花魔芋與多葉花魔芋生物學性狀比較分析

段龍飛，陳國愛，郭邦利，劉 婷

(安康市農(nóng)業(yè)科學研究所，陜西安康725021)

花魔芋與多葉花魔芋生物學性狀比較分析

段龍飛，陳國愛，郭邦利，劉 婷*

(安康市農(nóng)業(yè)科學研究所，陜西安康725021)

通過對花魔芋及多葉花魔芋生物學性狀進行比較分析，發(fā)現(xiàn)多葉花魔芋與花魔芋在葉生物量、葉柄顏色、株高、葉柄長度、葉柄直徑及小裂葉數(shù)上存在顯著差異.多葉花魔芋的第二葉光合總色素顯著高于花魔芋.多葉花魔芋的單株球莖鮮重比花魔芋提高了17.8%，而球莖葡甘聚糖含量、水分含量無明顯差異.該結(jié)果可為進一步深入研究多葉花魔芋提供參考.

花魔芋；多葉花魔芋；農(nóng)藝性狀；光合色素；葡甘聚糖

0 前言

魔芋(Amorphophallus konjac)為天南星科魔芋屬多年生宿根草本植物,球莖中富含葡甘聚糖,具有降血脂、降血糖、減肥等多種功效，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工及生物等領(lǐng)域[1].隨著人們對魔芋特性的不斷認識和科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，魔芋新的用途在不斷地被開發(fā)和利用，國際市場對魔芋需求量快速增大[2].

魔芋屬塊莖作物，其地上部由球莖頂芽發(fā)生一個粗壯葉柄及多次分裂的復(fù)葉構(gòu)成.魔芋為單葉植物，與同科其他芋不同，其葉為一大型復(fù)葉.通常情況下，魔芋一個生長周期只出現(xiàn)一片葉，一年中沒有新葉的更新替換[3].然而，在花魔芋群體中也發(fā)現(xiàn)多葉魔芋，即魔芋在當年主芽抽出第一葉柄后，在主芽基部可再生長第二、第三甚至是多葉.人們對魔芋多葉現(xiàn)象的機理研究表明：魔芋多葉現(xiàn)象是一個很復(fù)雜的生理過程，是基因、激素等多層次因素共同作用的結(jié)果.已有研究表明，輻照誘變能引起花魔芋的多葉現(xiàn)象.多葉現(xiàn)象的出現(xiàn)是環(huán)境主導還是遺傳決定未可知[4].由于魔芋的多葉特性可以提高魔芋產(chǎn)量，因此魔芋研究人員采用了多種方法以期獲得多葉魔芋.恩施農(nóng)科院陳永波等[5]利用外源植物激素對魔芋進行誘導發(fā)現(xiàn)，多葉的形成主要是由于激素(6-BA)的作用；張盛林等采用輻射誘變技術(shù)分別處理了白魔芋和花魔芋，推測魔芋球莖生長過程中的多葉現(xiàn)象與核畸變有關(guān)[6-7].但總體來說，對魔芋的多葉研究還處于起步階段，其研究結(jié)果離實際應(yīng)用差距較大.

目前，對花魔芋和多葉花魔芋形態(tài)、生理等的比較分析鮮見報道.基于此，本研究對花魔芋及多葉花魔芋光合色素含量、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)等進行了比較分析，以期為魔芋新品種選育提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料

花魔芋根狀莖(芋鞭)，平均10 g左右.

1.2 方法

試驗于2014年4月至2014年10月在陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學研究所種芋繁育基地進行.精選優(yōu)質(zhì)魔芋根狀莖，種植于20*20營養(yǎng)缽中，連棟溫室大棚內(nèi)培養(yǎng).待魔芋展葉后，分別選擇50株魔芋和多葉魔芋用于觀察分析.

1.3 測定指標

1.3.1 農(nóng)藝性狀比較分析

待魔芋地上部分定型后，分別選擇50株花魔芋和多葉花魔芋進行調(diào)查，測定葉生物量、株高、葉柄長度、葉柄直徑、小裂葉數(shù).

葉生物量：魔芋地上部分鮮重.葉柄長度：地面到葉柄分叉處的長度.葉柄直徑：葉柄基部緊貼地面直徑[8].

1.3.2 光合色素含量比較分析

魔芋光合色素含量測定：選擇魔芋生長最旺盛季節(jié)(球莖膨大期：2014-08-20)，采集新鮮葉片，用直徑0.9 cm 的打孔器取0.4 g( 避開主葉脈) ，在50 mL容量瓶避光浸提10～12 h，光合色素提取液為丙酮∶乙醇∶蒸餾水= 4∶5 ∶1( 體積比)；分別在波長665 mn、649 nm、470 nm和652 nm下測定浸提液的吸光度值，計算葉綠素a、b、類胡蘿卜素和總色素的含量.每處理重復(fù)5次, 結(jié)果取平均值[9].

