紅薯的器官來源及高產機理

摘要：在觀測實生苗發育的過程中發現，紅薯并不是由胚根的膨大發育形成的，而是由下胚軸的膨大發育而成。對紅薯的發育形成，特別是對不同器官與紅薯形成的關系進行系統地栽植試驗和觀測研究，進一步證實紅薯只有通過種薯營養苗的栽培，才能獲得高產機理。

關鍵詞：紅薯;器官;高產機理

中圖分類號： S531 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號： ? 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.026

紅薯（Ipomoea batatas （L.）Lam）是旋花科（Convolvulaceae）甘薯屬（lpomoeaL.）的一個重要栽培種，又名白薯、番薯、紅苕、地瓜等，為蔓生性草本植物。原產熱帶美洲中部，明朝萬歷年間由東南亞傳入我國。研究表明[1]，紅薯和紅薯葉能夠降低血壓、降血糖、降低心血管疾病的發病率，提高人體抗病能力及免疫能力，這些功效都與紅薯及紅薯莖葉中含有豐富的黃酮類化合物有關。所以，在我國不僅各地廣泛栽培，而且近年來一些家庭在花盆中也開始栽植紅薯。本文通過在花盆中種植紅薯，觀測實生苗發育的過程中發現，紅薯并不是由胚根的膨大發育形成，而是由于下胚軸的膨大發育形成的。在此基礎上，進一步對紅薯的發育形成，特別是對不同器官與紅薯形成的關系進行了系統地栽植試驗和觀測研究，證實目前一些教科書中把紅薯稱為塊根的觀點是錯誤的[2]，并驗證了紅薯只有通過種薯營養苗的栽培，才能獲得高產的道理。

1 材料和方法

1.1實驗材料

實驗所用紅薯的種子和種薯，均系2015年10月中旬采于陜西省蒲城縣蘇坊鎮郭廉村村民紅薯田中。

1.2 實驗方法

種植試驗在室內進行，過程是把采來的種子直接種植于兩種不同土壤的花盆中，其中之一為細沙與黃土混合的普通土，另一種為很松散的枯枝落葉土。隨著種子萌發和幼苗發育進程，不間斷地進行動態跟蹤觀測，并依據發育情況利用MICROTEK ScanMaker4900掃描儀進行實物掃描記錄。

栽培試驗是把實生苗發育中的胚芽和子葉芽（長到3cm以上）分別切下，水培至其下端生出不定根，然后扦插到花盆中培養。同時，把來源于種薯的營養芽進行對照栽培。同樣，伴隨著植株的發育進程，也不間斷地進行動態跟蹤觀測，并依據發育情況利用MICROTEK ScanMaker4900掃描儀進行實物掃描記錄。

2 研究結果

2.1 土壤對紅薯種子的發芽影響

萌發試驗表明，兩種土壤對紅薯種子的發芽影響不大，在種植7～9天后少數種子就開始發芽、子葉展開（見圖4）;通常在13～15天后第1片真葉開始出現，以后，每隔7～10天增加1片真葉（見圖5）。但是，不同紅薯種子發芽的潛伏期其差異非常懸殊，有的7天后即可發芽，有的在種植8～9個月甚至1年以后還可以出土發芽。

2.2 紅薯子葉芽的發育

紅薯子葉芽（見圖13和圖17）的發育相對較晚，一般在種植25天以后在放大鏡下才可以看到幼小的子葉芽開始發育，而且其生長速度也明顯慢得多，在種植140天以后其子葉芽才分化出第一片真葉;而在胚芽發育所形成的藤蔓上已經生長10多片葉子。

2.3 紅薯幼苗下胚軸的發育

紅薯幼苗的下胚軸非常發育，特別是在地面以下的部分，不僅長度可以隨著種植的深淺會發生變化，側面可以長出不定根（如圖6）;而且，其下胚軸的下部分會逐漸變紅色并膨大形成紅薯，有一株實生苗在165天以后紅薯已達4×2.3厘米（圖6～7）。另外，在該紅薯底部的側面還分化出3條明顯比較粗而紅色的根狀物，其中最粗的一條已經發育成長線形的紅薯（圖7～8）。兩種不同土壤所形成的紅薯在形態上略有差異，通常是生長于枯枝落葉土中的植株所形成的紅薯似更狹長一些。

2.4 主根的形成

從圖7、圖12和圖14中可以看到，在實生苗形成的紅薯底部的最中央都有一條白色的根，從位置看顯然它是由胚根發育所形成的，是真正的主根。

2.5子葉芽移植后的生長發育

圖10和圖11是在實生苗的子葉芽開始發育時，把植株挖出來再深栽，以觀測子葉芽在土壤中可否轉化發育形成紅薯。結果表明，當子葉芽被埋入土中以后其生長發育明顯受到抑制，但不會膨大形成紅薯。

2.6 子葉芽和胚芽的扦插苗的觀察

圖16、圖18、圖19和圖20分別是子葉芽和胚芽的扦插苗，從圖中可以明顯看到子葉芽和胚芽扦插苗的基部僅生出了多數白色的纖維狀根，既沒有變紅變粗，也沒有發育形成紅薯。

2.7 紅薯的形成部位

圖21和圖22分別是實生苗下胚軸的扦插苗和種薯營養芽扦插苗發育所形成的植株，其不僅發育了良好的根系，還形成了數量和大小不等的紅薯。

3 結論

紅薯實生苗的發育，以及子葉芽苗、胚芽苗、下胚軸苗和種薯營養苗的扦插栽培充分顯示出：只有其實生苗的下胚軸和下胚軸的扦插苗可以膨大發育形成紅薯;而其子葉芽扦插苗和胚芽扦插苗，在地下只能發育形成白色的纖維狀根，卻不能膨大發育形成紅薯。另外，由胚根發育所形成的根系是明顯退化的，除了有少數細弱的側根外，也不能膨大發育形成紅薯。

種植試驗不僅論證了紅薯是由下胚軸膨大發育而形成的，也詮釋了紅薯表面為什么沒有像土豆一樣的芽眼，那是因為下胚軸既沒有節和節間，也就沒有芽的痕跡。事實還表明了另外一個問題，那就是下胚軸和莖（包括胚芽和子葉芽發育所形成的）雖然都是軸性器官，其不同除了莖上有節、節間和芽的痕跡而胚軸上沒有以外，還表明胚軸與莖在遺傳方面已經發生分化，而且還存在質的差異。

種植和栽培試驗，既論證了紅薯器官的發生，也說明了農業上通常采用薯塊營養苗栽培紅薯的方法是非常科學的，還表明了只有采用薯塊營養苗栽培紅薯，才能獲得高產的機理所在。

參考文獻

[1]李俊玲.紅薯莖葉功能性成分分析及其飲料的研制[D].楊凌：西北農林科技大學食品科學與工程學院，2008.

[2]賀學禮.植物學[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者簡介：李怡彬，學生，研究方向：植物器官發育。