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摘 要：魔芋产品富含纤维素，能预防多种疾病，是人们喜爱的保健食品。我国魔芋栽培历史悠久，但大面积栽培和规模化繁殖的历史短，生产中尚存在各种技术问题。目前有关魔芋繁殖技术的研究主要集中在传统无性繁殖，针对种子繁殖与育种、组培繁殖的报道较少。该文概述了魔芋的种子繁殖及育种、组培繁殖及其他无性繁殖技术的研究现状，展望了魔芋繁殖技术研究的发展方向，以期为魔芋的规模化繁殖提供参考。
关键词：魔芋;种子繁殖;组培繁殖;无性繁殖
中图分类号 S632.3;S503.5 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）19-0034-04
魔芋（Amorphophalms konjac K. Koch），又名蒟蒻，属天南星科魔芋属多年生宿根草本植物。魔芋富含植物纤维素，可以促进肠道蠕动，能一定程度减少肠道疾病的发生，预防和治疗便秘;具有减肥塑身、治疗糖尿病等作用[1];能预防冠心病、脂肪肝和肠癌;还可抗衰老、补钙补硒，预防面疮、黑斑雀斑、老人斑等。魔芋是唯一大量含有葡甘聚糖的重要经济作物[2]，其葡甘聚糖具有优越的保健价值，鉴于目前人们对于减肥、减脂需求的日益增长，故魔芋目前的市场潜力巨大。据统计，我国现有人口14亿，按每人年食用0.5kg精粉计，每年需魔芋精粉70万t[1]，供、需缺口较大。目前，魔芋种植和加工已成为我国重点开发的生物资源产业之一，规模化种植已呈蓬勃发展之势。但因延续至今的分株、切块繁殖导致种性退化严重以及大面积种植过程中的病害严重，导致魔芋产量大幅下降或绝产，而提供带病率低的优质种芋是其重要的解决途径之一。为此，本文概述了魔芋的种子繁殖及育种、组培繁殖及其他常见无性繁殖技术的研究现状，提出了魔芋繁殖技术的重点发展方向，以期为魔芋的规模化繁殖提供参考，推动魔芋产业化发展。
1 魔芋生物学特征和生长习性
1.1 生物学特征 魔芋为天南星科的草本植物，其地下部分有变态短缩的块茎作为贮藏器官，以及从上端发出的根状茎和须根、弦状根。根内无微管形成层和木栓形成层，所以不能加粗生长，只能保持恒定大小[3]。地上部分的叶柄垂直于地面生长，叶片着生于叶柄水平生长，叶片一般单一，有2种类型，即大型复叶和变态鳞片叶，但有研究表明有的魔芋能产生2片叶子[4]。花为佛焰花，佛焰苞包裹其中的肉穗花序，雄蕊、雌蕊均高度退化。魔芋的生长周期一般为150～180d[5]。其属种类繁多，同一地域不同种的魔芋开花时间可能相差2～3个月，花期也不同。刘二喜[6]通过为期4年的研究发现，花魔芋的花期较短且集中，为6～10d;白魔芋花期同样较短，为8～10d;西盟魔芋的花期长且分散，为16～44d。魔芋的传粉方式为虫媒花，异化授粉，一般授粉完成后佛焰苞枯萎凋谢，雌花发育为浆果，果实一般为红、橘色，也有少数种类的果实呈蓝、白、米色[2]。
1.2 生长习性 一般认为，魔芋属植物共163种，大部分分布于热带和亚热带，西至西非，东至波利尼西亚，南至印度尼西亚（该地位于赤道线上，为热带雨林气候），北至中国的陕西、宁夏和甘肃南部的季风影响区[7]。魔芋喜温暖湿润的环境，生长期长达半年之久，适宜温度为20～30℃，25℃为其最适温度，80%～90%的空气相对湿度最适宜[7]，忌太阳直晒、暴晒。由于其根内薄壁细胞之间的通气间隙不够发达，因此魔芋根切忌渍水，根系不够发达，不耐干旱，需勤浇水，再生能力弱，栽培中需细心养护[8]。由于魔芋富含葡甘聚糖，因此易感软腐病、白绢病等病症。研究发现，适宜软腐病、白绢病等病菌的环境条件同时也是适宜魔芋生长的环境条件，因此对于这几种病害只能抑制，无法根治[9]。
