“花魔芋”顶芽组织培养快繁技术研究

李晓亮 杨进成 马文彬 张钟 邓成忠 张玉荣 左丽娟 胡新洲 廖凯 段永华

摘要 [目的]通过器官发生直接途径再生植株的方式，研究建立完善的“花魔芋”组织培养快繁技术体系。[方法]以“花魔芋”球茎的顶芽为外植体，研究不同的灭菌方法、培养基、继代周期等因素对“花魔芋”组织培养的影响。[结果]适合“花魔芋”顶芽灭菌的方法是0.20% HgCl 2灭菌10～15 min;适合初代培养的培养基是MS+6-BA 1.0～3.0 mg/L+NAA 0.2～0.5 mg/L;适合增殖培养的培养基是MS+6-BA 1.0～2.0 mg/L+NAA 0.1～0.2 mg/L;适合生根培养的培养基是1/2MS + NAA（或IBA） 0.1～0.2 mg/L+活性炭0.1%。[结论]得出了一套完善的“花魔芋”组织培养快繁技术体系，能育出有较高素质的“花魔芋”种苗，可以推广应用于“花魔芋”的工厂化育苗，同时也为其他品种的魔芋组织培养快繁技术研究提供参考。

关键词 花魔芋;球茎;顶芽;组织培养;快速繁殖;培养基

中图分类号 S 632.3  文獻标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）16-0123-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.16.033   开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Rapid Propagation Technology in Tissue Culture of Apical Buds from  Amorphophallus konjac

LI Xiao-liang，YANG Jin-cheng，MA Wen-bin et al （Yuxi Academy of Agricultural Sciences，Yuxi，Yunnan 653100）

Abstract [Objective] To study and further establish a perfect technology system of rapid propagation in tissue culture of  Amorphophallus konjac， by means of direct organogenesis and plant regeneration.[Method] Apical buds sprouting from the corms of  Amorphophallus konjac  were used as explants，and effects of different sterilization method，medium and subculture cycle on tissue culture of  Amorphophallus konjac  were studied.[Result]The results showed that the suitable explants sterilization method was treatment 10-15  min by 0.20% HgCl 2，suitable primary culture medium was MS+6-BA1.0-3.0mg/L+NAA0.2-0.5mg/L，suitable proliferation medium was MS+6-BA 1.0-2.0 mg/L+NAA 0.1-0.2 mg/L，and suitable rooting medium was 1/2MS+NAA（or IBA） 0.1-0.2mg/L+activated carbon 0.1%.[Conclusion]The technology system was acquired in this study，which can produce high quality seedling，promote and apply in the factory seedling production of  Amorphophallus konjac， and also provide important reference for study on tissue culture technology of other varieties in  Amorphophallus konjac.

Key words  Amorphophallus konjac; Corm;Apical bud;Tissue culture;Rapid propagation;Medium

魔芋，又名磨芋或蒟蒻，是天南星科（Araceae）魔芋属 （Amorphophallus  Blume）的总称，栽培学上归属于薯芋类作物。魔芋属于多年生宿根草本植物，在我国有2 000余年的栽培历史。魔芋是一种具有较高价值的经济作物，含有丰富的具有独特理化特性的葡甘聚糖，对高血脂、高胆固醇、糖尿病、肥胖病、便秘症等具有防治作用，在食品及食品添加剂上有广泛的应用价值，是化妆品、纺织业印花糊料、建筑业涂料、食用膜、地膜中的绿色无污染原料，在钻探中作护壁剂、压裂剂等效果更佳，具有广阔的开发前景[1]。正因如此，魔芋在各地被广泛种植。

魔芋的常规繁殖主要是采用块茎进行无性繁殖，但存在着用种量大、繁殖系数低、生产成本高、生产周期长、种性易退化等问题，制约着魔芋产业的发展[1-2]。为解决这些问题，目前最有效的技术措施是植物组织培养技术。

