永康黃姜多倍體制種技術研究

李 玲 李承永 李慶芝 李貴篤

（濟南市農業科學研究院，山東濟南 271100）

永康黃姜是濟南市農業科學研究院引進的食用生姜種質資源之一。該品種品質優，根系少，易采收，適于機械化操作[1]，但是產量低。考慮到該品種經濟性狀良好，產量有可提升的空間，本研究結合生姜的無性繁殖特性和多倍體的巨大性，用化學誘變劑秋水仙堿溶液進行處理，以期在保持原有優良性狀的基礎上，獲得產量更高的多倍體新品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試生姜品種為永康黃姜（自有品種）。所選誘變劑為秋水仙堿溶液。

1.2 原始材料處理

1.2.1 催芽。3月下旬，挑選新鮮、無病蟲、個頭均勻的永康黃姜作試材。洗凈晾曬，消毒滅菌后在智能催芽室催芽，溫度25℃，約14 d，芽長至0.8 cm左右時停止催芽。掰成50 g左右的姜塊，每塊留1個壯芽。

1.2.2 試劑濃度與配制。用去離子水將秋水仙堿配成濃度為 0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的溶液，再分別加入2%二甲基亞砜（DMSO）[2]，其混合液即為處理液。二甲基亞砜能提高植物組織的滲透性，使秋水仙堿溶液更容易進入植物細胞，進而提高染色體的加倍效果。

1.3 誘變劑處理

試驗設6個秋水仙堿溶液濃度處理，分別為0.05%（YKH-1）、0.10%（YKH-2）、0.15%（YKH-3）、0.20%（YKH-4）、0.25%（YKH-5）和 0（清水對照，YKHCK）。準備600塊姜種，每個處理100塊。采用扎孔—裹棉—滴液法處理：將材料擺于平整的實驗臺上，用消毒針頭對準姜芽扎孔，用醫用脫脂棉包裹幼芽，再用移液管將處理液分別滴到脫脂棉上，每芽1 mL，讓藥液持續緩慢滲透。處理完成后，覆蓋薄膜，室溫調至30℃，保持30 h后將溫度降至25℃，再保持30 h。中間每隔20 h補液1次，每芽補0.5mL，共補液2次。處理完畢后，除去脫脂棉，用清水沖洗0.5 h，以去除殘留藥液。準備栽植。

1.4 M1的種植、鑒定及數據統計

處理后，及時播種，順序栽植。行距60 cm，株距25 cm[3]，3次重復，周圍設保護行，常規管理。記錄出苗日期、60%出苗持續時間、出苗數，計算出苗率。收獲時，以對照為基準，仔細鑒別各秋水仙堿溶液處理區別于清水對照的典型性狀，做好記錄。采取“S”取樣法[4]調查苗高、苗數、單株根莖鮮質量等性狀，每重復取10株，取平均值。計算各性狀的抑制率，公式為抑制率（%）=（對照值-處理值）÷對照值×100[5]。 由于M1所表現出的變異多是由藥物造成的生理變異，一般不遺傳，所以M1全部留種，單收單藏，翌年種植。

1.5 M2的種植、鑒定及數據統計

將全部M1單株播種，記為M2，2次重復。M2的每一植株都要和清水對照仔細比對、觀察、鑒定，并根據突變體的性狀表現進行歸類，計算出各種突變類型在各處理中所占比率。收獲時，測量苗高、苗幅、苗數、主莖高、根莖鮮質量等反映產量的相關性狀指標，從中選出有經濟價值的突變株留種，適當淘汰個別不良性狀類型。單收單藏，翌年種植。

1.6 M3的種植、鑒定及數據統計

主要調查各突變類型的遺傳穩定性。將M2中的各個突變類型隨機分布種植，記為M3，2次重復，進一步進行植株鑒定。收獲期，調查各突變類型的穩定性，優中選優，保留特優且能穩定遺傳的突變類型，測定其性狀指標。淘汰掉不能穩定遺傳的類型。

1.7 M4、M5的種植及試驗

將M3的優良單株分別播種，記為M4，進一步選擇優良株。如果各植株的性狀表現相當一致，便可將其優良單株混合播種，記為M5，至此遺傳性狀已穩定，通過進行品比試驗，最后選出優良品種。

2 結果與分析

2.1 M1的表型鑒定

因受秋水仙堿溶液的抑制作用，M1前期生長緩慢，尤其是畸形苗生長勢極弱，出苗后很快死亡。對各處理的出苗數、出苗率、60%出苗持續時間等性狀進行調查，結果見表1、表2。結果表明，不同濃度秋水仙堿溶液處理永康黃姜，對其出苗率、60%出苗持續時間、苗高、苗數、單株根莖鮮質量都有一定的抑制作用。出苗率：處理YKH-1無影響，抑制率為0；處理 YKH-2、YKH-3、YKH-4、YKH-5 均受到不同程度的抑制作用，隨著秋水仙堿溶液濃度的升高抑制作用逐漸增強。60%出苗持續時間：處理YKH-1所受影響最小，僅較處理YKH-CK遲1 d；處理YKH-4受影響最大，較處理YKH-CK遲10 d，抑制率為 40%。 處理 YKH-1、YKH-2、YKH-3、YKH-4表現出隨秋水仙堿溶液濃度增大60%出苗持續時間逐漸推遲的趨勢，但處理YKH-5反而時間提前。苗高：隨著秋水仙堿溶液濃度的增大，抑制作用逐漸增強。苗數：無明顯變化規律，處理YKH-1受抑制作用最小，較處理YKH-CK少0.1個，抑制率為0.67%；處理YKH-2受抑制最大，較處理YKH-CK少2.2個，抑制率達14.67%。單株根莖鮮質量：隨著秋水仙堿溶液濃度的增大，抑制作用逐漸增強，呈現出明顯的規律性，處理YKH-5單株根莖鮮質量抑制率達32.35%。綜上所述，除苗數外，出苗率、60%出苗持續時間、苗高、單株根莖鮮質量等指標基本遵循隨著秋水仙堿溶液濃度的增大抑制作用逐漸增強的規律。