2 魔芋的种子繁殖与育种
魔芋的繁殖一般采用无性繁殖，但由于其常年的无性营养繁殖，导致其种性退化、病害加重和产量下降，甚至整片绝收。目前魔芋原材料市场需求量大，无性繁殖暴露出的缺点亟需解决。而种子繁殖具有天然脱毒、长势快、繁殖率高等优点，能很好地解决魔芋种性退化、易感病害等问题[10]。
2.1 种子繁殖 种芋应选择膨大且长的块茎，其顶芽一般为花芽，才有可能开花结实和收获魔芋种子[11]。由于魔芋為虫媒花，雌蕊和雄蕊的成熟时期不同，因此要保证得到种子，就必须保证一定数量的生物种群和良好稳定的生长环境，或者进行人工授粉[12]。在3月份，选择适宜当地气候的健康、叶绿、枝干粗壮的种芋，于播种前用50%甲基托布津可湿粉剂等浸泡消毒处理，晒种1～2d，提高发芽力;选择通风透光以及肥力适宜的土壤进行宽窄行种植;严格田间管理，如在生长期距离植株根部7cm施肥、病虫害防治等;在花期08：00—10：00通过摇动雄蕊花序的方式人工授粉2～3次;收获的种子经认真搓洗晾干后，置于地窖储存[13]。
2.2 杂交育种 目前，魔芋大田种植过程中的软腐病、叶枯病、病毒病等病害发生严重，而现在尚无抗病品种的推广应用，只能依靠化学防治，其防治效果有限，且会对环境造成污染。通过杂交育种，能够培育出抗病新品种，从源头上控制魔芋病害，进而提高产量和品质。魔芋品种及类型繁多，存在染色体数目差异的问题[14]，因此杂交前要进行前期筛查，包括生物学特性与生殖生物学特性、种群差异及遗传背景分析等，在掌握魔芋亲本的亲缘关系基础上开展育种。不同魔芋的花期不同，如何解决植株花期时间跨度是目前魔芋杂交育种的技术难关。李勇军等[15]发现在（24±2）℃干燥条件下魔芋花粉在3d内失活，在4℃干燥条件下花粉活力可保持100d，在-20℃干燥条件下花粉活力保持时间长达300d。赵青华等[16]发现，在早上08：00采集花粉，花粉的初始活力最大，加入硅胶干燥剂会使花粉活力急速下降。所以，低温保存魔芋花粉是解决魔芋育种中花期不遇问题的重要方法之一。借鉴其他作物杂交育种的经验，可将魔芋父本、母本分期播种，以解决雄蕊、雌蕊成熟不同步的问题，从而顺利授粉、结实;或者可以用赤霉素、生长素等激素浸泡魔芋球茎或喷洒花芽，使父本或母本提前开花，也能解决花期不遇的问题，但尚未见相关研究报道。杨朝柱等[17]以湖北本地花魔芋为母本，以云南永善白魔芋为父本，杂交后选育出的良种“鄂魔芋1号”产量相比对照“清江花魔芋”高出21.4%，繁殖系数为其5倍，质量增加了6.5倍，且抗软腐病、灰霉病、干腐病，但易感白绢病。目前，对于魔芋杂交育种的研究还有待发展，相关技术研究的成果报道较少，尚在起步阶段。 2.3 诱变育种和基因工程育种 魔芋的软腐病等病害一直是难以克服的课题，而杂交育种又由于魔芋花期不同以及种间遗传距离等问题[14]而存在杂交不育的困难。目前对于魔芋的繁殖研究主要集中在利用组织培养技术，对于诱变育种和基因工程育种的研究较少，尤其是关于基因工程育种的研究极少。