花魔芋 （Amorphophallus konjac） 是魔芋属的代表种[1]，是我国分布最广、栽培最多的魔芋种类[3]。目前，国内已有较多关于“花魔芋”的组织培养技术研究报道[4-12]，但这些报道的绝大部分是通过器官发生间接途径再生植株的方式[4-10]，而这种方式因经愈伤组织成苗会出现遗传不稳定的现象，表现为生长习性、熟性、发育特性和抗性发生变异[13]，虽有少许关于“花魔芋”通过器官发生直接途径再生植株的研究报道[11-12]，但其存在试验处理较少、研究内容简单、不涉及种苗素质等，技术体系尚不成熟[2]。鉴于此，笔者开展“花魔芋”的组织培养快繁技术研究，旨在建立一套完善且能高效繁育优质种苗的“花魔芋”组织培养快繁技术体系，从而促进魔芋产业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料 采用“花魔芋”球茎的顶芽为供试材料。选择经通风阴干后的生长健壮、无病虫害、作生产用种（单个重量70.34～162.63 g）、高1.4～1.6 cm顶芽的“花魔芋”球茎。

1.2 外植体灭菌 从魔芋球茎上端凹陷处的顶芽基部切取顶芽，沿顶芽基部四周切除根部分，剥离顶芽的一层鳞片叶苞。先用流水冲洗顶芽0.5 min，然后用洗洁精水溶液浸泡顶芽2.5 min，再流水冲洗顶芽0.5 min，最后在超净工作台上先用75%乙醇浸泡消毒顶芽30 s后，进行顶芽灭菌处理。

1.3 培养方法 初代培养：将灭菌好的顶芽接种入不同初代培养基中培养30～50 d。增殖培养：    将培养出的新芽接种入不同增殖培养基中30～40 d。生根培养：将个体形态良好、生长健壮的单个芽接种入不同生根培养基中培养25～30 d。培养条件：培养室的温度、相对湿度分别控制在（25±2） ℃、30%～40%，光照强度2 000～3 000 lx，光照时间12 h/d。

1.4 数据统计 细菌污染率（%）=细菌污染的瓶数/接种瓶的总数×100;死亡率（%）=死亡的瓶数/接种瓶的总数×100;增殖系数=新生的芽个数/接种的芽个数;褐变率（%）=褐变的瓶数/接种瓶的总数×100;生根率（%）=生根的植株数/植株总数×100。采用Excel 2003和SPSS 16.0统计软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 外植体灭菌  由表1可知，不同灭菌方法对“花魔芋”顶芽灭菌效果的差异明显：用0.20% HgCl 2灭菌魔芋顶芽，随着灭菌时间的延长，细菌污染率逐渐降低，而死亡率却逐渐增加。当灭菌时间为10～15 min时，细菌污染率为16.25%～17.81%，死亡率为1.25%～6.19%，分别高于或低于灭菌时间为20～25 min时的值（ P <0.05）。综合权衡考虑灭菌时间对“花魔芋”顶芽的细菌污染率和死亡率的影响，得出适合“花魔芋”顶芽灭菌方法为0.20% HgCl 2灭菌10～15 min。

2.2 初代培养 “花魔芋”顶芽接种入6种处理的初代培养基后，培养的过程中仅有12.45%的顶芽保持绿色状态，其余绝大部分都褐化，但均能诱导腋芽的分化。6种处理的培养基诱导顶芽分化出腋芽的量为2.33～4.00个，处理间的腋芽分化量差异不显著 （P >0.05），各处理间的腋芽形态较好、健壮（表2）。因此，适合“花魔芋”顶芽初代培养的培养基是MS+6-BA 1.0～3.0 mg/L+NAA 0.2～0.5 mg/L。

