永康黃姜多倍體制種技術(shù)研究

李 玲 李承永 李慶芝 李貴篤

（濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東濟(jì)南 271100）

永康黃姜是濟(jì)南市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院引進(jìn)的食用生姜種質(zhì)資源之一。該品種品質(zhì)優(yōu)，根系少，易采收，適于機(jī)械化操作[1]，但是產(chǎn)量低。考慮到該品種經(jīng)濟(jì)性狀良好，產(chǎn)量有可提升的空間，本研究結(jié)合生姜的無性繁殖特性和多倍體的巨大性，用化學(xué)誘變劑秋水仙堿溶液進(jìn)行處理，以期在保持原有優(yōu)良性狀的基礎(chǔ)上，獲得產(chǎn)量更高的多倍體新品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試生姜品種為永康黃姜（自有品種）。所選誘變劑為秋水仙堿溶液。

1.2 原始材料處理

1.2.1 催芽。3月下旬，挑選新鮮、無病蟲、個(gè)頭均勻的永康黃姜作試材。洗凈晾曬，消毒滅菌后在智能催芽室催芽，溫度25℃，約14 d，芽長(zhǎng)至0.8 cm左右時(shí)停止催芽。掰成50 g左右的姜塊，每塊留1個(gè)壯芽。

1.2.2 試劑濃度與配制。用去離子水將秋水仙堿配成濃度為 0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的溶液，再分別加入2%二甲基亞砜（DMSO）[2]，其混合液即為處理液。二甲基亞砜能提高植物組織的滲透性，使秋水仙堿溶液更容易進(jìn)入植物細(xì)胞，進(jìn)而提高染色體的加倍效果。

1.3 誘變劑處理

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)秋水仙堿溶液濃度處理，分別為0.05%（YKH-1）、0.10%（YKH-2）、0.15%（YKH-3）、0.20%（YKH-4）、0.25%（YKH-5）和 0（清水對(duì)照，YKHCK）。準(zhǔn)備600塊姜種，每個(gè)處理100塊。采用扎孔—裹棉—滴液法處理：將材料擺于平整的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用消毒針頭對(duì)準(zhǔn)姜芽扎孔，用醫(yī)用脫脂棉包裹幼芽，再用移液管將處理液分別滴到脫脂棉上，每芽1 mL，讓藥液持續(xù)緩慢滲透。處理完成后，覆蓋薄膜，室溫調(diào)至30℃，保持30 h后將溫度降至25℃，再保持30 h。中間每隔20 h補(bǔ)液1次，每芽補(bǔ)0.5mL，共補(bǔ)液2次。處理完畢后，除去脫脂棉，用清水沖洗0.5 h，以去除殘留藥液。準(zhǔn)備栽植。

1.4 M1的種植、鑒定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

處理后，及時(shí)播種，順序栽植。行距60 cm，株距25 cm[3]，3次重復(fù)，周圍設(shè)保護(hù)行，常規(guī)管理。記錄出苗日期、60%出苗持續(xù)時(shí)間、出苗數(shù)，計(jì)算出苗率。收獲時(shí)，以對(duì)照為基準(zhǔn)，仔細(xì)鑒別各秋水仙堿溶液處理區(qū)別于清水對(duì)照的典型性狀，做好記錄。采取“S”取樣法[4]調(diào)查苗高、苗數(shù)、單株根莖鮮質(zhì)量等性狀，每重復(fù)取10株，取平均值。計(jì)算各性狀的抑制率，公式為抑制率（%）=（對(duì)照值-處理值）÷對(duì)照值×100[5]。 由于M1所表現(xiàn)出的變異多是由藥物造成的生理變異，一般不遺傳，所以M1全部留種，單收單藏，翌年種植。

1.5 M2的種植、鑒定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

將全部M1單株播種，記為M2，2次重復(fù)。M2的每一植株都要和清水對(duì)照仔細(xì)比對(duì)、觀察、鑒定，并根據(jù)突變體的性狀表現(xiàn)進(jìn)行歸類，計(jì)算出各種突變類型在各處理中所占比率。收獲時(shí)，測(cè)量苗高、苗幅、苗數(shù)、主莖高、根莖鮮質(zhì)量等反映產(chǎn)量的相關(guān)性狀指標(biāo)，從中選出有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的突變株留種，適當(dāng)淘汰個(gè)別不良性狀類型。單收單藏，翌年種植。