基因工程技术是人工对植株的DNA进行剪接，对于防治病害具有重大意义，同时也可以培养更加健壮的植株，进而提高产量，可能会成为魔芋品种培育的未来发展方向。利用诱变育种得到魔芋育种材料后，再以组织培养的方式进行繁殖，更加现实、便捷。黄训端[18]利用60Coγ射线处理魔芋球茎后得到叶大、抗寒的变异植株，这种变异植株有利于扩大魔芋的产量和种植区域。杨佩[19]利用0.20%秋水仙素浸泡花魔芋根状茎3d，用滴液法处理7d，分别得到55.05%和23.08%的变异率，获得的多倍体植株形态器官更加巨大，颜色更绿，同时还具有较普通花魔芋更强的抗病性和更高的产量。
3 魔芋的组织培养
组织培养能够在短期内获得大量遗传稳定性高且生长期一致的种苗，是魔芋繁殖的优良途径。魔芋一般叶单一，没有结节，因此无法使用腋芽进行无性繁殖。目前有一些关于利用魔芋愈伤组织进行组织快繁的文献，但利用茎尖分生组织培养的报道很少，相关的技术难题尚未完全突破。吴金平[20]等利用魔芋不定芽芽鞘作为外植体，解决了魔芋茎尖培养材料少、操作繁琐以及易感染的问题，为魔芋的组织培养提供了新途径。
3.1 外植体选取 魔芋的叶柄、幼芽、鳞片、球茎、种子、花序等均可作为组织培养的材料。顾玉成等[21]利用顶芽、顶芽鳞片、侧芽、皮上芽苞、拟块茎鳞片作为外植体，在其生长最适宜的诱导培养基上进行了3次对比试验，发现诱导出拟块茎鳞片的愈伤组织仅需30d，而同时诱导出其他外植体的愈伤组织则需要50d。另外，拟块茎鳞片愈伤组织诱导出不定芽的概率高达96.4%，繁殖系数4.9，芽点多;而其他外植体中，顶芽鳞片愈伤组织不定芽的诱导率位列第2，仅有72.3%，繁殖系数4.1，且芽点少还存在褐变现象。王自布[22]等研究发现魔芋的茎段、块茎的愈伤组织诱导率达到93%以上，其中块茎比茎段稍高，而幼叶的诱导率低于前两者，但未标明诱导率。魏博[23]等利用叶芽、开始伸出鳞片的叶片、刚完全伸出鳞片的叶片、刚展开的叶片、成熟的叶片进行了不同时期的外植体对愈伤组织形成的影响试验，发现刚完全伸出鳞片的叶片的褐变率和污染率均为0，愈伤组织诱导率高达93.3%，且死亡率较低（仅为6.7%），是所有外植体中的最佳选择;而刚展开的叶片的外植体愈伤组织诱导率为0，全部死亡，因此不能作为外植体的材料。
3.2 外植体消毒 组织培养中，外植体材料往往带有灰尘、细菌、病毒，且魔芋易染白绢病等，因此消毒是必不可少的一个环节。大多数学者用酒精和HgCl2或NaClO作为消毒剂。何翠[24]等研究发现75%酒精处理30s以及0.1%HgCl2处理15min的效果最佳，15d感染率为11.1%;其次，75%酒精处理30s以及0.2%HgCl2处理12min的效果也不错，15d感染率为13.33%。也有学者利用其他消毒剂进行试验，如陈爱国[25]利用魔芋块茎进行试验，发现相较于普遍的酒精、HgCl2和NaClO，加入高锰酸钾熏蒸20min后的感染率更低，仅为8%，且此时愈伤组织的诱导率高达83.3%。具体操作步骤为：用清水将外植体洗净后置于超净工作台，之后用高锰酸钾熏蒸20min，再用75%酒精浸泡30s、0.15%HgCl2浸泡15min，最后无菌水冲洗6次，每次1min。
