蔗糖、多效唑和鉀對廣西小黃姜試管姜的誘導(dǎo)研究

謝國平，羅燕羽，黃紹力，魏利國，張木清，秦 鵬，劉偉光，劉紹欽

（廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510335）

生姜（ZingiberofficinaleRosc.）為姜科姜屬多年生單子葉草本植物，為藥食兩用植物，已經(jīng)有上千年歷史，在我國多作為1年生蔬菜栽培[1]。其地下根狀莖作為主要食用器官，含有揮發(fā)油及姜辣素等芳香辛辣成分，不僅是傳統(tǒng)的香辛保健蔬菜，也是食品、醫(yī)藥及化工產(chǎn)品的重要原材料[2]。

生姜一般以地下根狀莖進行繁殖，長期的無性繁殖造成了生姜病毒積累、種性退化、病蟲害嚴重等問題[3-4]，嚴重影響了生姜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。目前，生姜的脫毒[5-7]、快繁[8-9]技術(shù)已取得重要進展，但試管苗由于長期生長于密閉的環(huán)境中，溫度適宜、濕度大、氣體交換量少，導(dǎo)致在馴化移栽的過程中難以適應(yīng)較大的環(huán)境變化，從而影響植株的成活率。離體誘導(dǎo)的微塊莖具有體積小、易移栽、耐貯存和繁殖系數(shù)高等優(yōu)點[10]，在生產(chǎn)中可替代試管苗，解決育苗移栽成活率低的問題。周遜等[11]的研究結(jié)果表明，100 g/L的蔗糖溶液對遵義大白姜試管姜的誘導(dǎo)效果最佳；而陳傳紅等[12]對江西興國九山生姜進行試管姜誘導(dǎo)時發(fā)現(xiàn)，80 g/L的蔗糖溶液效果最好，且添加一定濃度的多效唑和磷酸鈣有利于試管姜的誘導(dǎo)，NAA和6-BA對試管姜的誘導(dǎo)沒有促進作用。不同品種生姜的基因型不同，其試管姜的誘導(dǎo)條件也不同。本研究在前人的研究基礎(chǔ)上，針對廣西小黃姜探究在不添加NAA和6-BA的條件下，不同濃度的蔗糖、多效唑和鉀營養(yǎng)對試管姜誘導(dǎo)的影響，旨在為廣西小黃姜健康種苗快繁和工廠化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為廣西小黃姜，由廣西賀州市八步區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，脫毒試管苗由廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院生物技術(shù)研究所制備。多效唑為產(chǎn)自四川國光農(nóng)化股份有限公司的15%可濕性粉劑，磷酸二氫鉀購自廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 蔗糖、多效唑和磷酸二氫鉀濃度篩選試驗

以MS＋30 g/L蔗糖＋6 g/L卡拉膠為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，pH值5.8～6.0，采用單因素試驗方法，在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中分別添加不同濃度蔗糖（50、70、90 g/L）、多效唑（2、4、6、8 mg/L）和磷酸二氫鉀（30、60、90、120 mol/L）進行試管姜的誘導(dǎo)，以基礎(chǔ)培養(yǎng)基為對照組，試驗共12個處理，每個處理接種10瓶，每瓶5株。接種后置于溫度為（25±2）℃，光照強度為2 500 lx的條件下進行12 h/d光照培養(yǎng)。

培養(yǎng)45 d后，用游標卡尺和電子天平測量試管姜球莖的最大直徑、鮮質(zhì)量、植株高度、葉長、葉寬、根長、根粗與根數(shù)。

1.2.2 最優(yōu)蔗糖、多效唑和磷酸二氫鉀濃度組合驗證

為探究廣西小黃姜試管姜誘導(dǎo)的最佳條件，從1.2.1試驗中優(yōu)選最佳的蔗糖、多效唑和磷酸二氫鉀濃度進行組合，即優(yōu)組1：50 g/L蔗糖＋2 mg/L多效唑＋60 mmol/L磷酸二氫鉀，優(yōu)組2：50 g/L蔗糖＋4 mg/L多效唑＋60 mmol/L磷酸二氫鉀。以添加50 g/L蔗糖的處理組為對照，共計3個處理，每個處理接種10瓶，每瓶5株。置于溫度為（25±2）℃，光照強度為2 500 lx的條件下進行12 h/d光照培養(yǎng)。