1.6 M3的種植、鑒定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

主要調(diào)查各突變類型的遺傳穩(wěn)定性。將M2中的各個(gè)突變類型隨機(jī)分布種植，記為M3，2次重復(fù)，進(jìn)一步進(jìn)行植株鑒定。收獲期，調(diào)查各突變類型的穩(wěn)定性，優(yōu)中選優(yōu)，保留特優(yōu)且能穩(wěn)定遺傳的突變類型，測(cè)定其性狀指標(biāo)。淘汰掉不能穩(wěn)定遺傳的類型。

1.7 M4、M5的種植及試驗(yàn)

將M3的優(yōu)良單株分別播種，記為M4，進(jìn)一步選擇優(yōu)良株。如果各植株的性狀表現(xiàn)相當(dāng)一致，便可將其優(yōu)良單株混合播種，記為M5，至此遺傳性狀已穩(wěn)定，通過進(jìn)行品比試驗(yàn)，最后選出優(yōu)良品種。

2 結(jié)果與分析

2.1 M1的表型鑒定

因受秋水仙堿溶液的抑制作用，M1前期生長(zhǎng)緩慢，尤其是畸形苗生長(zhǎng)勢(shì)極弱，出苗后很快死亡。對(duì)各處理的出苗數(shù)、出苗率、60%出苗持續(xù)時(shí)間等性狀進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果見表1、表2。結(jié)果表明，不同濃度秋水仙堿溶液處理永康黃姜，對(duì)其出苗率、60%出苗持續(xù)時(shí)間、苗高、苗數(shù)、單株根莖鮮質(zhì)量都有一定的抑制作用。出苗率：處理YKH-1無影響，抑制率為0；處理 YKH-2、YKH-3、YKH-4、YKH-5 均受到不同程度的抑制作用，隨著秋水仙堿溶液濃度的升高抑制作用逐漸增強(qiáng)。60%出苗持續(xù)時(shí)間：處理YKH-1所受影響最小，僅較處理YKH-CK遲1 d；處理YKH-4受影響最大，較處理YKH-CK遲10 d，抑制率為 40%。 處理 YKH-1、YKH-2、YKH-3、YKH-4表現(xiàn)出隨秋水仙堿溶液濃度增大60%出苗持續(xù)時(shí)間逐漸推遲的趨勢(shì)，但處理YKH-5反而時(shí)間提前。苗高：隨著秋水仙堿溶液濃度的增大，抑制作用逐漸增強(qiáng)。苗數(shù)：無明顯變化規(guī)律，處理YKH-1受抑制作用最小，較處理YKH-CK少0.1個(gè)，抑制率為0.67%；處理YKH-2受抑制最大，較處理YKH-CK少2.2個(gè)，抑制率達(dá)14.67%。單株根莖鮮質(zhì)量：隨著秋水仙堿溶液濃度的增大，抑制作用逐漸增強(qiáng)，呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，處理YKH-5單株根莖鮮質(zhì)量抑制率達(dá)32.35%。綜上所述，除苗數(shù)外，出苗率、60%出苗持續(xù)時(shí)間、苗高、單株根莖鮮質(zhì)量等指標(biāo)基本遵循隨著秋水仙堿溶液濃度的增大抑制作用逐漸增強(qiáng)的規(guī)律。

表1 不同處理對(duì)M1各性狀的影響

表2 不同處理對(duì)M1各性狀的抑制率

2.2 M2的表型鑒定及選擇

M2共出現(xiàn)11種表現(xiàn)類型，分別為旺盛型、寬葉型、葉直立型、葉下披型、徒長(zhǎng)型、簇縮型、花葉型（綠白相間）、葉扭曲型、主莖畸形型、多苗型、多根型，11種突變類型在同一處理中所占比例相差很大（表3）。其中：處理YKH-4的突變率最大，為22.4%；其次是處理YKH-3，為21.5%；處理YKH-1最小，僅8.8%。

表3 不同處理M2各突變類型所占比例

旺盛型：株型高大，葉色深，葉片厚，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)。寬葉型：葉片寬、厚，色濃綠，莖粗。葉直立型：葉莖夾角（葉正面與莖形成的角）小于45°，葉色深，株型緊湊，長(zhǎng)勢(shì)中等。葉下披型：葉莖夾角大于90°，葉色淺綠，葉片寬、薄。徒長(zhǎng)型：節(jié)間長(zhǎng)，莖細(xì)高，株型松散，易倒伏。簇縮型：節(jié)間短，色深，莖矮壯。花葉型：葉舒展，綠白相間。葉扭曲型：葉深綠，皺、扭曲。主莖畸形型：主莖扭曲。多苗型：苗多，根莖特小，色黃偏紅，木質(zhì)化程度高，無食用價(jià)值。多根型：根多，根莖特小，色深，無價(jià)值。

