全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 6期，2007年 12月 1045
生长调节物质、碳源和光周期对山薯试管薯形成和生长发育的影响
丰锋 *，叶春海，李映志，许维飞
广东海洋大学农学院，广东湛江 524088
提要：研究了 IBA、NAA、PP333和KT这 4种植物生长调节剂组合处理以及碳源与光周期处理对山薯试管薯形成和生长
发育影响。结果表明：(1) MS+2.0 mg·L-1 IBA+1.0 mg·L-1 NAA+0.5 mg·L-1 PP333+1.0 mg·L-1 KT有利于山薯试管薯的形成和生
长发育(成薯指数 18.2189) ；(2)蔗糖作为碳源对山薯试管薯数量的诱导效果优于白糖(每瓶试管薯增加 8.20个) ；75 g·L-1
的糖有利于山薯试管薯的形成和生长发育(成薯指数225.5590) ；(3)光照时间长短影响试管薯数量，但对成薯指数的影响
不显著。
关键词：山薯试管薯；薯的形成和生长；生长调节物质；碳源；光周期
Effects of Growth Regulators, Carbon Sources and Photoperiod on in vitro Forma-
tion and Growth and Development of Microtubers of Dioscorea fordii Prain et Burk.
FENG Feng*, YE Chun-Hai, LI Ying-Zhi, XU Wei-Fei
College of Agriculture, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088, China
Abstract: Taking tissue-cultured plantlets of Dioscorea fordii as material, effects of plant growth regulators
(IBA, NAA, PP333 and KT), carbon sources and photoperiod on formation and growth and development of
microtuber of Dioscorea fordii were studied. Results showed that: (1) MS+2.0 mg·L-1 IBA+1.0 mg·L-1 NAA+0.5
mg·L-1 PP333+1.0 mg·L-1 KT was helpful to microtuber formation and development of Dioscorea fordii, with the
average tuber-producing-index of 18.2189. (2) Sucrose was much better than white sugar as carbon sources
for inducement of tuber, the average number per bottle of tuber increased 8.20; sugar of 75 g·L-1 was helpful to
microtuber formation and development of Dioscorea fordii, with the average tuber-producing-index of 225.5590.
(3) Length of illumination time influenced the number of tuber, but had no significant influence on tuber-
producing-index.
Key words: tuber and rhizome of Dioscorea fordii; tuber formation and growth; growth regulators; carbon
sources; photoperiod
收稿 2007-08-27 修定 2007-09-21
资助 广东省科技厅农业攻关项目(2006B202010022)和广东
省农业厅农业科技项目(B0 5 0 83 )。
* E-ma il：ff1 70 3@1 26 .com；Tel：0 75 9 -2 36 2 89 3
自Van der Zaag (1986)提出试管微型薯概念以
来，试管薯已成为继脱毒试管苗之后保存种质和
生产无毒种薯的一种新方法，试管薯作为繁殖材
料具有易保存，运输方便，脱毒苗形成的试管薯
无病毒侵染，利于国际间种质交换，种植后形成
的苗生长健壮等许多优点，应是脱毒山薯的发展
方向。试管薯的产生可以免去试管苗移栽的技术
难度，而且使生产节约用种成为可能。因此，对
试管薯诱导形成的研究已引起了人们的重视(郭得
平和 Shan 1992；胡云海和蒋先明 1991)。迄今薯
蓣类试管薯形成的研究，仅见与其同属植物怀山
药微型块茎离体诱导(李明军等2000)和盾叶薯蓣试
管株芽诱导(彭晓英等 2005)的报道，山薯试管薯
