魔芋繁殖技术研究进展

黄作喜 刘茹芸

摘 要：魔芋产品富含纤维素，能预防多种疾病，是人们喜爱的保健食品。我国魔芋栽培历史悠久，但大面积栽培和规模化繁殖的历史短，生产中尚存在各种技术问题。目前有关魔芋繁殖技术的研究主要集中在传统无性繁殖，针对种子繁殖与育种、组培繁殖的报道较少。该文概述了魔芋的种子繁殖及育种、组培繁殖及其他无性繁殖技术的研究现状，展望了魔芋繁殖技术研究的发展方向，以期为魔芋的规模化繁殖提供参考。

关键词：魔芋;种子繁殖;组培繁殖;无性繁殖

中图分类号 S632.3;S503.5  文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）19-0034-04

魔芋（Amorphophalms konjac K. Koch），又名蒟蒻，属天南星科魔芋属多年生宿根草本植物。魔芋富含植物纤维素，可以促进肠道蠕动，能一定程度减少肠道疾病的发生，预防和治疗便秘;具有减肥塑身、治疗糖尿病等作用[1];能预防冠心病、脂肪肝和肠癌;还可抗衰老、补钙补硒，预防面疮、黑斑雀斑、老人斑等。魔芋是唯一大量含有葡甘聚糖的重要经济作物[2]，其葡甘聚糖具有优越的保健价值，鉴于目前人们对于减肥、减脂需求的日益增长，故魔芋目前的市场潜力巨大。据统计，我国现有人口14亿，按每人年食用0.5kg精粉计，每年需魔芋精粉70万t[1]，供、需缺口较大。目前，魔芋种植和加工已成为我国重点开发的生物资源产业之一，规模化种植已呈蓬勃发展之势。但因延续至今的分株、切块繁殖导致种性退化严重以及大面积种植过程中的病害严重，导致魔芋产量大幅下降或绝产，而提供带病率低的优质种芋是其重要的解决途径之一。为此，本文概述了魔芋的种子繁殖及育种、组培繁殖及其他常见无性繁殖技术的研究现状，提出了魔芋繁殖技术的重点发展方向，以期为魔芋的规模化繁殖提供参考，推动魔芋产业化发展。

1 魔芋生物学特征和生长习性

1.1 生物学特征 魔芋为天南星科的草本植物，其地下部分有变态短缩的块茎作为贮藏器官，以及从上端发出的根状茎和须根、弦状根。根内无微管形成层和木栓形成层，所以不能加粗生长，只能保持恒定大小[3]。地上部分的叶柄垂直于地面生长，叶片着生于叶柄水平生长，叶片一般单一，有2种类型，即大型复叶和变态鳞片叶，但有研究表明有的魔芋能产生2片叶子[4]。花为佛焰花，佛焰苞包裹其中的肉穗花序，雄蕊、雌蕊均高度退化。魔芋的生长周期一般为150～180d[5]。其属种类繁多，同一地域不同种的魔芋开花时间可能相差2～3个月，花期也不同。刘二喜[6]通过为期4年的研究发现，花魔芋的花期较短且集中，为6～10d;白魔芋花期同样较短，为8～10d;西盟魔芋的花期长且分散，为16～44d。魔芋的传粉方式为虫媒花，异化授粉，一般授粉完成后佛焰苞枯萎凋谢，雌花发育为浆果，果实一般为红、橘色，也有少数种类的果实呈蓝、白、米色[2]。

1.2 生长习性 一般认为，魔芋属植物共163种，大部分分布于热带和亚热带，西至西非，东至波利尼西亚，南至印度尼西亚（该地位于赤道线上，为热带雨林气候），北至中国的陕西、宁夏和甘肃南部的季风影响区[7]。魔芋喜温暖湿润的环境，生长期长达半年之久，适宜温度为20～30℃，25℃为其最适温度，80%～90%的空气相对湿度最适宜[7]，忌太阳直晒、暴晒。由于其根内薄壁细胞之间的通气间隙不够发达，因此魔芋根切忌渍水，根系不够发达，不耐干旱，需勤浇水，再生能力弱，栽培中需细心养护[8]。由于魔芋富含葡甘聚糖，因此易感软腐病、白绢病等病症。研究发现，适宜软腐病、白绢病等病菌的环境条件同时也是适宜魔芋生长的环境条件，因此对于这几种病害只能抑制，无法根治[9]。

2 魔芋的种子繁殖与育种

魔芋的繁殖一般采用无性繁殖，但由于其常年的无性营养繁殖，导致其种性退化、病害加重和产量下降，甚至整片绝收。目前魔芋原材料市场需求量大，无性繁殖暴露出的缺点亟需解决。而种子繁殖具有天然脱毒、长势快、繁殖率高等优点，能很好地解决魔芋种性退化、易感病害等问题[10]。

2.1 种子繁殖 种芋应选择膨大且长的块茎，其顶芽一般为花芽，才有可能开花结实和收获魔芋种子[11]。由于魔芋為虫媒花，雌蕊和雄蕊的成熟时期不同，因此要保证得到种子，就必须保证一定数量的生物种群和良好稳定的生长环境，或者进行人工授粉[12]。在3月份，选择适宜当地气候的健康、叶绿、枝干粗壮的种芋，于播种前用50%甲基托布津可湿粉剂等浸泡消毒处理，晒种1～2d，提高发芽力;选择通风透光以及肥力适宜的土壤进行宽窄行种植;严格田间管理，如在生长期距离植株根部7cm施肥、病虫害防治等;在花期08：00—10：00通过摇动雄蕊花序的方式人工授粉2～3次;收获的种子经认真搓洗晾干后，置于地窖储存[13]。

2.2 杂交育种 目前，魔芋大田种植过程中的软腐病、叶枯病、病毒病等病害发生严重，而现在尚无抗病品种的推广应用，只能依靠化学防治，其防治效果有限，且会对环境造成污染。通过杂交育种，能够培育出抗病新品种，从源头上控制魔芋病害，进而提高产量和品质。魔芋品种及类型繁多，存在染色体数目差异的问题[14]，因此杂交前要进行前期筛查，包括生物学特性与生殖生物学特性、种群差异及遗传背景分析等，在掌握魔芋亲本的亲缘关系基础上开展育种。不同魔芋的花期不同，如何解决植株花期时间跨度是目前魔芋杂交育种的技术难关。李勇军等[15]发现在（24±2）℃干燥条件下魔芋花粉在3d内失活，在4℃干燥条件下花粉活力可保持100d，在-20℃干燥条件下花粉活力保持时间长达300d。赵青华等[16]发现，在早上08：00采集花粉，花粉的初始活力最大，加入硅胶干燥剂会使花粉活力急速下降。所以，低温保存魔芋花粉是解决魔芋育种中花期不遇问题的重要方法之一。借鉴其他作物杂交育种的经验，可将魔芋父本、母本分期播种，以解决雄蕊、雌蕊成熟不同步的问题，从而顺利授粉、结实;或者可以用赤霉素、生长素等激素浸泡魔芋球茎或喷洒花芽，使父本或母本提前开花，也能解决花期不遇的问题，但尚未见相关研究报道。杨朝柱等[17]以湖北本地花魔芋为母本，以云南永善白魔芋为父本，杂交后选育出的良种“鄂魔芋1号”产量相比对照“清江花魔芋”高出21.4%，繁殖系数为其5倍，质量增加了6.5倍，且抗软腐病、灰霉病、干腐病，但易感白绢病。目前，对于魔芋杂交育种的研究还有待发展，相关技术研究的成果报道较少，尚在起步阶段。