由表4可知，總體來講，旺盛型、寬葉型、葉下披型這3種突變類型的各性狀指標(biāo)較優(yōu)，在產(chǎn)量上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。寬葉型苗數(shù)平均11.5個(gè)，葉下披型苗數(shù)平均13.2個(gè)，這一性狀符合生姜在植物學(xué)特性分類中的稀苗型[6]。葉直立型、徒長(zhǎng)型、簇縮型、花葉型、葉扭曲型、主莖畸形型、多苗型、多根型這8種類型各性狀指標(biāo)基本上都低于清水對(duì)照。因此，旺盛型、寬葉型、葉下披型等3種突變類型較理想。性狀指標(biāo)極差的多苗型、多根型，因無實(shí)際價(jià)值被淘汰。

綜合比較表 3、表 4，處理 YKH-3、YKH-4 中，突變率較高的為旺盛型、寬葉型和葉下披型。其中，處理YKH-3寬葉型突變率最高，為14.1%；處理YKH-4葉下披型突變率最高，為13.5%，旺盛型突變率次之，為4.5%。處理YKH-3、YKH-4突變率高且性狀較好，表現(xiàn)比較理想。

表4 M2不同突變類型田間性狀指標(biāo)

2.3 M3的表型鑒定及選擇

由表5、表6可知，在所有的變異類型中，只有寬葉型、葉下披型、簇縮型這3種類型性狀比較穩(wěn)定。寬葉型和葉下披型的單株根莖鮮質(zhì)量明顯較清水對(duì)照高，分別較清水對(duì)照高31.6%、29.6%；最大葉寬分別達(dá)到了3.6、3.4 cm，最大葉長(zhǎng)分別達(dá)到了25.9、25.5 cm，品質(zhì)好，產(chǎn)量高，穩(wěn)定性強(qiáng)。因此，二者是目標(biāo)突變類型。簇縮型雖然保持了遺傳的穩(wěn)定性，但產(chǎn)量低，不適合用于生產(chǎn)，只能作為生姜種質(zhì)資源的一種新類型。葉直立型在穩(wěn)定性上達(dá)到了86%，可繼續(xù)種植觀察。旺盛型、徒長(zhǎng)型、花葉型、葉扭曲型、主莖畸形型遺傳穩(wěn)定性差，大多已恢復(fù)為品種原有性狀。說明這些性狀的出現(xiàn)只是秋水仙堿的一種生理傷害作用。

表5 M3突變類型的穩(wěn)定性

表6 M3田間性狀指標(biāo)

2.4 確定最終目標(biāo)類型

將表現(xiàn)良好的M4、M5進(jìn)行種植，經(jīng)進(jìn)一步篩選優(yōu)化，最終確定寬葉型和葉下披型是優(yōu)良目標(biāo)突變類型，抗性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、產(chǎn)量高。經(jīng)品比試驗(yàn)，寬葉型增產(chǎn)率不低于31.6%，葉下披型增產(chǎn)率不低于29.6%。葉直立型雖然遺傳穩(wěn)定性尚可，但隨著種植代數(shù)增多，逐漸恢復(fù)品種原有性狀，所以也被淘汰。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，用不同濃度的秋水仙堿溶液處理永康黃姜的根莖幼芽，對(duì)其后代的性狀表現(xiàn)有明顯的抑制作用，隨著秋水仙堿溶液濃度的增大抑制作用逐漸加強(qiáng)。在出現(xiàn)的11種突變類型中，只有寬葉型和葉下披型2種突變類型表現(xiàn)出優(yōu)良性狀的遺傳穩(wěn)定性，突變率高，抗性強(qiáng)，產(chǎn)量高，品質(zhì)好，較清水對(duì)照分別增產(chǎn)31.6%、29.6%，是目標(biāo)突變類型，這2種突變類型都屬于永康黃姜的四倍體[7]。寬葉型和葉下披型2種突變類型所對(duì)應(yīng)的秋水仙堿溶液最佳處理濃度分別為0.15%、0.20%。說明，用秋水仙堿處理永康黃姜，其濃度在0.15%～0.20%的范圍內(nèi)突變率高，更易獲得優(yōu)異而穩(wěn)定的突變類型。其他9種突變類型或因性狀不夠穩(wěn)定，或因產(chǎn)量低、無實(shí)際價(jià)值等諸多原因而被淘汰。