不同因子對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響研究

牛慧婷 楊道蘭 馮煒弘 尹燕 李愛兵 王璐 何瀟

摘要：為了縮短蘭州百合生長周期，提高百合品質，以蘭州百合組培小鱗莖為材料，研究了大量元素、NAA、6-BA、培養基狀態、蔗糖、2，4-D等單一因素對百合試管鱗莖形成和膨大的影響。結果表明，高濃度的大量元素有利于鱗莖的膨大，而不利于鱗莖的誘導;大量元素濃度為2MS時鱗莖平均直徑最大，但新增鱗莖數下降到4.56個;NAA濃度為0.2 mg/L時新增鱗莖數最多且鱗莖平均直徑最大;6-BA濃度為0.1 mg/L時最有利于鱗莖的形成和膨大，新增鱗莖數5.25個，鱗莖平均直徑10.642 mm;固體培養基對鱗莖的形成效果明顯，而半固體更有利于鱗莖的膨大;蔗糖濃度為90 g/L時新增鱗莖數最多，120 g/L時鱗莖平均直徑最大;2，4-D濃度0.02 mg/L處理對鱗莖的形成和膨大效果更好。

關鍵詞：蘭州百合;試管鱗莖;組織培養;膨大

中圖分類號：S152? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2022）06-0066-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2022.06.016

Effects of Different Factors on Bulblet Induction and Enlargement in

Lanzhou Lily Bulb Tissue Cultivation

NIU Huiting， YANG Daolan， FENG Weihong， YIN Yan， LI Aibing， WANG Lu， HE Xiao

（Lanzhou Agricultural Science and Technology Research Extension Centre， Lanzhou Gansu 730000， China）

Abstract： To reduce the growth period and to improve the quality of Lanzhou lily bulb， the effects of mass elements， NAA， 6-BA， medium status， sucrose and 2，4-D concentration on the formation and enlargement of small bulb of Lanzhou lily in vitro were studied. Results showed that high concentration of macro elements was beneficial to the enlargement of bulbs， but not to the induction of bulbs， the bulb diameter reached the maximum at 2MS， but the number of newly grown bulbs decreased to 4.56. When NAA concentration was 0.2 mg/L， the number of new bulbs and the bulb diameter were the highest. When 6-BA concentration was 0.1 mg/L， it was most beneficial to the formation and enlargement of bulbs， the number of new bulbs was 5.25 and the diameter of bulbs was 10.642 mg. Solid medium showed obvious effect on bulb formation， while semi-solid medium was more beneficial to bulb enlargement. When sucrose concentration was 90 g/L， the number of newly grown bulbs was the highest， the bulb diameter was the largest when sucrose concentration was 120 g/L. 0.02 mg/L 2，4-D showed better effect on bulb formation and enlargement.

Key words： Lanzhou lilybulb; Test-tube bulb; Tissue culture; Enlarge

蘭州百合（Lilium davidii Var. unicolor）是百合科百合屬川百合的變種，多年生鱗莖草本植物[1 ]。蘭州百合作為甘肅省蘭州市的名優特產，也是中國國家地理標志產品，個頭大，鱗莖潔白如玉，味極甜美，肉質細膩，含有豐富的蛋白質、糖類、礦物鹽和果膠[2 ]，具有極高的觀賞、食用和保健價值，是全國唯一能夠食用的甜百合[3 - 8 ]。