表1 不同處理對M1各性狀的影響

表2 不同處理對M1各性狀的抑制率

2.2 M2的表型鑒定及選擇

M2共出現11種表現類型，分別為旺盛型、寬葉型、葉直立型、葉下披型、徒長型、簇縮型、花葉型（綠白相間）、葉扭曲型、主莖畸形型、多苗型、多根型，11種突變類型在同一處理中所占比例相差很大（表3）。其中：處理YKH-4的突變率最大，為22.4%；其次是處理YKH-3，為21.5%；處理YKH-1最小，僅8.8%。

表3 不同處理M2各突變類型所占比例

旺盛型：株型高大，葉色深，葉片厚，生長勢強。寬葉型：葉片寬、厚，色濃綠，莖粗。葉直立型：葉莖夾角（葉正面與莖形成的角）小于45°，葉色深，株型緊湊，長勢中等。葉下披型：葉莖夾角大于90°，葉色淺綠，葉片寬、薄。徒長型：節間長，莖細高，株型松散，易倒伏。簇縮型：節間短，色深，莖矮壯。花葉型：葉舒展，綠白相間。葉扭曲型：葉深綠，皺、扭曲。主莖畸形型：主莖扭曲。多苗型：苗多，根莖特小，色黃偏紅，木質化程度高，無食用價值。多根型：根多，根莖特小，色深，無價值。

由表4可知，總體來講，旺盛型、寬葉型、葉下披型這3種突變類型的各性狀指標較優，在產量上占據絕對優勢。寬葉型苗數平均11.5個，葉下披型苗數平均13.2個，這一性狀符合生姜在植物學特性分類中的稀苗型[6]。葉直立型、徒長型、簇縮型、花葉型、葉扭曲型、主莖畸形型、多苗型、多根型這8種類型各性狀指標基本上都低于清水對照。因此，旺盛型、寬葉型、葉下披型等3種突變類型較理想。性狀指標極差的多苗型、多根型，因無實際價值被淘汰。

綜合比較表 3、表 4，處理 YKH-3、YKH-4 中，突變率較高的為旺盛型、寬葉型和葉下披型。其中，處理YKH-3寬葉型突變率最高，為14.1%；處理YKH-4葉下披型突變率最高，為13.5%，旺盛型突變率次之，為4.5%。處理YKH-3、YKH-4突變率高且性狀較好，表現比較理想。

表4 M2不同突變類型田間性狀指標

2.3 M3的表型鑒定及選擇

由表5、表6可知，在所有的變異類型中，只有寬葉型、葉下披型、簇縮型這3種類型性狀比較穩定。寬葉型和葉下披型的單株根莖鮮質量明顯較清水對照高，分別較清水對照高31.6%、29.6%；最大葉寬分別達到了3.6、3.4 cm，最大葉長分別達到了25.9、25.5 cm，品質好，產量高，穩定性強。因此，二者是目標突變類型。簇縮型雖然保持了遺傳的穩定性，但產量低，不適合用于生產，只能作為生姜種質資源的一種新類型。葉直立型在穩定性上達到了86%，可繼續種植觀察。旺盛型、徒長型、花葉型、葉扭曲型、主莖畸形型遺傳穩定性差，大多已恢復為品種原有性狀。說明這些性狀的出現只是秋水仙堿的一種生理傷害作用。

表5 M3突變類型的穩定性

表6 M3田間性狀指標

2.4 確定最終目標類型

將表現良好的M4、M5進行種植，經進一步篩選優化，最終確定寬葉型和葉下披型是優良目標突變類型，抗性好、穩定性強、產量高。經品比試驗，寬葉型增產率不低于31.6%，葉下披型增產率不低于29.6%。葉直立型雖然遺傳穩定性尚可，但隨著種植代數增多，逐漸恢復品種原有性狀，所以也被淘汰。

3 結論與討論

試驗結果表明，用不同濃度的秋水仙堿溶液處理永康黃姜的根莖幼芽，對其后代的性狀表現有明顯的抑制作用，隨著秋水仙堿溶液濃度的增大抑制作用逐漸加強。在出現的11種突變類型中，只有寬葉型和葉下披型2種突變類型表現出優良性狀的遺傳穩定性，突變率高，抗性強，產量高，品質好，較清水對照分別增產31.6%、29.6%，是目標突變類型，這2種突變類型都屬于永康黃姜的四倍體[7]。寬葉型和葉下披型2種突變類型所對應的秋水仙堿溶液最佳處理濃度分別為0.15%、0.20%。說明，用秋水仙堿處理永康黃姜，其濃度在0.15%～0.20%的范圍內突變率高，更易獲得優異而穩定的突變類型。其他9種突變類型或因性狀不夠穩定，或因產量低、無實際價值等諸多原因而被淘汰。