全 文 ：在植物细胞、 组织或器官离体培养过程中， 为
了满足植物的生长需要， 通常将糖类添加到培养基
中。 蔗糖能支持绝大多数植物离体培养的生长， 一
直作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用 [1]。 培
养基中添加的蔗糖浓度大小影响植物组培苗形态发
生途径， 蔗糖浓度大小对植物组培苗形态发生途径
的影响是通过提供代谢底物或调节培养基溶液渗透
压来实现 [2]。 大量研究表明， 不同蔗糖浓度对薯蓣
科（Dioscoreaceae）薯蓣属（Dioscorea L.）植物离体形
态发生途径有不同程度的影响[3-7]。
山薯是薯蓣科薯蓣属的一种药食兼用的经济作
物， 其块茎含有丰富的淀粉以及其它人体必需的营养
成分， 具有重要的经济价值和特色产业开发潜力 [8]。
严华兵等的研究结果表明， 与其它因素相比， 蔗糖
浓度大小对山薯组培苗形态发生途径影响最大 [7，9]。
但蔗糖浓度大小对山薯组培苗形态发生的作用效应
有待深入研究。 为此， 本研究通过设计不同对比试
验， 进一步探讨了蔗糖在山薯组培苗形态发生中的
作用效应， 及其在离体培养过程中提供碳源底物或
参与培养基溶液渗透压调节的可能机制。
1 材料与方法
1.1 材料
在优良山薯品种无菌组培继代苗中挑选长势良
好的单株， 去掉顶芽、 基部节段， 剔除腋芽已长出
的茎段， 剪取单芽带叶茎段。
1.2 方法
1.2.1 培养条件 所有试验培养基均在灭菌前将 pH
值调至 5.8～6.0。 试验期间的培养温度为（27±1）℃，
光周期为 12 h/12 h（白天/黑夜）， 光照强度为 2 000 lx。
1.2.2 不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的
影响 在以 MS 为基本培养基 ， 附加 1.0 mg/L
BA、 0.1 mg/L NAA、 1.5 g/L活性炭的液体培养基中，
添加不同浓度（0、 29.2、 87.7、 146.2、 233.9 mmol/L，
热带作物学报 2011， 32（7）： 1325-1329
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期： 2011-03-16 修回日期： 2011-07-06
基金项目： 广西自然科学基金项目（No. 2010GXNSFB013032）。
作者简介： 严华兵（1979年—） 男， 博士， 副研究员。 研究方向： 植物细胞工程。 *通讯作者： 李杨瑞， E-mail: liyr@gxaas.net。
不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的影响
严华兵 1，2， 杨丽涛 2， 李俊玲 1， 闭志强 1， 李杨瑞 2 *
1广西农业科学院生物技术研究所， 广西南宁 530007
2广西大学农学院， 广西南宁 530007
摘 要 以山薯无菌组培苗茎段为试验材料， 研究不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的影响。 结果表明，
较低蔗糖浓度（87.7 mmol/L）促进山薯组培苗增殖及试管薯的发生， 较高蔗糖浓度（233.9 mmol/L）促进山薯试管零
余子的形成及不定根的发生； 蔗糖浓度的大小对山薯组培苗形态发生途径的影响是通过提供代谢底物和参与调
节培养基溶液渗透压共同作用来实现， 且碳源底物与培养基溶液渗透压对山薯组培苗形态发生途径的影响具有
一定的阀值效应。
关键词 山薯； 蔗糖浓度； 试管薯； 试管零余子； 碳源效应
中图分类号 S632 文献标识码 A
The Effects of Different Sucrose Concentrations on the Growth
of Dioscorea fordii Prain et Burk. In vitro Plantlets
YAN Huabing1, 2, YANG Litao2, LI Junling1, BI Zhiqiang1, LI Yangrui2
1 Bio-technology Research Institute of Guangxi Academy of Agricultural University, Nanning, Guangxi 530007, China
2 College of Agronomy, Guangxi University, Nanning, Guangxi 530007, China
Abstract Taken D. fordii in vitro plantlets as the explant materials, the effects of different sucrose concentrations on
the growth of D. fordii plantlets were carried out. The results showed that lower concentration of sucrose (87.7 mmol/L)
favored the proliferation and the formation of microtubers; higher concentration of sucrose (233.9 mmol/L) promoted
the formation of in vitro bulbils and the adventitious roots. Both carbon supply and osmolarity of the medium had
effects on the growth of D. fordii plantlets, and it appeared that the carbon supply and osmolarity of the medium
had a complex threshold effects on the growth of D. fordii plantlets.
