山藥組織培養(yǎng)及種苗繁育技術(shù)研究與應(yīng)用
——襄陽市科技開發(fā)項(xiàng)目《山藥組培種苗繁育與配套栽培技術(shù)研究》成果介紹

瞿宏杰

（襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物工程學(xué)院， 湖北 襄陽 441050）

一、項(xiàng)目立項(xiàng)背景

山藥（Huazi Dioscorea opposita Thunb）為薯蕷科薯蕷屬肉質(zhì)根狀塊莖植物，是藥食兩用植物，以其塊莖和零余子入藥，具有補(bǔ)脾、養(yǎng)肺、固腎、益精之功效。除藥用外，山藥的塊莖還富含粗蛋白、氨基酸、維生素、多糖等有機(jī)化合物，其營養(yǎng)十分豐富。[1]但由于山藥長期無性繁殖，造成品種退化、產(chǎn)量降低，不能滿足國際國內(nèi)市場對(duì)山藥的需求。當(dāng)前，襄陽市山藥生產(chǎn)中病毒危害現(xiàn)象十分嚴(yán)重，致使產(chǎn)量一般都在39.75 t/hm2以下。李明軍等人通過電鏡觀察和分子手段證實(shí)了病毒病是造成山藥產(chǎn)量下降、品質(zhì)退化的重要原因。[2]同時(shí)，山藥傳統(tǒng)栽培方式中用種量大（2 000 kg/666.7 m2）、繁殖系數(shù)低、成本高，限制了山藥種植面積的擴(kuò)大。如何改善品質(zhì)、提高產(chǎn)量并使其優(yōu)良品種迅速推廣種植已成為山藥生產(chǎn)中亟待解決的一個(gè)重要問題。

采用植物組織培養(yǎng)快繁技術(shù)，不僅能保持品種的優(yōu)良特性，還可在較短的時(shí)間內(nèi)繁育出大批無病毒種苗。[3－4]因此，在襄陽山藥生產(chǎn)方面，研究山藥的脫毒技術(shù)并建立一套高效、低成本適宜工廠化生產(chǎn)的山藥脫毒與快繁體系顯得尤為重要。在前人和筆者已有工作的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目擬采取植物組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)山藥進(jìn)行脫毒與快速繁育，并在此基礎(chǔ)上建立山藥優(yōu)良種苗繁育體系，在短時(shí)間內(nèi)繁育出大量優(yōu)良種苗，應(yīng)用于生產(chǎn)示范與推廣，以期達(dá)到改善山藥品質(zhì)，提高產(chǎn)量，減少種苗成本，實(shí)現(xiàn)山藥種植專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的目的。

二、項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容

第一，以MS培養(yǎng)基為基本培養(yǎng)基，通過添加不同濃度的 6－BA(6－芐基腺嘌呤)、IBA（吲哚 3－丁酸）、NAA（萘乙酸）、KT（激動(dòng)素）、GA(赤霉素)，設(shè)置了8種不同的培養(yǎng)基配方，每種培養(yǎng)基的蔗糖含量為30 g/L、瓊脂為7.5 g/L、活性炭為0.3%、pH為5.8。培養(yǎng)條件為：溫度（26±2）℃，濕度 65%～70%，光照度 2 000～2 500 lx，光照時(shí)間 12～14 h/d。研究不同培養(yǎng)基對(duì)山藥莖尖試管苗誘導(dǎo)、增殖的影響。以1/2 MS為基本培養(yǎng)基，通過添加不同濃度的6－BA和NAA配制成6種不同的培養(yǎng)基，研究不同培養(yǎng)基對(duì)山藥組培苗生根的影響。通過不同培養(yǎng)基對(duì)山藥莖尖試管苗誘導(dǎo)、增殖、生根影響的試驗(yàn)，篩選山藥莖尖誘導(dǎo)、增殖、生根培養(yǎng)的最佳培養(yǎng)基。

第二，通過對(duì)山藥無菌催芽后再剝?nèi)∪N大?。?.1～0.2 mm,0.3～0.4 mm，0.5～0.6 mm）的莖進(jìn)行脫毒試驗(yàn)，研究山藥的莖尖大小與脫毒率和成苗率的關(guān)系，探索山藥脫毒效率好、成苗率高的脫毒方法。