鱗莖是百合用于繁殖和藥用的重要器官，研究發現，組織培養可增大鱗莖的直徑與鮮重，對組培苗移栽的成活率高低以及生長狀況有著明顯的影響[9 - 10 ]。近年來，有不少學者對促進百合鱗莖膨大的方法進行了研究，如張彥妮等[9 ]以毛百合無菌苗為試驗材料，研究了激素種類及質量濃度、活性炭濃度、蔗糖濃度對試管鱗莖膨大的影響及適宜移栽的鱗莖大小;張潔等[11 ]以東方百合試管苗為材料，研究了蔗糖濃度、大量元素、培養基狀態、多效唑和水楊酸濃度對試管鱗莖誘導和膨大的影響;秦新惠等[12 ]以新鮮蘭州百合為試驗材料，研究了單一的活性炭、蔗糖、PP333和水楊酸以及多因子對小鱗莖膨大的影響。但是，鮮少有學者研究大量元素、NAA、6-BA等不同濃度對蘭州百合組培小鱗莖形成和膨大的影響。多年來，蘭州百合面臨的問題是生產周期長、產量低，長期采用無性繁殖的方法擴大繁育，導致種球自然退化或異化，引起品質下降，很難滿足蘭州百合產業化生產的需求[13 ]。為此，我們以蘭州百合鱗片為外植體組培而成的小鱗莖為試驗材料，采用蔗糖濃度、大量元素、不同激素種類及濃度以及培養基狀態等多個單因素，研究了促進百合鱗莖膨大的方法，旨在縮短蘭州百合生長周期，提高百合品質，為蘭州百合產業化發展提供參考[13 ]。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗材料

蘭州百合種球于2020年1月從蘭州市七里河區西果園鎮百合試驗田采集，試驗選用外形飽滿、顏色潔白、健壯無病蟲害的三年生蘭州百合鱗莖，用蘭州百合鱗片為外植體組培而成的小鱗莖作為供試材料。

1.2? ?試驗方法

剝去蘭州百合最外層鱗片后，選取第2～4層的鱗片，在無菌操作臺上將鱗片中下部位切成約1 cm×1 cm小塊，接種在誘導培養基（MS+6-BA 1.0 mg/L+ NAA 0.1 mg/L+蔗糖45 g/L）上，50 d后得到較多的小鱗芽。將誘導出的小鱗芽再通過增殖培養基（MS+6-BA 1.0 mg/L +NAA 0.2 mg/L+蔗糖85 g/L）培養，至小鱗莖的單芽基部直徑長至0.5～0.7 cm，將其分割成單個小鱗莖，去除上部葉片和根，分別接種于附加不同添加物種類及濃度（大量元素、NAA、6-BA、培養基狀態、蔗糖、2，4-D）的鱗莖膨大培養基上。其中NAA、6-BA、培養基狀態、蔗糖、2，4-D均以MS為基本培養基，大量元素、NAA、6-BA、蔗糖、2，4-D均附加瓊脂4.0 g/L，培養基pH均為5.8。培養基于121 ℃高壓滅菌鍋中滅菌20 min取出。組培室溫度為（25±2） ℃，光照強度為1 600 lx，光照時間為14 h/d。每個處理接種5瓶，每瓶3～7個小鱗莖，重復3次。培養90 d。

1.3? ?鱗莖膨大培養基

1.3.1? ? 大量元素培養基? ? 設1/4MS、1/2MS、MS（對照）、3/2MS、2MS共5個濃度梯度，并附加6-BA 0.5 mg/L、NAA 0.1 mg/L和蔗糖90 g/L。

1.3.2? ? 添加不同濃度NAA培養基? ? 在培養基MS + 6-BA 0.5 mg/L +蔗糖90 g/L中，分別添加0（對照）、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/L NAA。

1.3.3? ? 添加不同濃度6-BA培養基? ? 在培養基MS+ NAA 0.1 mg/L+蔗糖90 g/L中，分別添加0（對照）、0.1、0.5、1.0、2.0 mg/L 6-BA。

1.3.4? ? 不同狀態培養基? ? 在MS+6-BA 0.5 mg/L + NAA0.1 mg/L+ 蔗糖90 g/L的培養基中，分別添加4.0 g/L瓊脂（固體培養基）、2.0 g/L瓊脂（半固體培養基）、固體培養基上層注入5 mL液體培養基（液體培養基）和不加瓊脂（固液培養基）。

