魔芋组培快繁的影响因素

胡 悦 冉兴宇 张兴国 苏承刚

（西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆 400715）

魔芋（Amorphophallusspp.）为天南星科（Araceae）魔芋属多年生草本植物，其地下球茎富含葡甘露聚糖，由于葡甘露聚糖具有良好的粘着性、膨胀性、分散性、悬浮性等理化性质和对人体的医疗保健功能，在食品、医药、建筑、石油钻探等领域被广泛地开发和应用（刘佩瑛 等，1986），因此，魔芋在国内外市场上供不应求。但是魔芋繁殖是以球茎、根状茎为主，需种量大〔一般500～600 kg·（667 m2）-1〕，繁殖速度慢、周期长，繁殖系数低（刘佩瑛 等，1986），不能满足生产用种的需要，已成为魔芋产业化生产中的一大“瓶颈”，阻碍了魔芋产业快速发展。为此，探索魔芋种芋快速繁殖技术已成为魔芋发展中亟待解决的难题。植物组织培养是一种十分有效的的繁殖手段，国内外应用组织培养的方法，在兰花、马铃薯、甘蔗、香蕉、柑桔等经济植物上已实现了大规模生产种苗，并取得了显著的社会效益和经济效益。魔芋组织培养研究已有较多报道：如：张征兰等（1986）、曾朝初等（1997）和郭政宏等（2009）进行了不同魔芋“种”的组织培养，并获得了再生植株。其方法是通过球茎、鳞片、叶柄外植体诱导产生愈伤组织，进而获得再生植株。谢玲玲等（2009）以魔芋茎尖成功培养试管苗，在培养中外植体褐变比较严重，分化成苗的周期长达90 d 左右，加之试管苗移栽到田间形成种芋需要60～90 d。因此，魔芋繁殖未能真正达到快繁的目的。

本试验以万源花魔芋为试验材料，在外植体的筛选和优化魔芋组织培养配方的基础上，建立魔芋高频率芽繁技术，繁殖大量腋芽；同时，利用魔芋腋芽探讨在试管内诱导形成小球茎即试管微型芋的方法，旨在为魔芋种子工厂化生产提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为西南大学培育、四川省品种审定委员会1996年审定的魔芋品种万源花魔芋。

1.2 方法

1.2.1 外植体消毒与接种 以魔芋球茎、顶芽为材料，球茎去皮，顶芽去3 层鳞片，75%乙醇浸泡30 s 后，转入0.1%氯化汞溶液中消毒15 min 左右，再用无菌水浸泡，每次浸泡3 min，漂洗8 次。消毒后的球茎切成0.5 cm×0.5 cm 的小块，而顶芽去鳞片至生长点后切分成两块，分别接种于MS 附加不同浓度BA 和NAA 的培养基中（表1）培养，筛选最适外植体。

1.2.2 腋芽诱导与增殖 利用1.2.1 培养的腋芽为材料，切成带有愈伤组织的单个芽接种于分别含有BA、KT、ZT 与生长素NAA 组合的MS 培养基中（表2），探讨不同激素配比对腋芽分化增殖的影响，筛选腋芽分化适宜培养基。

每组试验3 次重复，基本培养基是MS，另附加蔗糖30 g·L-1、琼脂6.5 g·L-1，pH 5.8；每瓶培养基30 mL，培养基均在121 ℃、0.1 MPa 条件下灭菌25 min。

1.2.3 魔芋试管微型芋诱导 将腋芽接种到不同激素配比和不同蔗糖浓度的MS 培养基中（表3），培养诱导试管微型芋。每组试验3 次重复，琼脂6.5 g·L-1，pH 5.8；每瓶培养基40 mL，均在121 ℃、0.1 MPa 条件下灭菌25 min。在培养30、60、90 d 时分别记载成球数。

培养条件：温度（25±2）℃，光照强度为3 000 lx，每天光照14 h。

1.3 数据处理

愈伤率（%）=产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%

出芽率（%）=产生腋芽的外植体数/接种外植体总数×100%

增殖系数=增殖后每瓶的有效芽数/接种芽总数×100（有效芽≥1 cm）

成球率（%）=基部形成球状芽数/接种芽总数×100%

试验数据采用DPS 统计软件进行方差分析，多重比较采用SSR 法。

2 结果与分析

2.1 不同激素配比对魔芋外植体培养的影响

魔芋顶芽、球茎分别接种于附加不同激素配比的MS 培养基中进行培养，表1 表明：接种后10 d 左右，在切口处均有瘤状突起产生，随着时间的推移，有的外植体愈伤组织开始增多，并布满整个切面；有的外植体表面有2～4 个腋芽产生，但各激素配比之间愈伤率及腋芽出芽率有显著差异。在NAA 为0.6 mg·L-1时，随着BA 浓度（0.6～2.4 mg·L-1）的增加外植体形成的愈伤率降低，说明BA 浓度增加对愈伤组织诱导有抑制作用。MS + BA 0.6 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的愈伤率最高，达99%。从腋芽发生来看，顶芽在各激素组合培养基中都有腋芽产生，其腋芽出芽率在NAA 为0.6 mg·L-1时，随着BA 浓度（0.6～2.4 mg·L-1）的增加而增加，说明提高 BA 浓度有利于腋芽产生。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.6 mg·L-1的腋芽出芽率最高，达到90%，而球茎没有不定芽的分化（图1-A）。因此，选用顶芽作为外植体，能在短时间内获得大量腋芽（图1-B），可以加快腋芽的繁殖速度。

