红薯的器官来源及高产机理

摘要：在观测实生苗发育的过程中发现，红薯并不是由胚根的膨大发育形成的，而是由下胚轴的膨大发育而成。对红薯的发育形成，特别是对不同器官与红薯形成的关系进行系统地栽植试验和观测研究，进一步证实红薯只有通过种薯营养苗的栽培，才能获得高产机理。

关键词：红薯;器官;高产机理

中图分类号： S531                               文献标识码：  A                      DOI编号：   10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.026

红薯（Ipomoea batatas （L.）Lam）是旋花科（Convolvulaceae）甘薯属（lpomoeaL.）的一个重要栽培种，又名白薯、番薯、红苕、地瓜等，为蔓生性草本植物。原产热带美洲中部，明朝万历年间由东南亚传入我国。研究表明[1]，红薯和红薯叶能够降低血压、降血糖、降低心血管疾病的发病率，提高人体抗病能力及免疫能力，这些功效都与红薯及红薯茎叶中含有丰富的黄酮类化合物有关。所以，在我国不仅各地广泛栽培，而且近年来一些家庭在花盆中也开始栽植红薯。本文通过在花盆中种植红薯，观测实生苗发育的过程中发现，红薯并不是由胚根的膨大发育形成，而是由于下胚轴的膨大发育形成的。在此基础上，进一步对红薯的发育形成，特别是对不同器官与红薯形成的关系进行了系统地栽植试验和观测研究，证实目前一些教科书中把红薯称为块根的观点是错误的[2]，并验证了红薯只有通过种薯营养苗的栽培，才能获得高产的道理。

1 材料和方法

1.1实验材料

实验所用红薯的种子和种薯，均系2015年10月中旬采于陕西省蒲城县苏坊镇郭廉村村民红薯田中。

1.2 实验方法

种植试验在室内进行，过程是把采来的种子直接种植于两种不同土壤的花盆中，其中之一为细沙与黄土混合的普通土，另一种为很松散的枯枝落叶土。随着种子萌发和幼苗发育进程，不间断地进行动态跟踪观测，并依据发育情况利用MICROTEK ScanMaker4900扫描仪进行实物扫描记录。

栽培试验是把实生苗发育中的胚芽和子叶芽（长到3cm以上）分别切下，水培至其下端生出不定根，然后扦插到花盆中培养。同时，把来源于种薯的营养芽进行对照栽培。同样，伴随着植株的发育进程，也不间断地进行动态跟踪观测，并依据发育情况利用MICROTEK ScanMaker4900扫描仪进行实物扫描记录。

2 研究结果

2.1 土壤对红薯种子的发芽影响

萌发试验表明，两种土壤对红薯种子的发芽影响不大，在种植7～9天后少数种子就开始发芽、子叶展开（见图4）;通常在13～15天后第1片真叶开始出现，以后，每隔7～10天增加1片真叶（见图5）。但是，不同红薯种子发芽的潜伏期其差异非常悬殊，有的7天后即可发芽，有的在种植8～9个月甚至1年以后还可以出土发芽。

2.2 红薯子叶芽的发育

红薯子叶芽（见图13和图17）的发育相对较晚，一般在种植25天以后在放大镜下才可以看到幼小的子叶芽开始发育，而且其生长速度也明显慢得多，在种植140天以后其子叶芽才分化出第一片真叶;而在胚芽发育所形成的藤蔓上已经生长10多片叶子。

2.3 红薯幼苗下胚轴的发育

红薯幼苗的下胚轴非常发育，特别是在地面以下的部分，不仅长度可以随着种植的深浅会发生变化，侧面可以长出不定根（如图6）;而且，其下胚轴的下部分会逐渐变红色并膨大形成红薯，有一株实生苗在165天以后红薯已达4×2.3厘米（图6～7）。另外，在该红薯底部的侧面还分化出3条明显比较粗而红色的根状物，其中最粗的一条已经发育成长线形的红薯（图7～8）。两种不同土壤所形成的红薯在形态上略有差異，通常是生长于枯枝落叶土中的植株所形成的红薯似更狭长一些。

2.4 主根的形成

从图7、图12和图14中可以看到，在实生苗形成的红薯底部的最中央都有一条白色的根，从位置看显然它是由胚根发育所形成的，是真正的主根。

2.5子叶芽移植后的生长发育

图10和图11是在实生苗的子叶芽开始发育时，把植株挖出来再深栽，以观测子叶芽在土壤中可否转化发育形成红薯。结果表明，当子叶芽被埋入土中以后其生长发育明显受到抑制，但不会膨大形成红薯。

2.6 子叶芽和胚芽的扦插苗的观察

图16、图18、图19和图20分别是子叶芽和胚芽的扦插苗，从图中可以明显看到子叶芽和胚芽扦插苗的基部仅生出了多数白色的纤维状根，既没有变红变粗，也没有发育形成红薯。

2.7 红薯的形成部位

图21和图22分别是实生苗下胚轴的扦插苗和种薯营养芽扦插苗发育所形成的植株，其不仅发育了良好的根系，还形成了数量和大小不等的红薯。

3 结论

红薯实生苗的发育，以及子叶芽苗、胚芽苗、下胚轴苗和种薯营养苗的扦插栽培充分显示出：只有其实生苗的下胚轴和下胚轴的扦插苗可以膨大发育形成红薯;而其子叶芽扦插苗和胚芽扦插苗，在地下只能发育形成白色的纤维状根，却不能膨大发育形成红薯。另外，由胚根发育所形成的根系是明显退化的，除了有少数细弱的侧根外，也不能膨大发育形成红薯。

种植试验不仅论证了红薯是由下胚轴膨大发育而形成的，也诠释了红薯表面为什么没有像土豆一样的芽眼，那是因为下胚轴既没有节和节间，也就没有芽的痕迹。事实还表明了另外一个问题，那就是下胚轴和茎（包括胚芽和子叶芽发育所形成的）虽然都是轴性器官，其不同除了茎上有节、节间和芽的痕迹而胚轴上没有以外，还表明胚轴与茎在遗传方面已经发生分化，而且还存在质的差异。

种植和栽培试验，既论证了红薯器官的发生，也说明了农业上通常采用薯块营养苗栽培红薯的方法是非常科学的，还表明了只有采用薯块营养苗栽培红薯，才能获得高产的机理所在。

参考文献

[1]李俊玲.红薯茎叶功能性成分分析及其饮料的研制[D].杨凌：西北农林科技大学食品科学与工程学院，2008.

[2]贺学礼.植物学[M].北京：高等教育出版社，2004.

作者简介：李怡彬，学生，研究方向：植物器官发育。