1.3.5? ? 添加不同濃度蔗糖? ? 在培養基MS+6-BA 0.5 mg/L +NAA 0.1 mg/L中，分別添加30（對照）、60、90、120、150 g/L蔗糖。

1.3.6? ? 添加不同濃度2，4-D? ? 在培養基MS+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+90 g/L中，分別添加0（對照）、0.01、0.02、0.03、0.04 mg/L 2，4-D。

1.4? ?測定項目及方法

培養90 d后，剪去小鱗莖的葉片及根，統計新增鱗莖數、鱗莖的直徑及鱗莖直徑增大倍數等相關指標，同時觀察試管苗葉片和根系生長狀況。用經高壓滅菌鍋滅菌的游標卡尺測量鱗莖直徑。

直徑增大倍數=鱗莖直徑/接種時鱗莖直徑。

1.5? ?數據處理

數據通過Microsoft Excel和SPSS（13.0） 軟件進行統計分析。

2? ?結果與分析

2.1? ?大量元素對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響

由圖1可知，隨著大量元素濃度的提高，鱗莖平均直徑與直徑增大倍數呈明顯上升趨勢，而新增鱗莖數呈先增后減的趨勢。大量元素濃度低于對照（MS）時，不利于小鱗莖的膨大和誘導。大量元素為1/4 MS時，基本無葉片，鱗莖平均直徑為6.51 mm，直徑增大倍數為1.11倍，新增鱗莖數為2個。大量元素為1/2 MS時，有少量葉片，長勢較弱，鱗莖平均直徑、直徑增大倍數及新增鱗莖數均顯著低于對照（MS）。當大量元素濃度大于對照（MS）時，試管苗葉片均長勢良好，且有利于百合鱗莖的膨大，但會抑制鱗莖的誘導。大量元素為3/2 MS時，鱗莖平均直徑為9.471 mm;新增鱗莖數為5.11個，與對照（MS）差異不顯著。大量元素為2 MS時鱗莖平均直徑最大，為9.884 mm;直徑增大倍數最高，為1.75倍;新增鱗莖數為4.56個，顯著低于對照（MS）。說明大量元素過低，既不利于鱗莖的誘導也不利于膨大，而大量元素濃度過高則不利于鱗莖的誘導，但對鱗莖的膨大有明顯的促進作用。

2.2? ?NAA對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響

在培養基中適量加入NAA，可以促進鱗莖的形成和膨大，且鱗莖平均直徑和直徑增大倍數各處理間差異顯著（圖2）。當NAA濃度為0.1 mg/L時，直徑增大倍數最大，為1.68倍;葉片數目不多，長勢良好。當NAA濃度為0.2 mg/L時，鱗莖平均直徑最大，為8.806 mm;新增鱗莖數最多，為6.00個;根系及葉片均生長良好。當NAA濃度大于0.2 mg/L時，鱗莖平均直徑、直徑增大倍數及新增鱗莖數都明顯下降，葉片數目減少以及根系長勢變弱。綜合考慮，NAA濃度為0.2 mg/L時最適宜促進蘭州百合鱗莖形成與膨大。

2.3? ?6-BA對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響

不同濃度的NAA對鱗莖平均直徑、新增鱗莖數的影響差異均顯著。隨著6-BA濃度的增加，鱗莖平均直徑與新增鱗莖數均呈先增加后減少的趨勢，而直徑增大倍數則呈逐漸下降趨勢（圖3）。當6-BA濃度為0 mg/L時，鱗莖平均直徑增大倍數最大，為1.66倍。當6-BA濃度為0.1 mg/L時，鱗莖平均直徑最大，為10.642 mm，新增鱗莖數最多，為5.25個，略高于對照，且葉片數目較多，根系長勢良好。當6-BA濃度大于0.1 mg/L時，隨著質量濃度的增加，鱗莖平均直徑、直徑增大倍數及平均新增鱗莖數均明顯下降，葉片數目減少，根系長勢較弱。說明低濃度的6-BA更有利于鱗莖的形成、膨大、生根及試管苗生長，而6-BA濃度過高則抑制鱗莖的形成和膨大，也不利于試管苗生長。因此，6-BA濃度為0.1 mg/L時最適宜蘭州百合鱗莖的形成與膨大。