1.3.3 產(chǎn)量與質(zhì)量比較分析

收獲時各選取花魔芋與多葉花魔芋50株，計算單株球莖鮮重、含水量、硒含量以及葡甘聚糖含量.

魔芋含水量測定：取20株鮮魔芋，分別稱重后，在80 ℃恒溫下置入烘箱內(nèi)烘烤，每隔6個小時稱重，直至后次稱重和前次稱重不變?yōu)橹?，記下最后一次重量作為烘干后重?魔芋含水量計算公式為： 魔芋含水量(%)=(烘前鮮魔芋重-烘后魔芋樣重)/烘前鮮魔芋重*100%.

魔芋球莖硒含量測定采用按國家標準GB5009.93-2010, 采用HNO3-HClO4消化-HCl還原-氫化物原子熒光光譜法(Atomic Fluorescence Spectrometry,AFS法), 測定果實硒元素含量[10～11]；魔芋葡甘聚糖測定采用3-5二硝基水楊酸法[12].

1.4 數(shù)據(jù)處理

用DPS(Version 7.05)對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 花魔芋與多葉花魔芋主要農(nóng)藝性狀比較分析

表1 花魔芋與多葉花魔芋主要農(nóng)藝性狀比較

圖1 花魔芋與多葉花魔芋

由表1可知，多葉花魔芋葉生物量(地上部分生物量)約為花魔芋的2倍；多葉花魔芋第二葉的株高和葉柄長度明顯高于第一葉和花魔芋葉，而多葉花魔芋第一、二葉的葉柄直徑、小葉裂片數(shù)小于花魔芋.多葉花魔芋第一葉和第二葉的葉柄顏色不同(如圖1-D)，多葉花魔芋的第二葉和花魔芋的葉柄顏色基本一致，為深綠色，而其第一葉葉柄顏色為黃綠色.

由以上結(jié)果表明，花魔芋與多葉花魔芋在葉生物量、葉柄顏色、株高、葉柄長度、葉柄直徑以及小裂葉數(shù)等農(nóng)藝性狀上存在明顯差異.

2.2 花魔芋與多葉花魔芋光合色素含量比較分析

表2 花魔芋與多葉花魔芋光合色素含量比較(mg/g)

由表2可知，花魔芋與多葉魔芋在光合色素含量上也存在顯著性差異.具體表現(xiàn)為，多葉花魔芋的第二葉光合總色素、葉綠色a、葉綠色b以及類胡蘿卜素高于第一葉.花魔芋葉片葉綠色a和葉綠色b含量均大于多葉花魔芋的第一葉，小于第二葉，類胡蘿卜素含量差異不顯著.

以上結(jié)果表明，多葉花魔芋光和色素合成與積累能力優(yōu)于花魔芋.

2.3 花魔芋與多葉花魔芋球莖鮮重及品質(zhì)比較分析

表3 花魔芋與多葉花魔芋球莖鮮重與品質(zhì)比較

由表3可知，花魔芋與多葉花魔芋的球莖鮮重和膨大倍數(shù)存在顯著性差異.多葉花魔芋的單株球莖鮮重比花魔芋提高了17.8%，膨大倍數(shù)提高了約2.3.多葉花魔芋和花魔芋的水分含量、葡甘聚糖含量差異不顯著.多葉花魔芋球莖中硒含量要小于花魔芋，但是兩者富硒能力均較低.由此可見，多葉花魔芋葉面積成倍增加，進而有利于葉片同化產(chǎn)物的積累，為球莖的膨大提供了充足的養(yǎng)分，提高了多葉魔芋的鮮重質(zhì)量，而對魔芋葡甘聚糖含量、水分含量以及硒含量影響甚微.

3 討論

本研究表明，多葉花魔芋與花魔芋從植株形態(tài)上比較發(fā)現(xiàn)，多葉花魔芋地上部分生物量明顯高于花魔芋，這對于地下球莖干物質(zhì)的積累有明顯的促進作用.同時，多葉花魔芋與花魔芋在株高、葉柄長、葉柄直徑、小裂葉數(shù)以及葉柄顏色都存在顯著性差異.此外，通過多葉多花魔芋與花魔芋光合色素含量分析發(fā)現(xiàn)，多葉花魔芋第二葉光合總色素含量顯著高于第一葉和花魔芋.因此，筆者認為，由于光合色素含量的差異，從而導致多葉花魔芋第一葉和第二葉葉柄顏色存在差異.多葉花魔芋與花魔芋球莖鮮重和品質(zhì)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，多葉花魔芋的單株球莖鮮重明顯于花魔芋，而葡甘聚糖含量差異不顯著.由此說明，多葉花魔芋光合作用合成的同化物質(zhì)可能沒有直接轉(zhuǎn)化為葡甘聚糖.

