生姜多倍体诱变技术方法的建立

尚春华，李庆芝，王教义，柳建增

（1.山东省莱芜市农业科学研究院，山东莱芜271100；2.山东省万兴果蔬有限公司，山东莱芜271100）

生姜多倍体诱变技术方法的建立

尚春华1，李庆芝1，王教义1，柳建增2

（1.山东省莱芜市农业科学研究院，山东莱芜271100；2.山东省万兴果蔬有限公司，山东莱芜271100）

生姜是无性繁殖作物，无法利用有性杂交等手段育种，因此，品种选育方法受到很大限制。本文总结了秋水仙碱处理“莱芜小姜”得到多倍体生姜的最佳材料、浓度、方法、选择世代及优异表现型的特性，建立了一整套利用秋水仙碱进行多苗型生姜幼芽根茎处理并选育出优良变异系的方法体系。

多倍体诱变；秋水仙碱；莱芜小姜；变异类型

生姜是我国出口创汇的重要作物，可作菜用、调料、药用以及保健之用，最近几年因其营养价值和保健价值较高，被开发成多种保健品，因此，市场对生姜的产量和品质就提出了更多、更高的要求，许多传统生姜品种的特性需要改良和更新。而生姜作为无性繁殖作物，不能利用有性杂交等手段育种，因此品种选育方法受到很大限制。许多传统地方品种，特性突出、品质优良，却因为产量低正逐渐被淘汰，急需通过产量和品质的提升得到改良保护。利用秋水仙碱处理多苗型生姜获得多倍体，改良目的准确且成功率高，在提高产量的同时还能保留优良地方品种的风味，已通过多代试验取得了成功，并在此基础上获得了系列优良品系[1]。现将一整套利用秋水仙碱诱变多苗型生姜幼芽根茎的方法总结如下。

1 材料及药剂处理

1.1 供试材料及前处理

密苗型生姜（Zingiber officinaleRosc.）：（研究发现密苗型生姜多为二倍体，用此类型生姜进行多倍体诱导获得多倍体的几率高且稳定[2]）。首先用自来水将生姜根茎冲洗干净，晾干后，置于25℃、相对湿度90%的智能催芽室内进行催芽，待芽长至0.5～1cm时，将生姜根茎掰成带单个芽的姜块，平摆于桌面上。

1.2 处理药剂配制

秋水仙碱处理液：用蒸馏水将秋水仙碱溶解，配制成0.1%的处理液，加2%的DMSO（二甲基亚砜）[3，4]。

1.3 初代材料（VM0）的处理

用0.5mm针穿刺芽顶部，然后将脱脂棉用35%～40%的酒精蘸湿后捏干，药棉将姜芽全部包埋住，用移液枪将每个芽加入体积1mL的药液滴到药棉上，然后调控温度进行培养。温度设计为：先在室温15℃下处理40h，然后再升高至30℃下处理30h。药剂加入后，处理姜芽要盖上一层保湿暗光的薄膜，防止药剂的挥发及分解，40h后加温，加温处理前视棉花湿度对每个处理芽补入体积0.5～1mL的药液。处理完成后，迅速将包在芽上带药的脱脂棉去除，在1～2d之内完成种植。

对照：不用药处理，其他处理方法相同，将芽进行扎孔和包脱脂棉，药剂用蒸馏水替代。

2 各代材料的种植、性状测定及筛选

2.1 一代材料（VM1）的种植及突变株的初代选育

2.1.1 VM1的种植管理

将试验材料与对照分几个重复排列种植，大田种植密度采用行距65cm、株距20cm。各边行种植保护行，保护行不进行数据测量，以减小边角效应对实验结果的影响。其它按常规方法进行管理。

2.1.2 VM1的收获调查

两周后开始调查出苗率、出苗期，收获期调查记录各种变异株及对照的株高、分支数、单株根茎鲜重、最大叶长和叶宽，计算各项测量指标的抑制率，计算公式见式（1）。尤其最大叶长和叶宽、分支数及株高的抑制率，此代抑制率大于正负20%的作为特异性状的选择标准。其余处理及对照的调查取样，按“Z”字形5点取样法进行取样，每点取3m双行内的植株进行调查。另外，从出苗期到收获期，分时段进行特异表型性状的观察，选择特异表现类型，在收获期进行单株收获、调查、测量及标记；选择变异单株后的处理与对照全部单独收获、标注，连同单收变异芽系一并保存供次年种植。

2.1.3 VM1收获期突变株的类型及选择

按照2.1.2方法进行性状数据的测定及统计，结果发现变异类型共七种，即簇缩型、叶下垂型、直立型、主茎畸形、宽叶型、高大型、旺苗型，而通过逐代种植获得稳定、优异芽系的变异类型主要有四类，即高大型、叶宽型、叶下垂型、旺苗型，其表现及选择标准见下表1。