2.3 增殖培养

由表3可知，不同培养基对“花魔芋”增殖培养的影响差异明显，6种处理的培养基均能促进“花魔芋”芽的增殖发生，增殖系数为2.73～4.17，且芽（芽丛）的生长势较好、健壮;在同一浓度的6-BA条件下，随着NAA浓度的增加，“花魔芋”芽的增殖系数增大（ P <0.05）。因此，适合“花魔芋”增殖培养的培养基MS+6-BA 1.0～2.0 mg/L+NAA 0.10～0.20 mg/L。

從图1可见，“花魔芋”的芽在继代增殖培养过程中，会发生褐变，随着继代周期的增加，褐变率呈现出逐渐降低直至为0的趋势，在第1～3代，褐变现象严重，褐变率为40.38%～92.83%，第6代起，褐变率为0。

2.4 生根培养 由表4可知，“花魔芋”的芽接种入9种处理的培养基中培养，所有植株均能生根，说明“花魔芋”较易生根;各处理间的株高（3.43～3.77 cm）、生根量（4.13～5.00条）、根长（2.90～3.53 cm）差异不显著 （P >0.05）;有些处理间的根粗差异 （P <0.05），培养基中NAA或（和）IBA浓度高的处理对应的根粗明显大于浓度低的根粗;处理间根的发生情况差异明显，随着NAA或（和）IBA浓度的逐渐升高，植株基部由无愈伤组逐渐增加到较多的愈伤组织，当NAA或IBA浓度为0.1～0.2 mg/L时，根从植株基部发出，根系发育良好，植株基部无愈伤组织;各处理间的植株生长势无差异，植株的生长势均较好、健壮。因此，综合分析不同处理对“花魔芋”生根培养的影响，得出适合“花魔芋”生根培养的培养基为1/2MS + NAA（或IBA）0.1～0.2  mg/L+活性炭0.1%。

3 结论与讨论

（1）该研究筛选出了适合“花魔芋”顶芽灭菌的方法，细菌污染率较低，仅16.25%～17.81%，说明“花魔芋”顶芽较易灭菌，这与杨芩等[14]的研究结果一致。

王玲等[10]研究指出，1.0 mg/L 6-BA和NAA配合使用，当NAA浓度为0.5～1.0 mg/L 时，“花魔芋”顶芽生长点的愈伤组织诱导率高达80%左右。谢庆华等[11]研究表明，1.0 mg/L 6-BA和NAA配合使用，NAA浓度为0.1 mg/L时，能较好地诱导“花魔芋”的主芽生长及侧芽的分化。胡悦等[12]研究发现，2.4 mg/L 6-BA和NAA配合使用，NAA浓度为0.1 mg/L时，能较好地诱导“花魔芋”顶芽的腋芽分化。在该研究中，1.0～3.0 mg/L 6-BA和NAA配合使用，当NAA浓度为0.2～0.5  mg/L时，能很好地诱导“花魔芋”顶芽的腋芽分化。由此说明，在配合1.0～3.0 mg/L 6-BA使用时，NAA的浓度大小是决定“花魔芋”顶芽分化的关键性因子，其较高浓度（>0.5  mg/L）时分化成愈伤组织，而低浓度（<0.5  mg/L）时则分化成芽。

谢庆华等[11]研究没有单独涉及“花魔芋”芽的增殖培养。胡悦等[12]的研究中，“花魔芋”芽的增殖是使用初代培养基MS+6-BA 2.4 mg/L+NAA 0.1 mg/L，增殖系数为3.58。该研究基于“花魔芋”芽在增殖培养中的生长势，筛选出6-BA、NAA浓度范围更宽的增殖培养基，增殖系数为3.47～4.17。

（2）

褐变现象是魔芋初代培养中的重要问题[13，15]。该研究表明，褐变现象不仅发生在“花魔芋”的初代培养中（褐变率占87.55%），也明显存在于继代增殖培养中，特别是第1～3代，在第6代后褐变现象才消失。这说明褐变现象在“花魔芋”组织培养中发生比较严重。同时，从其可获得启示，在“花魔芋”继代增殖培养过程中，可通过调配激素浓度降低芽的增殖、增加继代周期以降低褐化的技术手段，从而获得无褐化、高质量的芽，这对于“花魔芋”的组织培养工厂化育苗具有重要的指导意义。