表1 不同激素配比对魔芋外植体培养的影响

图1 魔芋外植体愈伤组织诱导及腋芽产生

2.2 不同激素配比对魔芋腋芽增殖的影响

为筛选出适宜魔芋腋芽萌发的激素组合，将腋芽切成带有愈伤组织的单个的芽，分别接种于含有不同激素组合的MS 培养基中，经过30 d 培养，在芽周围产生腋芽，并形成丛生芽（图2）。试验结果表明（表2）：NAA 分别与BA、KT、ZT 组合对芽分化的影响基本一致；在所有激素组合的培养基中都有腋芽产生，但不同激素组合形成腋芽数量和质量存在差异。NAA 0.1 mg·L-1分别与BA、KT、ZT 组合，腋芽增殖系数随着BA、KT、ZT 浓度升高而增加，超过2.4 mg·L-1时，芽增殖系数降低。因此，激素BA、KT、ZT 过高或者过低都不利于腋芽分化。MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1mg·L-1的增殖系数最高，达到3.58，且显著高于其他组合，为最优腋芽增殖培养基配方。

图2 魔芋腋芽增殖形成的丛生芽

表2 不同激素配比对魔芋腋芽增殖的影响

2.3 不同激素配比及蔗糖浓度对魔芋试管微型芋诱导形成的影响

将1.5 cm 左右的腋芽切成单个芽接种于附加不同激素配比和不同蔗糖浓度的MS 培养基中进行试管微型芋诱导试验，观察结果可知：接种后20 d 在腋芽的基部开始逐渐膨大，40 d 左右基部膨大呈豌豆粒大小的微型芋（图3-A），芽鳞片开始变黄，60 d 基部膨大，有的球茎上长出了1～2 个根状茎（图3-B），芽鳞片变黑枯死，这时成球率达到最高，继续培养没有变化。

图3 魔芋试管芋

试验结果表明（表3）：在相同激素组合情况下，添加不同浓度蔗糖，其试管芋成球率有一定差异，蔗糖浓度为40 g·L-1和70 g·L-1的组合成球率较低，而蔗糖浓度为50 g·L-1和60 g·L-1的组合成球率相对较高，都达到80%左右。从相同蔗糖浓度与不同激素组合之间比较来看：较高激素水平促进腋芽的分化并形成丛生芽，不利于基部膨大，成球率相对较低；而低浓度BA 与NAA 0.1 mg·L-1组合有利于球茎的诱导形成，成球率相对较高。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，达到90.9%，且显著高于其他组合，为试管微型芋诱导的最优培养基配方。

表3 不同激素配比和蔗糖浓度对魔芋试管微型芋诱导的影响

3 结论与讨论

外植体的选择关系到培养周期的长短，在魔芋的组织培养中，选择球茎、鳞片、叶柄为主，很少选择顶芽，原因是前者易获得，后者量少，不易消毒灭菌，但是前者培养分化过程长，一般60～90 d 才能分化形成不定芽。而本试验选择顶芽为材料，接种后30 d 左右就能产生2～4个腋芽。在以后适宜的增殖培养基中，每一个芽培养30 d 增殖3.58 倍，所以，可以快速繁殖大量的腋芽，为魔芋试管微型芋诱导提供材料。

魔芋组织培养中，外源激素种类和不同浓度配比对愈伤组织的诱导、腋芽的萌发起着重要的作用。通过对激素种类、浓度配比的筛选，细胞分裂素BA、KT、ZT 与生长素NAA 不同浓度配比对魔芋愈伤组织诱导和不定芽分化的效果基本相同，在大规模生产应用上，除了考虑激素配比对培养的效果外，还应考虑激素价格因素对生产成本的影响，因此，选择价格便宜的激素BA 与NAA 组合较好。促进腋芽产生的适宜培养基为MS + BA 2.4 mg·L-1+ NAA 0.1 mg·L-1，腋芽培养增殖系数为3.58。

魔芋试管微型芋诱导研究鲜有报道，王玲等（2006）的研究是在分化成苗的基础上进行试管微型芋诱导，培养的周期相对较长，而本试验是以腋芽或不定芽为材料，探讨了不同激素浓度配比和不同蔗糖浓度及培养时间对试管微型芋诱导影响，筛选出试管微型芋诱导形成的培养条件，其培养时间较短。腋芽接种于MS + BA 0.5 mg·L-1+ NAA 0.01 mg·L-1+ 蔗糖50 g·L-1中培养60 d 诱导形成球状微型芋，诱导率达90.9%。

本试验以顶芽为外植体，不经过愈伤组织阶段，直接促进腋芽产生，建立高频率的芽繁体系，利用腋芽不经过生根、炼苗移栽、田间生长等过程，直接在试管内诱导形成微型芋。在整个诱导过程中，缩短魔芋种子培养周期，避免栽培季节的影响，减少生产环节，节省大量的人力物力，降低生产成本，可实现魔芋种子工厂化生产，对于魔芋优良品种快速推广，促进我国魔芋产业化发展，振兴地方经济，提高山区农民收入都具有积极的现实意义。

刘佩瑛，史泉清，陈劲枫．1986．魔芋栽培与加工．重庆：科技文献出版社重庆分社．

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