的形成报道未见。本文研究植物生长调节剂组
合、碳源和光周期对山薯试管薯形成和生长发育
的影响，探索山薯试管薯形成和生长发育的最佳
培养条件。
材料与方法
山薯(Dioscorea fordii Prain et Burk.)第 5代不
定芽(株高 4~5 cm)，由广东海洋大学植物细胞工
程实验室提供。实验内容有 3个方面：(1)生长调
节物质影响实验，试管苗分别接种到以MS为基
本培养基，采用 L9(34)正交设计的培养基组合中，
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因素组合分别为：IBA (0.5、1.0、2.0 mg·L-1)，
NAA (0.5、1.0、2.0 mg·L-1)，PP333 (0.5、1.0、
2.0 mg·L-1)，KT (0.01、0.1、1.0 mg·L-1)，另
加 2%活性碳、30 g·L-1白糖、4.5 g·L-1琼脂。以
MS+1 mg·L-1 KT+0.02 mg·L-1 NAA+0.1 mg·L-1
PP333+30 g·L-1白糖 +4.5 g·L-1琼脂为对照，每处理
5瓶，每瓶接 7~10 个茎段，重复 3 次。培养温
度为(25±1) ℃，光照强度为 27~36 µmol·m-2·s-1，
每天光照时间 10 h，以下未作说明者，其培养条
件同此。(2)碳源影响实验，试管苗接种到以MS
为基本培养基，采用裂区试验设计的培养基组合
中，因素组合分别为：白糖(30、45、60、75、
90 g·L-1)，蔗糖(30、45、60、75、90 g·L-1)。
(3)光周期影响实验，试管苗接种到MS+30 g·L-1白
糖 +4.5 g·L-1琼脂 +2%活性碳的培养基中，置于
人工气候箱中培养，光照时间分别为( 8、1 0、
12、14 h·d-1)。自然光照(不照光)为对照。所有
实验每周观察 1次，培养 60 d后测定和统计各处
理试管薯的总数量、总重量、长度、直径、单
薯重量和成薯指数(IP)(胡云海等 1991)。成薯指数
(IP)＝N (个 /瓶)×W (重量 /个)×D (直径 /个)×L (长
度 /个)，每个试验的试管薯的数量、重量和成薯
指数(IP)作方差分析和F检验，对差异显著的数据
作平均值间的Duncan’ s多重比较。
结果与讨论
1 植物生长调节剂对试管薯形成和生长发育的影响
(1)各种处理培养 40 d后开始有试管薯发生
(图 1-a)，以后试管薯逐渐长大(图 1-b~f)，60 d
后统计试管薯数量并进行极差分析的结果(表1)表
明，不同水平 KT之间的极差最大，是 4种因素
中影响试管薯数量的主导因子，其次是 NAA和
PP333。方差分析表明，4种植物生长调节剂中，
除不同水平 I B A 间和区组间差异不显著以外，
N A A、P P 3 3 3 和 K T 不同水平之间差异极显著
(FNAA=9.3743，FPP333=6.3612，FKT=14.9290，F0.01=
图 1 山薯试管薯的生长发育进程
Fig.1 Growth and development procedure of microtuber of D. fordii
a：培养 40 d；b：培养 50 d；c：培养 60 d；d、e：单株试管薯；f：单瓶试管薯。
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6.23)，Duncan’s多重比较表明：0.5 mg·L-1 NAA
试管薯数量极显著高于 1.0 mg·L-1 NAA和 2.0 mg·L-1
NAA；2.0 mg·L-1 PP333试管薯数量极显著高于 0.5
mg·L-1 PP333；0.01 mg·L-1 KT的试管薯数量极显著
低于 0.1 mg·L-1 KT和 1.0 mg·L-1 KT。不同处理组
合之间试管薯的数量作Duncan’s多重比较的结果
(表 2)表明，① MS+1.0 mg·L-1 IBA+0.5 mg·L-1
NAA+1.0 mg·L-1 PP333+1.0 mg·L-1 KT有利于试管薯
数量的增加。② KT与NAA比值高的数量多，与
KT及NAA的比值呈正相关。③水平高的 PP333也
多，较高浓度的 PP333有利于试管薯的形成。
(2) 60 d后称量试管薯的重量并进行极差分析
的结果(表 1)表明，KT不同水平之间极差最大，
是 4种生长调节剂中影响试管薯总重量的主要因
子，其次是 IBA和NAA。Duncan’s多重比较结果
表明：2.0 mg·L-1 IBA的试管薯重量显著高于 1.0
mg·L-1 IBA和 0.5 mg·L-1 IBA，0.5 mg·L-1 NAA的试
管薯重量显著高于 1.0 mg·L-1 NAA和 2.0 mg·L-1
NAA，2.0 mg·L-1 PP333的试管薯重量显著高于 0.5
mg·L-1 PP333；1.0 mg·L-1 KT试管薯重量极显著高
于 0 . 0 1 mg· L - 1 K T。不同处理的试管薯重量
Duncan’s多重比较的结果(表 2)表明，① MS+2.0