（3）

魔芋苗在MS+NAA 0～0.5 mg/L生根培养基上都能生根，但有一定差异[15]。陈国爱[6]研究表明，“花魔芋”不定芽在1/2MS+NAA 1.0 mg/L培养基上的生根率为80.0%。鲁红学等[8]研究指出，“花魔芋”芽在MS+NAA 0.5 mg/L和1/2MS+NAA 0.5 mg/L上的生根率均在78%以上。郭政宏等[9]研究指出，“花魔芋”不定芽在MS+NAA 0.5 mg/L上的生根率可达94%。在上述生根培养的研究报道中，未涉及魔芋种苗素质和生根特点。而在该研究中，9种生根培养基均能促使“花魔芋”芽的生根率达100%，说明“花魔芋”较易生根，这与秦廷豪等[7]的观点一致。另一方面，尽管“花魔芋”生根容易，但根发生却有较大差异，因此，基于生根培养中“花魔芋”的株高、生根量、根长、根粗、根的发生、植株生长势6个“种苗素质”指标筛选出了能育出优质种苗适合“花魔芋”生根培养基。

（4）

该研究通过器官发生直接途径再生植株的方式，研究建立了“花魔芋”组织培养快繁技术体系，能繁育出优质的“花魔芋”种苗，可以推广应用于“花魔芋”的工厂化育苗，同时也为其他品种的魔芋组织培养快繁技术研究提供参考。

参考文献

[1] 刘佩瑛.魔芋学[M].北京：中国农业出版社，2004：1-10，212.

[2] 宋志红，吴金平，曾祥国，等.魔芋组织培养快繁技术研究进展[J].安徽农学通报，2008，14（20）：57-59，90.

[3] 谢春梅，赵庆云，杨艳，等.云南花魔芋優良品种比较试验[J].长江蔬菜，2010（16）：33-35.

[4] 廖倩，胡尚连，曹颖，等.北川花魔芋愈伤组织与试管微球茎离体诱导研究[J].种子，2016，35（5）：87-90.

[5] 刘荣鹏，龙应霞，刘洋，等.贵州花魔芋的组织培养及植株再生体系[J].贵州农业科学，2012，40（7）：42-47.

[6] 陈国爱.花魔芋根状茎组培配方优化研究[J].蔬菜，2016（11）：19-21.

[7] 秦廷豪，李晓梅，张军，等.花魔芋离体再生体系的建立[J].湖北农业科学，2015，54（23）：6054-6057，6078.

[8] 鲁红学，胡桂香，周燚，等.花魔芋组织培养初步研究[J].长江大学学报（自科版），2005，2（5）：52-54.

[9] 郭政宏，乐超银，王健，等.花魔芋组织培养的研究[J].安徽农业科学，2009，37（25）：11867-11868.

[10] 王玲，李勇军，房亚南，等.魔芋组织培养的一步成苗技术研究[J].西南农业学报，2004，17（5）：636-638.

[11] 谢庆华，吴毅歆，谢世清，等.花魔芋不同外植体分化及生根条件研究[J].云南农业大学学报，2004，19（6）：696-699.

[12] 胡悦，冉兴宇，张兴国，等.魔芋组培快繁的影响因素[J].中国蔬菜，2012（8）：75-79.

[13] 崔继梅，梁艳丽，谢世清.魔芋组培快繁中常见的几个问题及对策[J].云南农业大学学报，2008，23（1）：96-98，117.

[14] 杨芩，杨艳，杨睿，等.外植体类型及取材时期对花魔芋组织培养效果的影响[J].现代园艺，2016（20）：8-10.

[15] 林蓉，谢春梅，谢世清.优质魔芋组培快繁技术研究进展[J].中国农学通报，2005，21（1）：153-155.