2.4? ?培養基狀態對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響

由圖4可知，培養基為半固體時，鱗莖平均直徑最大，為8.476 mm，直徑增大倍數最大，為1.41倍。當培養基為固液和固體時，鱗莖平均直徑分別為8.383 mm和8.461 mm，直徑增大倍數分別為1.19倍和1.23倍，均顯著低于半固體培養基。新增鱗莖數以固體培養基最多，為5.70個。液體培養基對鱗莖的形成和膨大均無促進作用，可能由于鱗莖長期處于液體狀態下缺氧導致死亡。綜合考慮，半固體培養基更適用于蘭州百合鱗莖的形成和膨大。

2.5? ?蔗糖對蘭州百合小鱗莖膨大的影響

由圖5可看出，蔗糖濃度不同，對鱗莖平均直徑、新增鱗莖數的影響均有顯著性差異。隨著蔗糖濃度的增加，鱗莖的平均直徑、直徑增大倍數、新增鱗莖數均呈增加后減少的趨勢。當蔗糖濃度30、60 g/L時，試管苗長勢好，葉多濃綠，但鱗莖的形成和膨大效果不佳。當蔗糖濃度90 g/L時，新增鱗莖數最多，為8.17個。當蔗糖濃度120 g/L時，鱗莖的直徑和增大倍數均達到最大，鱗莖的直徑為9.912 mm，增大了1.63倍，葉片很少，大部分的營養都用于鱗莖的膨大。當蔗糖濃度為150 g/L時，基本無葉片，根系細弱，新增鱗莖數、鱗莖平均直徑及直徑增大倍數明顯減少。說明蔗糖濃度為90 g/L時有利于蘭州百合鱗莖的誘導形成;蔗糖濃度為120 g/L時，更有利于蘭州百合鱗莖的膨大。從成本考慮，在生產中蔗糖濃度以90 g/L為宜。

2.6? ? 2，4-D對蘭州百合組培小鱗莖誘導及膨大的影響

隨著2，4-D濃度的增加，鱗莖平均直徑、直徑增大倍數及新增鱗莖數均呈先增加后減少的趨勢，且各處理間均有顯著性差異（圖6）。當2，4-D濃度低于0.02 mg/L時，葉片少，葉色黃綠，鱗莖的膨大效果不佳。當2，4-D濃度為0.02、0.03 mg/L時，試管苗的長勢均良好。其中，當濃度為0.02 mg/L時，鱗莖平均直徑最大，為9.396 mm，新增鱗莖數最多，為6.31個。當濃度為0.03 mg/L時，直徑增大倍數達最大（1.65倍）;鱗莖平均直徑和新增鱗莖數均低于添加 0.02 mg/L 2，4-D的培養基。當2，4-D濃度為0.04 mg/L時，鱗莖平均直徑、直徑增大倍數和新增鱗莖數明顯減少，葉片呈淡黃綠色，苗長勢弱。說明適當加入2，4-D有利于百合鱗莖的形成和膨大，較低濃度和較高濃度都不利于百合的誘導形成和膨大。綜合考慮，2，4-D濃度為0.02 mg/L時適宜蘭州百合鱗莖的形成和膨大。