第三，探討不同基質(zhì)配比對(duì)花籽山藥脫毒苗移栽馴化的影響。通過研究6種不同配比的蛭石、珍珠巖、河沙、腐殖土的基質(zhì)對(duì)山藥組培苗的成活率、新根生長和新葉生長的影響，篩選山藥組培苗移栽馴化的最佳基質(zhì)配比。

第四，通過對(duì)花籽山藥脫毒與快繁研究，篩選一套操作簡便宜行、脫毒效率高的脫毒方法，形成山藥脫毒苗快速繁育體系，為生產(chǎn)上提供大量無病毒種苗。

第五，通過脫毒苗塊莖和非脫毒塊莖的對(duì)比試驗(yàn)，探索山藥脫毒塊莖在大田生產(chǎn)中的長勢和增產(chǎn)效果。

三、項(xiàng)目研究取得的成果

（一）技術(shù)成果

第一，針對(duì)山藥脫毒苗增殖率低的問題，通過在MS培養(yǎng)基中添加不同濃度的6－BA、IBA、NAA、KT、GA配制成8種不同的培養(yǎng)基，探索出莖尖誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為：MS+6－BA 1.0 mg/L+NAA 0.1 mg/L+GA 0.1 mg/L+0.3%活性炭+糖30g/L+瓊脂7.5g/L。增殖培養(yǎng)的最佳培養(yǎng)基為：MS+6－BA 2.0 mg/L+IBA 0.2 mg/L+KT 0.5 mg/L+0.3%活性炭+糖30g/L+瓊脂7.5g/L。以1/2 MS為基本培養(yǎng)基，通過添加不同濃度的6－BA和NAA，探索出生根培養(yǎng)的最佳培養(yǎng)基為1/2MS+6－BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L+0.3%活性炭+糖30 g/L+瓊脂7.5 g/L。[5]

第二，針對(duì)山藥脫毒效率與成苗率協(xié)調(diào)性不高的問題，采用山藥塊莖無菌催芽后再剝?nèi)〔煌笮〉那o尖脫毒試驗(yàn)，研究得出：不同莖尖大小對(duì)山藥脫毒效果有顯著的影響，0.1～0.2 mm莖尖的脫毒率顯著的高于0.3～0.4 mm、0.5～0.6 mm的莖尖。不同莖尖大小對(duì)山藥莖尖培養(yǎng)成活率有顯著的影響，0.5～0.6 mm莖尖的成活率顯著的高于0.3～0.4 mm、0.1～0.2 mm的莖尖。綜合考慮脫毒效率與成苗率的協(xié)調(diào)性問題，用0.5～0.6 mm的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，既有較高的成活率（97.2%），也有較高的脫毒率（92.8%），且剝?nèi)∏o尖操作方便。

第三，通過項(xiàng)目研究，完成花籽山藥的脫毒快繁，篩選了一套操作簡便宜行、脫毒效率高的脫毒方法，探索出了山藥脫毒苗快速繁育體系，為生產(chǎn)上提供了大量無病毒種苗。

第四，通過研究6種不同配比的蛭石、珍珠巖、河沙、腐殖土的基質(zhì)對(duì)山藥脫毒苗移栽馴化的影響，篩選出了花籽山藥組培苗移栽馴化的最佳基質(zhì)配比為蛭石1∶珍珠巖1∶腐殖土2。[6]

第五，通過脫毒苗塊莖和非脫毒塊莖的對(duì)比試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：①山藥脫毒塊莖在大田生產(chǎn)中表現(xiàn)出明顯的生長優(yōu)勢。莖蔓生長粗壯，葉片濃綠、肥厚。脫毒山藥原種塊莖與非脫毒塊莖相比，分枝數(shù)增加28.2%，莖蔓長增加17.9%，莖蔓粗增加21.0%，葉面積增加24.5%。②脫毒苗塊莖肥壯、粗細(xì)均勻，增產(chǎn)效果顯著。脫毒山藥原種塊莖與非脫毒塊莖相比，單株塊莖重增加36.8%，單產(chǎn)提高38.0%，增產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益為8 791元/666.7m2以上。

（二）經(jīng)濟(jì)效益

第一，脫毒種苗降低了山藥塊莖用種成本。脫毒山藥種苗每666.7 m2用種成本為 3 445.5元 ，傳統(tǒng)栽培每666.7 m2所需費(fèi)用為5 000元。每666.7 m2可減少用種費(fèi)用1 554.5元。