培養(yǎng)45 d后，用游標卡尺和電子天平測量試管姜球莖的最大直徑、鮮質(zhì)量、植株高度、葉長、葉寬、根長、根粗與根數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與整理。應(yīng)用SPSS 17.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖對試管姜誘導(dǎo)的影響

由表1可知，對照組蔗糖濃度為30 g/L，姜苗基部不膨大。當(dāng)蔗糖添加濃度為50 g/L時，試管姜的誘導(dǎo)效果最佳，與其他處理組相比，姜塊直徑、鮮質(zhì)量、株高、葉長、葉片數(shù)、根長、根粗和根數(shù)均存在顯著性差異，且植株生長粗壯，葉色綠，姜塊直徑可達0.74 cm，姜塊鮮質(zhì)量可達0.323 g。當(dāng)蔗糖濃度為70 g/L時，盡管基部會膨大，但植株矮小，葉色偏黃，與蔗糖濃度為50 g/L處理相比，其根系生長也受到抑制，其株高、葉長、葉片數(shù)、根長、根粗和根數(shù)均存在顯著性差異；當(dāng)蔗糖濃度90 g/L時，試管姜的誘導(dǎo)受抑制現(xiàn)象更明顯，與70 g/L蔗糖處理相比，其葉色更黃，根系生長幾乎完全受到抑制而不生長。

表1 不同處理對試管姜誘導(dǎo)的影響

2.2 多效唑?qū)υ嚬芙T導(dǎo)的影響

由表1可知，試驗中添加多效唑并不能使生姜組培苗產(chǎn)生試管姜。隨著多效唑濃度的升高，試管姜植株的矮化程度越來越明顯。2 mg/L和4 mg/L處理的多效唑?qū)ιM培苗生長沒有顯著影響，兩處理與對照之間各指標的差異都不顯著；當(dāng)多效唑濃度達到6 mg/L時，植株矮化明顯，葉色翠綠，根系較細弱，株高、根長、根粗和根數(shù)與對照2 mg/L和4 mg/L處理之間均存在顯著性差異。濃度達到8 mg/L時，根系生長進一步受到抑制，與6 mg/L處理相比，根數(shù)存在顯著性差異，葉色也有所不同。

2.3 磷酸二氫鉀對試管姜誘導(dǎo)的影響

由表1可知，當(dāng)磷酸二氫鉀濃度為30～90 mmol/L時均不能產(chǎn)生試管姜，但對生姜組培苗生長的影響較小。60 mmol/L處理的組培苗株高、葉長、葉寬、葉片數(shù)、根長、葉色、根粗、根數(shù)等均表現(xiàn)最好，其中根數(shù)顯著大于其余處理及對照，根長顯著大于120 mmol/L處理及對照，根粗顯著大于對照，該處理試驗姜苗不僅植株粗壯、根系生長良好，且葉色翠綠。當(dāng)處理濃度達到120 mmol/L時，可產(chǎn)生試管姜，但此時根系生長受到抑制，生長出的根較細弱，根粗和根數(shù)與其他處理之間存在顯著性差異，且根粗顯著小于對照。因此，磷酸二氫鉀的最佳濃度為60 mmol/L。

2.4 最優(yōu)配方組合的驗證試驗

由表2可知，優(yōu)組1的姜塊直徑、姜塊鮮質(zhì)量、葉長、葉片數(shù)、根長、根粗、根數(shù)均最大，葉色翠綠，且姜塊直徑、姜塊鮮質(zhì)量、根長、根數(shù)均顯著大于優(yōu)組2和對照。優(yōu)組2的姜塊鮮質(zhì)量和根長均顯著大于對照。總的來看，優(yōu)組1的試管姜植株粗壯，葉色翠綠，根系生長良好，為最優(yōu)組合。