3? ?小結與討論

對影響蘭州百合小鱗莖形成及膨大的多個單因素進行研究，以明確大量元素、NAA、6-BA、蔗糖、2，4-D濃度及培養基狀態，促進百合試管鱗莖新增鱗莖數的增加和鱗莖平均直徑膨大。結果表明，高濃度的大量元素有利于鱗莖的膨大，而不利于鱗莖的誘導。大量元素濃度2MS時鱗莖平均直徑最大，但新增鱗莖數下降到4.56個。NAA濃度為0.2 mg/L時新增鱗莖數最多且鱗莖平均直徑最大。6-BA濃度為0.1 mg/L時最有利于鱗莖的形成和膨大，新增鱗莖數5.25個，鱗莖平均直徑10.642 mm。固體培養基對鱗莖的形成效果明顯，而半固體更有利于鱗莖的膨大。蔗糖濃度為90 g/L時新增鱗莖數最多，蔗糖濃度為120 g/L時鱗莖平均直徑最大。2，4-D濃度為0.02 mg/L處理對鱗莖的形成和膨大效果更好。

高濃度的大量元素對蘭州百合鱗莖的膨大效果好，但對百合鱗莖的誘導效果不佳。當大量元素2MS時形成的鱗莖最大，而新增鱗莖數減少，這與張潔等[11 ]對百合鱗莖的研究結果相似。適當的激素濃度可以促進百合鱗莖的形成和膨大。研究表明，最適宜蘭州百合鱗莖形成和膨大的6-BA和NAA濃度分別為0.1 mg/L和0.2 mg/L。張延龍等[14 ]研究發現，當NAA濃度為0.5 mg/L時，東方百合鱗莖的直徑和鮮重最大，當大于0.5 mg/L時，鱗莖的直徑和鮮重均有所下降，可見，較低濃度的NAA和6-BA更有利于百合鱗莖的形成和膨大，而植物種類和品種不同，其適宜的濃度也有所差異。不同的培養基狀態對蘭州百合鱗莖的形成和膨大的影響也有所不同。研究結果顯示，半固體培養基狀態下，鱗莖膨大效果最好。在液體培養基中蘭州百合鱗莖處于完全不生長狀態。這一結果與張潔等[11 ]對東方百合試管鱗莖的形成和膨大的研究及Niim i等 [14 ]對紅點百合在液體培養基中前8～12周的亞培養對小鱗莖的膨大發育的研究結果不盡相同，可能是百合品種不同或因本試驗中操作不當引起的，具體原因有待進一步研究。蔗糖濃度對百合鱗莖的形成、直徑和鮮重有著直接的影響。當蔗糖濃度為120 g/L時，鱗莖平均直徑最大;但當蔗糖濃度高達150 g/L時，又會抑制鱗莖的膨大和形成。這與張延龍[15 ]、王家福等[16 ] 、裴懷弟[13 ]對百合鱗莖的研究基本一致，適當的蔗糖濃度有利于百合鱗莖的形成和膨大。2，4-D作為一種植物生長調節劑，對百合鱗莖的形成及直徑大小有著一定的影響。本試驗結果表明，當培養基中添加2，4-D濃度為0.02 mg/L時，對蘭州百合鱗莖的直徑膨大及新增鱗莖效果最好，當其濃度大于0.02 mg/L時，鱗莖的直徑和新增鱗莖數明顯下降，可見適宜的2，4-D濃度對百合鱗莖形成和膨大有良好的促進作用。本文僅對影響蘭州百合組培小鱗莖形成誘導及膨大的6個單因素進行了研究，對綜合優化的6個因素組合培養基下鱗莖膨大的效果尚待研究。

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收稿日期：2021 - 12 - 28;修訂日期：2022 - 02 - 26

基金項目：蘭州市人才創新創業項目（2020-RC-144）。

作者簡介：牛慧婷（1991 — ），女，甘肅永登人，助理農藝師，研究方向為農產品貯藏與加工。Email：1017943093@qq.com。

通信作者：楊道蘭（1970 — ），女，甘肅皋蘭人，高級農藝師，主要研究方向為蔬菜育種。Email：875516380@qq.com。