3.3 愈伤组织诱导 外植体消毒后，需在无菌条件下将其切块转移至预先配好的培养基中。愈伤组织的形成与培养基的成分、pH等密切相关。魏博等[23]发现，较低浓度的NAA有利于外植体愈伤组织的形成，而TDZ则在愈伤组织的诱导率上起主导作用，且与诱导率呈抛物线增长关系，随着激素浓度的增加，愈伤组织诱导率先增后减，当TDZ浓度为0.5mg/L、NAA浓度为0.1mg/L时愈伤组织诱导率高达95.6%。陈永波等[26]发现当使用1.5mg/L 6-BA、0.5mg/L NAA、1.0mg/L IBA作为诱导剂时，愈伤组织诱导率达100%，且出芽率高，出芽快且壮。严华兵等[27]发现接种方式和外植体的长度也对愈伤组织的形成产生影响。利用魔芋叶柄切段为外植体材料，发现倒插形成的愈伤组织很小且不易出芽，而正插和平放均能较稳定地产生愈伤组织，但平放的外植体后期出芽率较低。严华兵等还利用2、6、10cm长的叶柄切段进行试验，发现6cm切段诱导率最高，但10cm切段后期出芽率更高，另外花魔芋整体的诱导率低于白魔芋。
3.4 植株再生
3.4.1 芽器官发生模式 据报道，魔芋愈伤组织形态建成的主要途径是先在愈伤组织上形成不定的根和芽，再通过维管组织联系起来，进一步形成完整的植株[28]。任鹏斌等[29]在培养基中加入不同浓度的6-BA、NAA和TDZ进行试验，结果显示：单独使用TDA或者将TDA与NAA结合使用对不定芽发生的促进效果明显，但有较小的几率导致芽的白化问题;同时TDZ对芽的伸长有抑制作用，对叶的伸长有促进作用。魏博[23]等研究表示芽器官发生的最佳激素浓度配比为1mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA。全展叶片状态下的组培苗在NAA浓度为0.25mg/L时可以100%生根。
3.4.2 球茎器官发生模式 由于魔芋具有变态发育的器官即球茎，因此在组织培养中魔芋也有再分化出这种器官的可能。胡悦[30]等通过调整培养基中蔗糖的浓度得到了微型芋球，最适宜芋球形成的培养基配方为MS培养基+BA 0.5mg/L+NAA 0.1mg/L+蔗糖50g/L。顾玉成等[31]也利用含蔗糖的培养基培养出了试管微球茎，同时发现球茎的发生还与叶柄的切割方式有关，如叶柄基部只带有少量愈伤组织，且存在芽眼，则能形成微球茎。球茎的发生模式省去了愈伤组织生根生芽的时间，直接在试管、锥形瓶中形成球茎，比试管苗更易成活。试管内微球茎的培养可以不经过室外炼苗而直接形成种芋，能缩短培育周期、降低成本，具有重要的研究和開发价值。 3.5 试管苗移栽 组培苗在器官发生后还需要进行炼苗才能移栽。先在室内将瓶盖打开，以保证阳光的照射，同时降低温度，之后再进行移栽。但试管苗植株一般较为矮小，出瓶后易感染病菌，因此移栽前先要杀菌消毒。一般利用高锰酸钾0.001%～0.002%溶液浸泡試管苗的基部5～10min，或优氯净0.01%～0.02%溶液浸泡试管苗基部2～3min，或农用链霉素2000倍溶液浸泡10min[32]。陈永波等[33]利用市售的质量分数为72%的农用链霉素可湿性粉剂、60%的多菌灵可湿性粉剂等进行试验，发现在使用单一粉剂时，农用链霉素的效果最好，25d之内无植株发病，30d之内植株发生软腐病和白绢病的概率低于5%;综合使用药剂时，百菌清+农用链霉素以及冠菌清+农用链霉素这2个组合的效果最好，30d之内植株发病率均低于5%。试管苗出瓶时要用镊子轻夹取出，以免破坏幼嫩的植株，取出后清洗掉残余的培养基，避免滋生细菌，并及时移栽。用于移栽试管苗的基质要求透气且松软，一般用0.1∶10∶1的沙壤土、腐殖土和晒干腐熟后敲碎过筛的细猪粪混合均匀作为移栽基质[33]。