Key words Dioscorea fordii Prain et Burk.; Sucrose concentration; Microbuter, in vitro bulbil; Carbon source effects
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2011.07.027.
第 32 卷热 带 作 物 学 报
表 1 不同蔗糖浓度对山薯组培苗生长的影响
蔗糖浓度/（mmol/L） 起始渗透压/mOsm 可代谢利用碳源/（g carbon/L） 组培苗形态反应
233.9 371 33.7
腋芽点起始形成芽球， 后期极少数芽球上伴随茎段增殖， 大多
数芽球进一步形成球茎， 并伴随不定根发生。
0 105 0 腋芽不能正常增殖， 茎段基部无不定根发生。
29.2 146 4.2 腋芽正常增殖， 茎段基部不定根发生少， 且无试管薯发生。
87.7 214 12.6 腋芽正常增殖， 部分茎段基部形成试管薯， 并伴随不定根发生。
146.2 286 21.1
腋芽点起始形成芽球， 后期多数芽球上伴随茎段增殖， 部分茎
段基部形成试管薯， 茎段基部根发生量较多。
对应质量浓度分别为 0、 10、 30、 50、 80 g/L）的蔗
糖， 研究不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径
的影响。
1.2.3 碳源底物和培养基溶液渗透压对山薯组培苗
形态发生的作用效应 在以 MS 为基本培养基，
附加 1.0 mg/L BA、 0.1 mg/L NAA、 1.5 g/L活性炭以
及不同碳源的液体培养基中分组进行以下两组试验：
试验一： 在不添加和仅添加 29.2 mmol/L 蔗糖
的培养基中， 通过添加不同浓度的山梨醇（山梨醇
通常不被植物代谢利用， 仅参与培养基溶液渗透压
调节）， 获得与添加 87.7 mmol/L 蔗糖的培养基溶液
相等（或近）的渗透压， 探讨碳源底物和培养基溶液
渗透压在山薯组培苗形态发生的作用效应。
试验二： 在不添加和仅添加 87.7 mmol/L 蔗糖
的培养基中， 通过添加不同浓度的山梨醇， 获得与
添加 233.9 mmol/L 蔗糖的培养基溶液相等（或近）的
渗透压， 探讨碳源底物和培养基溶液渗透压在山薯
组培苗形态发生的作用效应。
试验中等渗溶液的计算， 以蔗糖在高压灭菌前
后分解 10.95％为参照， 而单糖的分解可忽略不
计[10]。 培养基溶液渗透压测定采用渗压仪（advanced
instruments， Inc.， 广西水牛研究所购买仪器设备），
渗透压检测按仪器操作说明进行， 渗透压单位采用
mOsm。
1.2.4 数据统计分析 所有数据采用 Excel、 SAS
等软件进行计算和多重比较分析。
以上各对比试验每个处理重复 3次， 每个重复
18 个外植体（接种 3 瓶， 6 株/瓶）。 所有试验数据
为 3 次重复平均值， 并以 “平均值±标准误差” 的
形式表示。
2 结果与分析
2.1 不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的
影响
从表 1 可见， 在添加相同成分的 MS 基本培养
基中， 蔗糖浓度大小对山薯组培苗形态发生途径影
响较大。 在不添加蔗糖的培养基中， 组培苗腋芽不
能正常增殖， 少数腋芽伸长 3～4 mm， 呈典型缺少碳
源生长状（图 1-A）。 当蔗糖浓度提高到 29.2 mmol/L
（即10 g/L）时， 茎段腋芽增殖， 但增殖系数低， 且
A. 无蔗糖培养基中山薯组培苗植株形态； B. 29.2 mmol/L蔗糖浓度条件下山薯组培苗植株形态； C. 87.7 mmol/L蔗糖浓度条件下山薯组培
苗植株形态； D. 146.2 mmol/L 蔗糖浓度条件下山薯组培苗植株形态； E. 233.9 mmol/L 蔗糖浓度条件下山薯组培苗植株形态。 [bar=1 cm]。
图 1 不同蔗糖浓度条件下山薯组培苗植株形态

