹病等病菌的環(huán)境條件同時(shí)也是適宜魔芋生長(zhǎng)的環(huán)境條件，因此對(duì)于這幾種病害只能抑制，無(wú)法根治[9]。

2 魔芋的種子繁殖與育種

魔芋的繁殖一般采用無(wú)性繁殖，但由于其常年的無(wú)性營(yíng)養(yǎng)繁殖，導(dǎo)致其種性退化、病害加重和產(chǎn)量下降，甚至整片絕收。目前魔芋原材料市場(chǎng)需求量大，無(wú)性繁殖暴露出的缺點(diǎn)亟需解決。而種子繁殖具有天然脫毒、長(zhǎng)勢(shì)快、繁殖率高等優(yōu)點(diǎn)，能很好地解決魔芋種性退化、易感病害等問(wèn)題[10]。

2.1 種子繁殖 種芋應(yīng)選擇膨大且長(zhǎng)的塊莖，其頂芽一般為花芽，才有可能開(kāi)花結(jié)實(shí)和收獲魔芋種子[11]。由于魔芋為蟲(chóng)媒花，雌蕊和雄蕊的成熟時(shí)期不同，因此要保證得到種子，就必須保證一定數(shù)量的生物種群和良好穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境，或者進(jìn)行人工授粉[12]。在3月份，選擇適宜當(dāng)?shù)貧夂虻慕】怠⑷~綠、枝干粗壯的種芋，于播種前用50%甲基托布津可濕粉劑等浸泡消毒處理，曬種1～2d，提高發(fā)芽力;選擇通風(fēng)透光以及肥力適宜的土壤進(jìn)行寬窄行種植;嚴(yán)格田間管理，如在生長(zhǎng)期距離植株根部7cm施肥、病蟲(chóng)害防治等;在花期08：00—10：00通過(guò)搖動(dòng)雄蕊花序的方式人工授粉2～3次;收獲的種子經(jīng)認(rèn)真搓洗晾干后，置于地窖儲(chǔ)存[13]。

2.2 雜交育種 目前，魔芋大田種植過(guò)程中的軟腐病、葉枯病、病毒病等病害發(fā)生嚴(yán)重，而現(xiàn)在尚無(wú)抗病品種的推廣應(yīng)用，只能依靠化學(xué)防治，其防治效果有限，且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。通過(guò)雜交育種，能夠培育出抗病新品種，從源頭上控制魔芋病害，進(jìn)而提高產(chǎn)量和品質(zhì)。魔芋品種及類(lèi)型繁多，存在染色體數(shù)目差異的問(wèn)題[14]，因此雜交前要進(jìn)行前期篩查，包括生物學(xué)特性與生殖生物學(xué)特性、種群差異及遺傳背景分析等，在掌握魔芋親本的親緣關(guān)系基礎(chǔ)上開(kāi)展育種。不同魔芋的花期不同，如何解決植株花期時(shí)間跨度是目前魔芋雜交育種的技術(shù)難關(guān)。李勇軍等[15]發(fā)現(xiàn)在（24±2）℃干燥條件下魔芋花粉在3d內(nèi)失活，在4℃干燥條件下花粉活力可保持100d，在-20℃干燥條件下花粉活力保持時(shí)間長(zhǎng)達(dá)300d。趙青華等[16]發(fā)現(xiàn)，在早上08：00采集花粉，花粉的初始活力最大，加入硅膠干燥劑會(huì)使花粉活力急速下降。所以，低溫保存魔芋花粉是解決魔芋育種中花期不遇問(wèn)題的重要方法之一。借鑒其他作物雜交育種的經(jīng)驗(yàn)，可將魔芋父本、母本分期播種，以解決雄蕊、雌蕊成熟不同步的問(wèn)題，從而順利授粉、結(jié)實(shí);或者可以用赤霉素、生長(zhǎng)素等激素浸泡魔芋球莖或噴灑花芽，使父本或母本提前開(kāi)花，也能解決花期不遇的問(wèn)題，但尚未見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)道。楊朝柱等[17]以湖北本地花魔芋為母本，以云南永善白魔芋為父本，雜交后選育出的良種“鄂魔芋1號(hào)”產(chǎn)量相比對(duì)照“清江花魔芋”高出21.4%，繁殖系數(shù)為其5倍，質(zhì)量增加了6.5倍，且抗軟腐病、灰霉病、干腐病，但易感白絹病。目前，對(duì)于魔芋雜交育種的研究還有待發(fā)展，相關(guān)技術(shù)研究的成果報(bào)道較少，尚在起步階段。