表2 廣西小黃姜試管姜誘導(dǎo)配方驗證試驗

3 結(jié)論與討論

蔗糖是光合作用的產(chǎn)物，在植物組織培養(yǎng)中蔗糖是最理想的碳源之一[13]。在試管微型器官的誘導(dǎo)研究中，蔗糖是影響最顯著的因素之一，適當(dāng)?shù)脑黾诱崽菨舛扔欣谖⑿推鞴俚男纬蒣14]。周遜等[11]研究表明，遵義大白姜的最佳蔗糖誘導(dǎo)濃度為100 g/L。陳傳紅等[12]研究表明，江西興國九山生姜的最佳蔗糖誘導(dǎo)濃度為80 g/L。本研究中廣西小黃姜對蔗糖的耐受性較差，70 g/L時已經(jīng)出現(xiàn)了生長受抑制的現(xiàn)象，最佳的誘導(dǎo)濃度為50 g/L，這與前人的研究結(jié)果存在較大的差異，可見，不同基因型品種生姜對蔗糖的耐受性存在較大差異。

多效唑是一種高效、低毒的三唑類植物生長調(diào)節(jié)劑，對某些植物根、葉的生長起抑制作用，從而促使光合產(chǎn)物向地下部轉(zhuǎn)運，誘導(dǎo)塊莖、鱗莖和球莖的形成和膨大[15]。羅珍珍等[15]、張翠萍等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，多效唑?qū)︸R蹄蓮微球塊莖的形成具有明顯的促進作用；李想等[17]研究表明，在添加8%蔗糖濃度的情況下，適當(dāng)添加多效唑不僅有利于試管薯的誘導(dǎo)，且有利于提早結(jié)薯。陳傳紅等[12]的研究結(jié)果也表明，在一定蔗糖濃度條件下，添加適當(dāng)濃度的多效唑有利于試管姜的誘導(dǎo)。本研究在30 g/L蔗糖條件下添加不同濃度的多效唑并不能使廣西小黃姜試管苗產(chǎn)生姜塊，且多效唑添加濃度為6 mg/L時，試管苗的生長開始受到抑制；在50 g/L蔗糖和60 mmol/L磷酸二氫鉀條件下，添加2 mg/L的多效唑可產(chǎn)生直徑1.18 cm、鮮質(zhì)量0.681 g的姜塊。可見，在低糖濃度條件下添加多效唑并不能誘導(dǎo)廣西小黃姜產(chǎn)生姜塊，在適當(dāng)?shù)恼崽菨舛群外洜I養(yǎng)條件下添加多效唑可促進姜塊的產(chǎn)生，但對于高糖濃度條件下添加不同濃度多效唑?qū)V西小黃姜試管姜的誘導(dǎo)效果還有待進一步研究。

鉀具有促進物質(zhì)運輸、光合作用以及合成淀粉等多種生理功能，對提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)起著重要作用[18-19]。在生姜生長過程當(dāng)中，鉀是需求量最大的礦質(zhì)元素，也是生產(chǎn)中最易缺乏的大量元素[20-21]。殷文等[22]和陳瑩等[23]的研究結(jié)果均表明，適量鉀對馬鈴薯塊莖的膨大有明顯的正效應(yīng)，但高量鉀會出現(xiàn)負效應(yīng)。本研究中，添加低濃度的鉀對廣西小黃姜具有促進生長的作用，組培苗葉片翠綠，但不產(chǎn)生姜塊，添加高濃度的鉀可誘導(dǎo)小黃姜試管苗產(chǎn)生姜塊，但是生長受到了一定的抑制，可見高濃度鉀出現(xiàn)了負效應(yīng)，不過在低濃度鉀營養(yǎng)條件下，適當(dāng)提高蔗糖濃度和添加多效唑可促進試管姜的生長。

綜上，本試驗中廣西小黃姜試管姜的最佳誘導(dǎo)組合為50 g/L蔗糖＋2 mg/L多效唑＋60 mmol/L磷酸二氫鉀，誘導(dǎo)出的試管姜不僅植株粗壯，葉色翠綠，根系生長良好，且姜塊大，有實際應(yīng)用價值。