B A
C D E
1326- -
第 7 期

50
40
30
20
10
0
a
b干
重
/m
g
29.2 87.7 146.2 233.9
蔗糖浓度/（mmol/L）
a
c

500
400
300
200
100
0
鲜
重
/m
g
29.2 87.7 146.2 233.9
蔗糖浓度/（mmol/L）
b
a
c
d

5
4
3
2
1
0
29.2 87.7 146.2 233.9
增
殖
系
数
蔗糖浓度/（mmol/L）
b
a
b
c

6
5
4
3
2
1
0
29.2 87.7 146.2 233.9
蔗糖浓度/（mmol/L）
茎
长
/c
m b
a
c
d
不同小写字母表示 p=0.05 水平上差异显著。
图 2 不同蔗糖浓度对山薯组培苗生长的影响
组培苗基部无试管薯发生（图 1-B）。 蔗糖浓度达到
87.7 mmol/L（即30 g/L）时， 茎段腋芽正常增殖， 且
经过 2 个月的培养在大多数茎段基部形成试管薯，
并伴随不定根发生（图 1-C）。 然而， 当蔗糖浓度进
一步提高到 146.2 mmol/L（即50 g/L）时， 茎段腋芽
点起始培养阶段（10 d左右）未见腋芽生长， 而是形
成变态芽球， 接着芽球上开始见腋芽增殖， 随着培
养时间的延长芽球上腋芽进一步生长， 且有些植株
基部可形成试管薯， 茎段基部伴随大量不定根形成
（图 1-D）。 当蔗糖浓度达到 233.9 mmol/L（即80 g/L）
时， 茎段腋芽点起始培养阶段（10 d左右）未见腋芽
生长， 而是形成变态芽球， 但随着培养时间的延
长， 芽球上少有腋芽增殖， 芽球进一步发育成球
茎， 并伴随不定根形成（图 1-E）。
从图 2可见， 蔗糖浓度大小对山薯组培苗增殖系
数、 茎长、 植株鲜重及干重有显著影响。 87.7mmol/L
蔗糖浓度条件下， 茎段增殖系数、 茎长、 植株鲜重
及干重显著高于其它处理。 233.9 mmol/L 蔗糖浓度
条件下， 由于茎段腋芽点形成芽球， 而未能有效增
殖， 因此， 各项指标均显著低于其它处理。
2.2 碳源底物和培养基溶液渗透压对山薯组培苗
形态发生的作用效应
从表 2 可见， 添加 97.3 mmol/L 山梨醇， 而不
添加任何蔗糖的处理 A4， 培养基溶液中可代谢利
用碳源底物含量与处理 A1（即不添加任何蔗糖处理）
相同， 而培养基溶液起始渗透压与处理 A3（即添加
87.7 mmol/L蔗糖处理）相近。 处理 A4 的腋芽不能
正常增殖， 其腋芽增殖系数、 茎长、 植株鲜重及干
重显著低于处理 A3， 但较处理 A1 形成的腋芽大。
处理 A5 培养基溶液中可代谢利用碳源底物含量与
处理编号
碳源/（mmol/L）
起始渗透压/mOsm 增殖系数 茎长/cm 鲜重/mg 干重/mg
蔗糖 山梨醇
A1 0 105 1.2±0.2 d 0.9±0.1 d 76.5±6.3 d 6.1±0.1 c
A2 29.2 146 2.2±0.2 c 2.7±0.1 c 222.7±8.6 c 18.2±0.9 b
A3 87.7 214 4.4±0.2 a 4.5±0.4 a 479.4±52.2 a 37.0±5.5 a
A4 0 97.3 223 1.6±0.3 d 1.2±0.3 d 93.6±8.7 d 7.0±0.5 c
A5 29.2 64.9 205 3.4±0.3 b 3.1±0.2 b 284.8±33.7 b 20.7±2.9 b
说明： 同列不同小写字母表示 p=0.05 水平上差异显著。 下同。
表 2 不同碳源底物浓度及渗透压对山薯组培苗生长的影响
严华兵等： 不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的影响 1327- -
第 32 卷热 带 作 物 学 报
处理编号
碳源/（mmol/L）
起始渗透压/mOsm 增殖系数 茎长/cm 鲜重/mg 干重/mg
蔗糖 山梨醇
B1 0 105 1.2±0.2 d 0.9±0.1 d 76.5±6.3 d 6.1±0.1 c