第二，脫毒山藥原種塊莖與非脫毒塊莖相比，單株塊莖重增加36.8%，單產(chǎn)提高38.0%；每666.7 m2產(chǎn)量可達(dá)5 323.7Kg，比非脫毒塊莖產(chǎn)量（3 858.6 Kg/666.7 m2）增加 1 465.1 Kg，按 6 元/Kg 計(jì)算，可增加產(chǎn)值為8 791元。以上兩項(xiàng)合計(jì)每666.7 m2為種植戶每年每畝增加經(jīng)濟(jì)收入10 345.5元。近2年累計(jì)推廣100 hm2以上，則共增加經(jīng)濟(jì)效益1 551.825萬元。

（三）社會(huì)效益

項(xiàng)目成果的推廣不僅解決了襄陽山藥主栽品種花籽山藥種性退化、產(chǎn)量降低的問題，更重要的是山藥脫毒苗的推廣應(yīng)用，減少甚至不使用農(nóng)藥，保護(hù)了環(huán)境，發(fā)展了綠色環(huán)保農(nóng)業(yè)，優(yōu)化了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

四、項(xiàng)目研究創(chuàng)新點(diǎn)

第一，創(chuàng)新了山藥脫毒方法，無菌催芽后再莖尖培養(yǎng)脫毒。以經(jīng)滅菌后的沙培長出的芽莖為外植體剝?nèi)?.5～0.6 mm的莖尖進(jìn)行培養(yǎng)，既有較高的成活率（97.2%），也有較高的脫毒率（92.8%），解決了山藥常規(guī)脫毒方法脫毒效率與成苗率協(xié)調(diào)性不高的問題。

第二，在傳統(tǒng)誘導(dǎo)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加了GA（赤霉素），提高了莖尖的萌芽率。在傳統(tǒng)誘導(dǎo)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加了KT（激動(dòng)素），使山藥組培苗的增殖率達(dá)到3.2，比前人研究的結(jié)果2.31提高了38.5%，解決了山藥常規(guī)脫毒方法增殖率低的問題。

第三，采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗是去除山藥種苗帶病毒的根本方法之一，解決了山藥種植不能重茬的問題，提高了土地的利用率（受到病毒浸染的山藥將終身帶毒，目前尚無有效藥物可以治愈。因此在栽培技術(shù)中，為了減少病毒病所帶來的產(chǎn)量下降、品質(zhì)退化的問題，必須每年換茬，這樣對(duì)土壤是一種很大的破壞）。

五、項(xiàng)目的應(yīng)用及推廣價(jià)值

第一，將本項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用到山藥其它品種鐵棍山藥、懷山藥、淮山藥的脫毒快繁，均成功獲得脫毒種苗。2014年3月至2015年8月，利用本項(xiàng)目技術(shù)快繁了近300萬株各種山藥脫毒原種苗。

第二，2013年3月至2015年10月，通過提供技術(shù)幫助建立山藥脫毒種苗快繁基地5家。本市兩家山藥種植基地，省外三家山藥種植基地。

第三，該技術(shù)創(chuàng)新了國內(nèi)山藥脫毒方法，建立了一套高效、低成本的山藥脫毒快繁工廠化生產(chǎn)體系。生產(chǎn)的脫毒苗在省內(nèi)外等地得到廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了山藥的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

第四，研究的主要技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，促進(jìn)了山藥脫毒與快繁行業(yè)的科技進(jìn)步，提升了山藥生產(chǎn)的競爭力，為省內(nèi)外脫毒山藥的生產(chǎn)和推廣種植提供了技術(shù)支撐。

［1］謝興源.山藥的主要成分及其應(yīng)用價(jià)值[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（6）：76-77.

［2］李明軍，楊建偉，張意寶，等.懷藥的莖段培養(yǎng)和快速繁殖[J].植物生理學(xué)通訊，1997（4）：275-276.

［3］張宗勤，撒文清，劉建才.叉蕊薯蕷的繁殖及微型薯蕷的離體誘導(dǎo)[J].生物技術(shù)，1998（1）：18-20.

［4］曹孜義，劉國民.實(shí)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)教程[M].蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［5］瞿宏杰，王會(huì).花籽山藥組織培養(yǎng)快繁技術(shù)初探[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（21）：4894-4896.

［6］瞿宏杰，王會(huì).花籽山藥組培苗的移栽馴化技術(shù)初探[J].襄陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（2）：37-39.