紅薯的器官來源及高產(chǎn)機(jī)理

摘要：在觀測實(shí)生苗發(fā)育的過程中發(fā)現(xiàn)，紅薯并不是由胚根的膨大發(fā)育形成的，而是由下胚軸的膨大發(fā)育而成。對(duì)紅薯的發(fā)育形成，特別是對(duì)不同器官與紅薯形成的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)地栽植試驗(yàn)和觀測研究，進(jìn)一步證實(shí)紅薯只有通過種薯營養(yǎng)苗的栽培，才能獲得高產(chǎn)機(jī)理。

關(guān)鍵詞：紅薯;器官;高產(chǎn)機(jī)理

中圖分類號(hào)： S531 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號(hào)： ? 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(gè)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(chǎn)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(fā)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(guān)。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(shí)生苗發(fā)育的過程中發(fā)現(xiàn)，紅薯并不是由胚根的膨大發(fā)育形成，而是由于下胚軸的膨大發(fā)育形成的。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)紅薯的發(fā)育形成，特別是對(duì)不同器官與紅薯形成的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)地栽植試驗(yàn)和觀測研究，證實(shí)目前一些教科書中把紅薯稱為塊根的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的[2]，并驗(yàn)證了紅薯只有通過種薯營養(yǎng)苗的栽培，才能獲得高產(chǎn)的道理。

1 材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)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(zhèn)郭廉村村民紅薯田中。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

種植試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)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(xì)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(fā)和幼苗發(fā)育進(jìn)程，不間斷地進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤觀測，并依據(jù)發(fā)育情況利用MICROTEK ScanMaker4900掃描儀進(jìn)行實(shí)物掃描記錄。

栽培試驗(yàn)是把實(shí)生苗發(fā)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(yǎng)。同時(shí)，把來源于種薯的營養(yǎng)芽進(jìn)行對(duì)照栽培。同樣，伴隨著植株的發(fā)育進(jìn)程，也不間斷地進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤觀測，并依據(jù)發(fā)育情況利用MICROTEK ScanMaker4900掃描儀進(jìn)行實(shí)物掃描記錄。

2 研究結(jié)果

2.1 土壤對(duì)紅薯種子的發(fā)芽影響

萌發(fā)試驗(yàn)表明，兩種土壤對(duì)紅薯種子的發(fā)芽影響不大，在種植7～9天后少數(shù)種子就開始發(fā)芽、子葉展開（見圖4）;通常在13～15天后第1片真葉開始出現(xiàn)，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(fā)芽的潛伏期其差異非常懸殊，有的7天后即可發(fā)芽，有的在種植8～9個(gè)月甚至1年以后還可以出土發(fā)芽。

2.2 紅薯子葉芽的發(fā)育

紅薯子葉芽（見圖13和圖17）的發(fā)育相對(duì)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(fā)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(fā)育所形成的藤蔓上已經(jīng)生長10多片葉子。

2.3 紅薯幼苗下胚軸的發(fā)育

紅薯幼苗的下胚軸非常發(fā)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(huì)發(fā)生變化，側(cè)面可以長出不定根（如圖6）;而且，其下胚軸的下部分會(huì)逐漸變紅色并膨大形成紅薯，有一株實(shí)生苗在165天以后紅薯已達(dá)4×2.3厘米（圖6～7）。另外，在該紅薯底部的側(cè)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(jīng)發(fā)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(tài)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(shí)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(fā)育所形成的，是真正的主根。

2.5子葉芽移植后的生長發(fā)育

圖10和圖11是在實(shí)生苗的子葉芽開始發(fā)育時(shí)，把植株挖出來再深栽，以觀測子葉芽在土壤中可否轉(zhuǎn)化發(fā)育形成紅薯。結(jié)果表明，當(dāng)子葉芽被埋入土中以后其生長發(fā)育明顯受到抑制，但不會(huì)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(shù)白色的纖維狀根，既沒有變紅變粗，也沒有發(fā)育形成紅薯。

2.7 紅薯的形成部位

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

3 結(jié)論

紅薯實(shí)生苗的發(fā)育，以及子葉芽苗、胚芽苗、下胚軸苗和種薯營養(yǎng)苗的扦插栽培充分顯示出：只有其實(shí)生苗的下胚軸和下胚軸的扦插苗可以膨大發(fā)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(fā)育形成白色的纖維狀根，卻不能膨大發(fā)育形成紅薯。另外，由胚根發(fā)育所形成的根系是明顯退化的，除了有少數(shù)細(xì)弱的側(cè)根外，也不能膨大發(fā)育形成紅薯。

種植試驗(yàn)不僅論證了紅薯是由下胚軸膨大發(fā)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?yàn)橄屡咻S既沒有節(jié)和節(jié)間，也就沒有芽的痕跡。事實(shí)還表明了另外一個(gè)問題，那就是下胚軸和莖（包括胚芽和子葉芽發(fā)育所形成的）雖然都是軸性器官，其不同除了莖上有節(jié)、節(jié)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(jīng)發(fā)生分化，而且還存在質(zhì)的差異。

種植和栽培試驗(yàn)，既論證了紅薯器官的發(fā)生，也說明了農(nóng)業(yè)上通常采用薯塊營養(yǎng)苗栽培紅薯的方法是非?？茖W(xué)的，還表明了只有采用薯塊營養(yǎng)苗栽培紅薯，才能獲得高產(chǎn)的機(jī)理所在。

參考文獻(xiàn)

[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(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，2008.

[2]賀學(xué)禮.植物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者簡介：李怡彬，學(xué)生，研究方向：植物器官發(fā)育。