B2 87.7 214 4.4±0.2 a 4.5±0.4 a 479.4±52.2 a 37.0±5.5 a
B3 233.9 371 0.4±0.1 d 0.6±0.1 d 77.8±13.4 d 10.6±1.9 d
B4 0 259.5 377 1.8±0.3 c 1.3±0.7 c 96.8±11.8 c 6.9±0.8 c
B5 87.7 162.2 373 2.7±0.3 b 2.6±0.2 b 225.6±6.0 b 28.4±1.28 b
表 3 不同碳源底物浓度及渗透压对山薯组培苗生长的影响
处理 A2 相同， 而培养基溶液起始渗透压与处理
A3相近。 可代谢利用碳源底物含量相同的处理 A2
与处理 A5， 随着培养基溶液渗透压从 146 增加至
205， 山薯组培苗增殖系数、 茎长、 组培苗鲜重及
干重有显著增加。 然而， 培养基溶液起始渗透压
相近的处理 A3 和处理 A5， 可代谢利用碳源含量
的增加显著促进山薯组培苗的生长 ， 处理 A3 组
培苗的增殖系数、 茎长、 鲜重及干重显著高于处
理A5。
从表 3可见， 添加 259.5 mmol/L 山梨醇， 而不
添加任何蔗糖的处理 B4， 其可利用碳源底物含量
与处理 B1（即不添加任何蔗糖处理）相同， 而培养
基溶液起始渗透压与处理 B3（即添加233.9 mmol/L
蔗糖处理）相近。 处理 B4 的腋芽不能正常增殖，
其腋芽增殖系数、 茎长、 植株鲜重及干重显著低于
处理 B3， 但较处理 B1 形成的腋芽大。 处理 B5 可
利用碳源底物含量与处理 B2 相同， 而培养基溶液
起始渗透压与处理 B3 相近。 可代谢利用碳源底物
含量相同的处理 B2和处理 B5， 当培养基溶液渗透
压从 214 增加至 373， 山薯组培苗无法正常增殖，
而是在芽点形成芽球进而产生试管零余子， 组培
苗形态发生途径发生了改变。 培养基溶液渗透压
大小相近的处理 B3 和处理 B5， 随着可代谢利用
碳源含量从 87.7 mmol/L 增加到 233.9 mmol/L， 山
薯组培苗的增殖系数、 茎长、 植株鲜重及干重显
著降低。
3 讨论与结论
前期研究中发现， 植物生长调节剂浓度配比、
光周期、 蔗糖等多种因素均对山薯组培苗形态发生
有影响， 其中蔗糖浓度起着决定性的作用[7，9]。 本研
究结果表明， 在相同培养条件下， 蔗糖浓度大小同
样对山薯组培苗形态发生途径影响较大。 蔗糖浓度
的提高促进腋芽点芽球的形成， 当蔗糖浓度提高到
233.9 mmol/L 时， 形成的芽球大多数进一步分化发
育成球茎。 大量研究结果表明， 提高培养基中蔗糖
浓度促进离体营养贮藏器官的形成 [11-13]。
在离体组织培养过程中， 碳源可能作为碳源底
物为植物生长提供能量 [12]， 也可能作为渗透物质调
节培养基溶液渗透压 [14]， 也可能通过提供碳源底物
和参与培养基溶液渗透压调节双重作用 [2，15]， 调节
组培苗形态发生途径。 从表 2 和表 3 中结果可以
看出， 在山薯组培苗离体形态发生途径中， 蔗糖
既作为碳源底物为植物生长提供能量， 也参与培
养基溶液渗透压调节， 进而影响山薯组培苗形态
发生途径。
碳源通过提供碳物底物或参与渗透压调节对植
物组培苗形态发生的影响具有一定的阀值效应 。
Jeannin 等 [16]指出， 碳源底物和渗透压的一定最小
阀值对太阳花未成熟合子胚形成体细胞胚是必需
的。 在一定渗透压范围内， 培养基溶液渗透压对水
仙球茎形成没有影响[12]。 本研究发现， 培养基溶液
可代谢底物含量相同条件下， 培养基溶液渗透压大
小只有在一定范围内才能促进组培苗增殖生长。 同
样在培养基溶液渗透压相同条件下， 培养基中可代
谢底物含量只有在一定范围内才能促进组培苗增殖
生长， 具有阀值效应。
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责任编辑： 沈德发
严华兵等： 不同蔗糖浓度对山薯组培苗形态发生途径的影响 1329- -