隨著魔芋種植年限的延長和面積的擴大，軟腐病病害嚴重[13]，葉片受到創(chuàng)傷感病后會迅速腐爛，導致魔芋失去光合作用的器官，嚴重影響魔芋光合作用和地下球莖的生長發(fā)育.顯而易見，魔芋多葉現(xiàn)象不僅成倍增加葉面積，有利于葉片同化產(chǎn)物的積累，為地下球莖的膨大提供了充足的養(yǎng)分[14]，而且多葉現(xiàn)象在一定程度上可能會降低病害的發(fā)生.因此，花魔芋的多葉現(xiàn)象在生產(chǎn)中應(yīng)為一個優(yōu)良的特性.

目前研究表明，花魔芋的多葉現(xiàn)象可能受到基因、激素等多層次因素共同的調(diào)節(jié).花魔芋的多葉現(xiàn)象是內(nèi)在基因變異導致的結(jié)果，還是受外界環(huán)境的影響還未可知.我們在大田魔芋栽培中發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)任何激素、誘變處理的魔芋根狀莖大約有1/3出現(xiàn)了雙葉現(xiàn)象.筆者認為，由于花魔芋群體種混雜，多年無性繁殖加上自然選擇，可能使其性狀發(fā)生變異，這有可能是群體中產(chǎn)生多葉的一個重要原因.因此，需要魔芋育種工作者進一步從所收集到的當?shù)刭Y源中淘汰單葉類型，保留多葉型材料，并純化種源，從而選育出多葉花魔芋品種，這將是培育多葉的魔芋品種最直接、最有效的辦法[15].

[1] 劉佩英. 魔芋學[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004.

[2] 牛義, 張盛林,王志敏等. 中國魔芋資源的研究與利用[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2005,27(5):635-637.

[3] 李川. 魔芋“多葉”現(xiàn)象的研究進展[J]. 長江蔬菜(學術(shù)版),2008,11b:4-6.

[4] 石新龍.人工調(diào)控對魔芋產(chǎn)生多葉影響的研究[D].西南農(nóng)業(yè)大學, 2011.

[5] 陳永波,鐘剛瓊,趙清華等.外源激素對魔芋多葉、多球莖形成的影響[J].氨基酸和生物資源，2005，27(1):35-36.

[6] 張盛林,李川,劉佩瑛等.60Co-γ 射線輻射對花魔芋性狀影響初探[J].中國農(nóng)學通報，2004，20(5)：183-184.

[7] 黃訓端,周立人,何家慶等．60Co-γ 射線輻照花魔芋球莖的早期誘導效應(yīng)研究[J]．激光生物學報，2004，13(4):306-313.

[8] 許寧國,楊朝柱,劉二喜等. 不同育齡花魔芋主要農(nóng)藝形狀比較研究及其在栽培學中的應(yīng)用[J]. 湖北民族學院學報( 自然科學版),2013,31(3):306-308.

[9] 蕭浪濤,王三根. 植物生理學實驗技術(shù)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2005.

[10] NixonD.E.,NeubaueK.R.,EekdahlS.J.etal. Evaluation of a tunable bandpass reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometer for the determination of selenium in serum and urine[J]. Spect.Acta.A.Mo.I.Biomol.Speet.,2003,58:97-110.

[11] Worbel k., CuarsoJ.A.,etal. Perteratment porcedures for characterization of arsenie and Selenium Species in complex samples utilizing coupled teehniques with mass spectrometric detection[J]. Analy.Bioanaly.Chem.,2005,381(2):317-331.

[12] 歐陽華學,韓梅,劉佩英等. 分光光度法測定魔芋葡甘露聚糖含量[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2002, 15(1)：109-111.

[13] 丁自立,萬中義,矯振彪等.魔芋軟腐病研究進展和對策[J].中國農(nóng)學通報,2014,30(4):238-241.

[14] 劉海利, 牛義, 石新龍等. 植物生長物質(zhì)處理對花魔芋產(chǎn)生多葉的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2012,34(12):40-42.

[15] 周富忠,吳卓耕,田祚旭等. 一種新的多葉花魔芋資源[J]. 長江蔬菜(學術(shù)版),2010,20:16-17.

Comparative Study on Biological Characters of Konjac and Multi-leaf Konjac

DUAN Long-fei, CHEN Guo-ai, GUO Bang-li, LIU Ting

(Agricultural Science Research Institute of Ankang of Shannxi Province, Ankang 725021, China)

The comparative study on the biological characters of konjac and multi-leaf konjac was conducted in the study. The results show that there were significant differences in leaf biomass, petiole color, height, petiole length, petiole diameter and number of leaves between multi-leaf konjac and konjac. The second of multi-leaf konjac photosynthetic pigments were significantly higher than konjac; The Corm fresh weight of Multi-leaf konjac increased by 17.8%, and the glucomannan, moisture content had no significant difference between them. This results can provide reference for further study of multi-leaf konjac.

Konjac；Multi-leaf Konjac; Agronomic traits; Photosynthetic pigment; KGM

2015-05-20

陜西省科學技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2013K01-24).

*

段龍飛(1987—)，男，陜西西安人，碩士，助理農(nóng)藝師，主要從事魔芋栽培技術(shù)及育種研究.

S632.9

A

1009-2102(2015)02-0021-04