秋水仙碱处理莱芜小姜多倍体育种方法研究

李 玲，李庆芝，卢岫云，王教义

（1.莱芜市农业科学研究院，山东 莱芜 271100；2.莱芜市凤城街道办事处，山东 莱芜 271100）

莱芜小姜是20世纪八九十年代莱芜地区的主栽品种，其根茎黄皮黄肉，肉质细嫩，辛香味浓，含水量低，品质优良，耐贮运，具有多种食用和药用价值。由于莱芜小姜一般667 m2产量2 000 kg左右，较莱芜大姜产量明显降低，近年来莱芜地区农民为追求产量，忽视了小姜种的种植生产，其种植面积越来越小，几乎面临绝迹的风险。针对这种现状，莱芜市农业科学研究院经过几年的努力，在保持莱芜小姜风味特点的基础上，培育出优质、高产的莱芜小姜品种——多倍体小姜。

秋水仙碱处理莱芜小姜多倍体的育种原理是利用多倍体的巨大、抗逆性强、营养成分高的特点，使莱芜小姜在保持原有风味的同时，通过增加莱芜小姜的倍性来达到提高产量的目的。实践证明，多倍体比率最高的是多年生草本，其次是1年生草本，木本植物最低。生姜是多年生草本植物，理论上讲具有较高的多倍体比率。同时，生姜又是无性繁殖植物，可避免多倍体高度不育或性状分离带来的繁殖困难，在利用多倍体特性上更为有利[1-3]。莱芜小姜的多倍体育种就是用不同浓度的秋水仙碱溶液处理莱芜小姜的幼芽，使其产生化学诱变，然后在后代中通过选择进而培育出多倍体莱芜小姜。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选择经济性状优良的莱芜小姜品种。

1.2 药剂浓度及配制

秋水仙碱处理液浓度不宜过高或过低，过高会引起伤害，甚至致死，过低不起作用，一般采用临界范围内高浓度短时间处理。试验采用4种浓度秋水仙碱处理液，分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%。

处理液配制：用去离子水将秋水仙碱溶解，分别配制成0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的处理液，并分别加入2%二甲基亚砜（DMSO）。

1.3 原始材料处理

1.3.1 催芽、抹芽处理

挑选块大、皮色好、鲜嫩、无病虫冻害的姜块作姜种。洗净后晒种，消毒后于3月下旬进行催芽[4-5]，用智能催芽室催芽，催芽温度23～25 ℃，大约20 d，当芽长至1 cm左右时停止催芽，选芽壮且鲜亮的姜种作试验材料。将姜种掰成约100 g的小块，保证每块有1个壮芽（即处理芽），其余的芽全部抹去，注意要抹得干净彻底，以免影响试验效果。

1.3.2 药液处理

选出500块姜种进行试验处理，4种秋水仙碱处理液各用100块，100块用清水处理作对照。具体试验处理见表1。

表1 试验处理设置

采用针刺包棉滴液法处理：将选好的姜块摆在桌面上，用直径0.5 mm的注射针对每个姜芽扎孔，用医用脱脂棉包裹后，用移液管移取处理液滴到脱脂棉上，每芽用0.5 mL。采用脱脂棉包裹姜芽是为了使处理液通过浸湿棉花而渗入姜芽，液体可长时间停留在姜芽表面。处理后在姜种上面盖好塑料膜，以防止药液挥发。在15 ℃环境下保持40 h后撤膜，补1次液，每芽0.5 mL，盖膜，加温，30 ℃环境下保持30 h。

处理完毕后，撤膜，除去脱脂棉（消除药液的后续作用），准备栽植到大田。

1.4 田间栽植

将处理好的姜种栽植到田间，行距60 cm，株距25 cm。采用常规田间管理方法，所有处理完全一致。

1.5 第1代材料的田间栽植、收获及数据测定

重点是进行普选。2013年4月下旬大田栽植，10月上旬收获，设3次重复。生长过程中，陆续调查各处理的出苗日期、出苗数，当大约有50%出苗时，计算出苗率。收获期分别测量株高、分枝数、单株根茎鲜质量。根据性状指标，计算抑制率。抑制率=[（对照测量值－处理测量值）÷对照测量值]×100%

对照采用五点式取样调查。秋水仙碱处理过的植株，每株都要仔细观察，找出不同于原始材料典型性状的植株，然后对其进行性状分类，每个单株单独收获，单独收藏于网袋并均附上标签，以便识别。同一项目由同一人（组）进行观测，以避免人为误差。地窖贮藏，次年单独种植。

1.6 第2代材料的田间栽植、收获及数据测定

重点是调查各性状所占比例。将上一年所留材料按顺序种植，2次重复，收获期选择各处理的各突变类型，调查其性状指标，并计算各表现型所表现出的性状所占比例，根据各突变性状所占比例的大小，观察其变异趋向。收获后对各变异类型进行标记，单独收获，单独收藏于网袋中，准备下一年种植。

1.7 第3代材料的田间栽植、收获及数据测定

关键调查遗传稳定性。将第2代单独收存的各变异类型随机分布种植，2次重复，收获期调查各表现性状类型，并观察各表现类型的性状稳定性，淘汰不稳定的性状株系，保留稳定的性状株系，选出表现优异的植株，测定其性状指标。