表1 VM1植株的田间表型突变类型及表现

数据分析发现，处理种植的VM1出苗率、出苗期、株高、分支数等都受到不同程度的抑制，所以此代选择的变异株系优异性状还没有充分显现，所以初选后的处理材料要全部保留到VM2收获期进一步筛选；同时初代选择后的处理材料还需全部保存，第二年种植再选择。

2.2 二代材料（VM2）的种植、突变株选择及其性状表现

将VM1单独收存的优异芽系、选择后的处理材料及对照分别单独种植，芽系和处理行旁边均设置对照种植行，分设2次重复，处理与对照管理方法同VM1种植管理方法。

在VM2收获期，对处理进行第二次优异突变类型选择，调查分析其苗高、分支数、叶宽等的生物、农艺性状，并将新选变异芽系分别编号、单收单藏，次年按照标准方法种植。

在VM2收获期，对初代选择的变异系进行性状调查，数据分析表明，初代选择的优异变异系有些类型不稳定，或者有些变异部分性状优异而其他性状表现不理想，因此需要在该代重新筛选和淘汰，然后将稳定的芽系单独收留作下一代种植。

2.3 三代材料（VM3）的种植及突变株最终选择

将VM2单独收存的各变异类型随机分布种植，设2个重复，与对照用同样的方法进行管理（同VM1种植管理方法）。

在VM3收获期，调查各表现类型的特异性状表现，以观察其各表现型的稳定性，测定优异株系的各性状数值进行分析。从性状稳定性方面考虑，四类优异变异类型中最稳定宽叶型稳定率达到100%，所以这类变异在将VM1就可以选择，早选择利于变异芽系的单独种植保存，选择群体量相对较小；高大型、旺苗型稳定性最差，大多3代后恢复，所以适合VM2初选、VM3终选；叶下垂型、叶直立型随着种植代数的增加，部分性状会丢失，也需要VM3终选。

分析得出，VM1、VM2许多变异类型的特异表现是诱变伤害、抑制等后续作用引起的表型表现而非真正变异，从提升根茎产量方面看表现最稳定的优异变异只有宽叶型和部分高大型。通过VM3的最终选择，才可获得性状稳定的优异芽系，然后就能逐代进行大量繁殖及其他性状的筛选鉴定，从而获得稳定的芽系；特别需要注意的是VM3为筛选最终代，对变异系性状需要进行全面系统评价，防止单一的筛选标准导致优益遗传变异系丢失。

3 诱变方法建立的理论依据

诱变处理合适的材料为小姜（密苗型生姜），报道研究表明，密苗型生姜多为二倍体，而大姜（稀苗型生姜）多为混倍体；而且用小姜经秋水仙碱诱导获得的宽叶系列变异芽系除了具有宽叶特性外，分支数、叶色、地上茎粗及根茎产量等性状都完全具有稀苗型大姜的特点。因此，用小姜进行多倍体诱导获得多倍体和混倍体大姜理论和试验完全吻合可行。

而多数突变如高产、多苗等性状表现均不稳定，这说明许多突变株的特性是暂时性的效应表现，通过几代种植，突变型就会慢慢恢复到正常的状态；因此VM1、VM2完成初选，而通过VM3最终获得的变异才是稳定变异芽系。

[1]李庆芝,李玲,尚春华,等.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.

[2]刘振伟,史秀娟,李立国,等.60Co-γ射线辐照生姜诱变效应研究[J].山东农业科学,2009,(6):23-26.

[3]史秀娟,刘振伟,李庆芝,等.两种诱变剂对不同生姜品种当代生长的影响[J].北方园艺,2010,(3):12-14.

[4]曾杨,高山林,王蔚,等.脱病毒生姜同源四倍体的诱导和鉴定[J].药物生物技术,2006,13(5):338-342.

Establishment of Polyploid Mutagenesis Technique for Ginger

SHANG Chun-hua1,LI Qing-zhi1,WANG Jiao-yi1,LIU Jian-zeng2
(1.Laiwu Academy of Agricultural Sciences,Laiwu 271100,China;2.Shandong Wanxing Fruit and Vegetable Co.,Ltd.,Laiwu 271100,China)

Ginger is an asexual crop and can not be bred by means of sexual hybridization.Therefore,its breeding methods are greatly limited.This paper summarized the methods for obtaining polyploid ginger by colchicine treatment,using"Laiwu small ginger"as material,including optimum material,concentration,method,selection age and excellent phenotype.And it set up a whole set of method system,in which used colchicine to treat ginger rhizome bud seedlings,in order to select fine variation line.

Polyploid mutagenesis;colchicine;"Laiwu small ginger";variation type

S632.5

A

1008-1038(2017)09-0073-03

10.19590/j.cnki.1008-1038.2017.09.023

2017-06-22

山东省现代农业（蔬菜）产业技术体系科研经费资助（SDAIT-02-022-03）；山东省农业良种工程2014项目（高产莱芜小姜新品种培育）

尚春华（1978—），男，助理农艺师，主要从事作物栽培技术及育种等研发工作