mg·L-1 IBA+0.5 mg·L-1 NAA+2.0 mg·L-1 PP333+0.1
mg·L-1 KT有利于试管薯总重量的增加。② KT与
NAA的比值高的试管薯总重量高，也是与KT和
NAA之间比值呈正相关。
(3) 60 d后计算成薯指数并进行极差分析的结
果(表 1)表明，KT不同水平之间极差最大，是 4
种生长调节剂中影响试管苗成薯指数的主要因子，
其次是 IBA和 PP333。4种植物生长调节剂中，除
表 1 不同浓度植物生长调节剂处理对试管薯数量和重量以及成薯指数的影响
Table 1 Effects of different concentrations of plant growth regulators on tuber number, tuber weight and tuber-producing-index
因素 试管薯数量 /个 ·瓶
-1 试管薯重量 /mg·瓶 -1 成薯指数
水平
IBA NAA PP333 KT IBA NAA PP333 KT IBA NAA PP333 KT
T 1 16.22a 21.78Aa 12.22Bb 11.67Bb 412.8556Ab 564.4000Aa 389.2889Ab 333.0000Bb 11.1850Aa 11.7249Aa 11.5771Aa 9.6013Bb
T 2 16.44a 14.22Bb 18.11ABa 15.00Aa 383.3333Ab 410.7222Ab 410.7222Aab 422.8667ABb 9.6549Aa 11.8214Aa 11.9888Aa 9.1805Bb
T 3 16.89a 13.56Bb 19.22Aa 22.89Aa 568.2222Aa 389.2889Ab 564.4000Aa 608.5444Aa 13.6020Aa 10.8954Aa 10.8761Aa 15.6602Aa
极差 0.67 8.22 7.00 11.22 184.8889 175.1111 170.8667 275.5444 3.9471 0.9260 1.1127 6.4797
　　T1、T2、T3 分别为各因素逐步递增的 3 个水平。同一列数字间不同大写字母的，表示该性状在 α=0 .0 1 水平上差异极显著；
不同小写字母的，表示该性状在 α= 0 . 0 5 水平上差异显著。下表同此。
表 2 不同浓度植物生长调节剂组合的处理对试管薯数量和重量以及成薯指数的影响
Table 2 Effects of combinations of different concentrations of plant growth regulators
on tuber number, tuber weight and tuber-producing-index under
生长调节剂的浓度 / mg·L-1
试管薯数量 /个 ·瓶 -1 试管薯重量 /mg·瓶 -1 成薯指数
IBA NAA PP333 KT
0 0 0 0 (对照) 8.00Cc 289.2667Cc 7.7936ABb
1.0 0.5 1.0 1.0 29.67Aa 660.1667ABa 14.5868ABab
2.0 0.5 2.0 0.1 23.33ABab 724.5667Aa 11.3625ABab
0.5 2.0 2.0 1.0 23.00ABab 579.7667ABab 14.1748ABab
2.0 1.0 0.5 1.0 16.00BCbc 585.7000ABab 18.2189Aa
0.5 1.0 1.0 0.1 13.33BCc 350.3333BCbc 10.1547ABb
0.5 0.5 0.5 0.01 12.33BCc 308.4667BCc 9.2257ABb
2.0 2.0 1.0 0.01 11.33Cc 394.4000ABCbc 11.2247ABab
1.0 1.0 2.0 0.01 11.33Cc 296.1333BCc 7.0911Bb
1.0 2.0 0.5 0.1 8.33Cc 193.7000Cc 7.2868Bb
植物生理学通讯 第 43卷 第 6期，2007年 12月1048
不同水平KT之间和区组间差异极显著外，IBA、
NAA和PP333的差异不显著。Duncan’s多重比较表
明，1.0 mg·L- 1 KT的成薯指数极显著高于 0.1
mg·L-1 KT和 0.01 mg·L-1 KT。不同处理的试管苗
成薯指数Duncan’s多重比较的结果(表 2)表明，①
MS+2.0 mg·L-1 IBA+1.0 mg·L-1 NAA+0.5 mg·L-1
PP333+0.1 mg·L-1 KT的试管苗成薯指数最高。②
KT水平高(1.0 mg·L-1)的组合成薯指数均是最高，
成薯指数与 KT的浓度呈正相关。
Leopold和Kriedemann (1975)的研究表明去除
生长点可以刺激块茎形成，细胞分裂素类或生长
抑制剂可抑制生长，可增加块茎形成；胡云海和
蒋先明(1992)的研究表明1.0 mg·L-1 KT有利于马铃
薯试管薯的数量和重量以及试管苗成薯指数的增
加；黄学林和李莜菊(1995)认为器官分化的倾向
取决于内源细胞分裂素和生长素的平衡，添加外