2 结果与分析

2.1 第1代材料的田间表现情况

按照1.5方法进行观察测定，结果见表2，不同浓度的秋水仙碱溶液处理莱芜小姜，对其出苗率、50%出苗所用时间、株高、分枝数、单株根茎鲜质量都有一定的抑制作用。在出苗率方面，0.05%的低浓度秋水仙碱溶液处理对其无抑制作用，其他3个浓度均受抑制，且随浓度的增加抑制作用增强，LWX-4表现最明显，出苗率仅为78%。50%出苗所用时间方面，所有处理出苗都比对照晚，说明药液对芽有一定伤害，但低浓度表现不明显（与对照只差1 d）。株高方面，各处理均受到抑制，随浓度的增加逐渐增强，其中，LWX-4抑制率最大，达到20.8%。分枝数方面，均受轻度抑制，但无规律，抑制最小的LWX-1只比对照少0.1个，抑制最大的LWX-2比对照少2.1个，这说明秋水仙碱处理对初代分枝数影响不明显。单株根茎鲜质量方面，随着处理浓度的增大，抑制作用逐渐增强，LWX-4平均单株根茎鲜质量是对照的66.9%，抑制率为33.1%。总体来看，秋水仙碱处理后的莱芜小姜初代单株质量等性状会受到明显抑制。

2.2 第2代材料的田间表现情况

按照1.6方法进行观察测定，发现共有7种田间表现类型（表3），分别为：宽叶型、旺长型、叶下披型、叶直立型、簇缩型、主茎畸形和扭曲花叶型。7种突变类型在同一处理中占所调查总数的比率差别很大，尤以处理LWX-4的突变比例最大，达21.9%；处理LWX-2次之，为17.9%；处理LWX-1最小，仅7.4%。

表2 不同秋水仙碱浓度对莱芜小姜田间性状的影响

表3 第2代材料7种田间表现类型所占比率 %

表4 第2代变异类型的田间性状指标

由表4调查结果来看，总体来讲，叶下披型、叶直立型、簇缩型、主茎畸形、扭曲花叶型5种变异类型的株高、株幅等性状指标低于对照（指第1年收获的对照种下后得到的植株）；宽叶型、旺长型这2种表现类型的株高、株幅等指标高于或接近于对照。特别指出的一点是分枝数，宽叶型的分枝数只有12.1个，这一特点类似于大姜品种的疏苗型性状，而且在最大叶长、最大叶宽、单株根茎质量方面表现出特别的优势。综上可得，宽叶型、旺长型是相对比较理想的变异类型。

综合表3、表4可知，LWX-2、LWX-4处理中，突变率较高的变异类型为宽叶型、旺长型，其中，LWX-2处理中，宽叶型突变比率为13.2%，占整个突变率的73.7%；LWX-4中，宽叶型、旺长型的突变比率分别为8.2%、4.3%，二者占整个突变率的57.5%。所以LWX-2、LWX-4这2个处理都比较理想，待测定稳定性之后方可确定最优处理。

2.3 第3代材料的田间表现情况

按照1.7方法进行观察测定，淘汰不稳定的性状类型，对表现稳定的性状类型通过对比性状指标并进行优化，选出最优的稳定遗传的性状。表6结果表明，在所有的变异类型中，仅宽叶型和簇缩型这2种变异类型最为稳定，但簇缩型的单株根茎质量明显低于对照，而宽叶型的单株根茎质量比对照增加30.8%，是目标变异类型。而旺长型、主茎畸形、扭曲花叶型稳定性最差，从第3代就陆续恢复原来性状；叶下披型、叶直立型等随着种植代数的增加，性状也会部分丢失，这些都被予以淘汰。这些不稳定类型可能只是秋水仙碱对试验材料的伤害或抑制作用而产生的表现类型，并非真正的突变类型。

综合表6、表7可知，只有宽叶型才是最终的目标变异类型，最大叶宽达到3.7 cm，叶长达到25.8 cm，稳定性强，产量高，从而可以进一步确定4个秋水仙碱处理浓度中，只有LWX-2才是最佳的处理浓度。

表6 第3代各变异类型的稳定性

表7 第3代田间性状指标

3 结论

综合以上可知，采用不同浓度的秋水仙碱溶液处理莱芜小姜，随着浓度的增加，对性状的抑制作用逐渐增强。在产生的7种突变类型中，宽叶型和旺长型是较为理想的突变类型，产量都明显比对照高，但旺长型性状稳定性差。所以，只有宽叶型表现稳定性强，产量高，比对照增产30.8%，是目标突变类型，即莱芜小姜的四倍体——宽叶型小姜，其对应的最佳的处理方式是LWX-2，即0.10%秋水仙碱溶液针刺包棉滴液处理。

[1]刘振伟.莱芜生姜[M].北京:中国农业科学技术出版社,2013:222-223.

[2]周逊.生姜组织培养快繁及离体保存技术研究[D].武汉:华中农业大学,2004.

[3]李庆芝,李玲,尚春华.秋水仙碱处理莱芜小姜诱变效应研究[J].农业科技通讯,2016(1):50-54.

[4]张平,梁培玉,史秀娟,等.莱芜生姜高产技术开发研究[J].中国果菜,2007(6):13-14.

[5]李玲,李庆芝.永康黄姜高产栽培技术[J].现代农业科技,2013(9):88-92.