源植物生长调节剂的量取决于内源激素水平。我
们的研究结果与上述结果和看法大体上是一致的。
2 碳源对试管薯形成和生长发育的影响
(1) 60 d后统计试管薯数量并进行方差分析的
结果表明，不同糖源种类(F=37.917，F0.05=18.51)
和糖浓度(F=3.030，F0.05=3.01)对促进试管薯数量
增加的差异显著，Duncan’s多重比较的结果表
明，蔗糖增加山薯试管薯数量的效果显著优于白
糖(表 3) ；75 g·L-1 的白糖有利于试管薯数量的增
加，30 g·L-1 的白糖则不利于试管薯数量的增加
(表 4 )。
(2) 60 d后称量试管薯重量并进行方差分析的
结果表明，糖源种类对山薯试管薯重量的影响差
异不显著(表 3)，而不同浓度白糖(F=6.508，F0.01=
4.77)对试管薯重量的影响差异极显著(表 4)，糖源
和糖浓度间的交互作用(F=4.146，F0.05=2.85)差异
显著。Duncan’s多重比较表明，90 g·L-1 白糖的
培养效果最好，但与 75 g·L-1白糖之间差异不显
著；30 g·L-1白糖的培养效果最差。
(3) 60 d后计算成薯指数并进行方差分析的结
果表明，糖源种类对试管苗成薯指数的影响差异
不显著，说明食用白糖代替蔗糖培养试管薯是可
行的。不同浓度白糖对试管苗成薯指数影响的差
异极显著(F=12.926，F0.01=4.77)，以 75 g·L-1白
糖为最佳(表 4)。
一般认为，蔗糖是光合作用的主要产物，也
是植物体内碳水化合物运输的主要形式，同时蔗
糖是淀粉合成的主要前体物质，其作用是作为碳
源和维持渗透压(宁志珩等 2007)。高浓度蔗糖可
诱导淀粉合成酶( GB S S)基因的表达(宋东光等
1998)，此酶是块茎膨大过程中的重要酶，说明
蔗糖不仅为试管薯膨大提供碳源，而且可能对块
茎发育过程中一些重要酶的基因表达和部分贮藏蛋
白积累都有影响(宁志珩等 2007)，本文结果也证
实了这些看法。
3 光周期对山薯试管薯形成和生长发育的影响
光照时间长短对试管薯数量的影响差异显著
(F=6.612，F0.05=3.84)，但对试管薯重量和试管
苗成薯指数的影响差异并不显著(表 5 )。根据
Slimmon等(1989)光照影响马铃薯试管薯形成的看
法，以及本文中较长时间的光照有利于提高试管
薯数量，而较短时间的光照有利于增加单薯长度
表 4 不同浓度白糖对试管薯数量和重量以及成薯指数的影响
Table 4 Effects of different concentrations of white sugar on tuber number, tuber weight and tuber-producing-index
白糖浓度 /g·瓶 -1 试管薯数量 /个 ·瓶 -1 试管薯重量 /mg·瓶 -1 成薯指数
7 5 16.50Aa 1917.0167ABab 225.5590Aa
9 0 15.00Aab 2674.5999Aa 125.9080Bb
4 5 9.00Aabc 827.5999Bbc 85.8584BCbc
6 0 8.17Abc 982.6167Bbc 36.3046BCcd
3 0 6.50Ac 431.2000Bc 10.9033Cd
表 3 白糖和蔗糖对试管薯数量和重量以及成薯指数的影响
Table 3 Effects of white sugar and sucrose on tuber number,
tuber weight and tuber-producing-index
糖源 试管薯数量 /个 ·瓶 -1 试管薯重量 /mg·瓶 -1 成薯指数
蔗糖 15.13Aa 1465.8267a 117.7568a
白糖 6.93Ab 1267.3867a 76.0565a
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和单薯直径的结果，可以认为在山薯试管薯工厂
化生产中，前期可以照较长的日照，以诱导更多
的试管薯，后期以短日照培养，以促进试管薯的
膨大，从而提高试管薯生产的经济效益。
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表 5 不同光照时间对试管薯数量和重量以及成薯指数的影响
Table 5 Effects of different illumination period on tuber number, tuber weight and tuber-producing-index
光照时间 /h·d-1 试管薯数量 /个 ·瓶 -1 试管薯重量 /mg·瓶 -1 成薯指数
不照光 9.67Bc 115.7967a 11.4588a
1 4 33.00Aa 1437.1667a 373.2429a
1 2 17.33ABbc 315.5200a 76.0277a
1 0 20.00ABbc 447.9800a 130.8559a
8 22.67ABab 788.9576a 206.0257a
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