3.6 组织培养与杂交育种的综合运用 马继琼等[34]通过人工授粉进行杂交育种得到种子，并以此种子作为外植体，诱导发生愈伤组织获得试管苗，这一技术通常被称为“胚抢救技术”。利用该技术可以在原有基础上缩短2～5年新品选育的时限，对培养优质新种、解决魔芋种性退化等问题具有重大意义。
4 魔芋的其他无性繁殖
种子播种的种植周期为4～5年，对于田间种植而言过长，加之组培育苗远不能满足生产，因而田间种植一般仍采用常规的无性繁殖。为获得优质、高产的种芋，需要运用恰当的无性繁殖技术。
4.1 切块繁殖法 切块繁殖一般指球茎切块繁殖技术，即将大的块茎切小块，每块上留芽，消毒后播种。蔡阳光等[35]利用球茎切块和芋鞭切段进行栽培试验，发现切块和切段后的球茎、芋鞭膨大倍数比完整块茎、芋鞭低，但繁育倍数高于完整的块茎、芋鞭。刘勇等[36]研究发现切块质量加大，植株粗度减小，而高度增加，整体收获率增加。
4.2 公芋繁殖法 分辨魔芋的公芋可以通过观察是否带有花芽，魔芋的公芋一般带有花芽，且芽一般比母芋长3～4cm。母芋生长2～3年之后，公芋形成，由于不能产生球茎，故无法繁殖，但可以掰掉其顶芽即花芽，以繁殖种芋[33]。
4.3 根状茎繁殖法 根状茎是围绕球茎顶芽周围的横走茎，由于外形像根，故名根状茎。根状茎是种芋繁殖的基本途径[37]，从块茎上取强壮、无病虫害的根状茎切段，每段上留2个以上小节，晒1～2d，切口消毒后播种繁殖种芋。
5 展望
随着魔芋的保健、瘦身等功效被大众所熟知，以及近年来人们对健康、低热量食品的巨大需求，魔芋的市场价值持续增长。目前魔芋繁殖主要面临着2个问题：多代无性培养后的种性退化、病虫害加重、产量下降;魔芋富含葡甘聚糖，易染白绢病、软腐病等病害，虽然通过杂交育种等方式略有缓解，但仍是魔芋繁殖面临的主要问题。因此，要加强杂交育种与种子提纯复壮，通过种子繁殖途径缓解魔芋种性退化;全面推广组培脱毒培养技术，提供带毒（病）率低的魔芋种芋;利用现代生物技术，通过基因工程育种，提高良种选育成功率，得到抗病性强的优势品种。
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（责编：徐世红）
关键词：魔芋;种子繁殖;组培繁殖;无性繁殖
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魔芋（Amorphophalms konjac K. Koch），又名蒟蒻，属天南星科魔芋属多年生宿根草本植物。魔芋富含植物纤维素，可以促进肠道蠕动，能一定程度减少肠道疾病的发生，预防和治疗便秘;具有减肥塑身、治疗糖尿病等作用[1];能预防冠心病、脂肪肝和肠癌;还可抗衰老、补钙补硒，预防面疮、黑斑雀斑、老人斑等。魔芋是唯一大量含有葡甘聚糖的重要经济作物[2]，其葡甘聚糖具有优越的保健价值，鉴于目前人们对于减肥、减脂需求的日益增长，故魔芋目前的市场潜力巨大。据统计，我国现有人口14亿，按每人年食用0.5kg精粉计，每年需魔芋精粉70万t[1]，供、需缺口较大。目前，魔芋种植和加工已成为我国重点开发的生物资源产业之一，规模化种植已呈蓬勃发展之势。但因延续至今的分株、切块繁殖导致种性退化严重以及大面积种植过程中的病害严重，导致魔芋产量大幅下降或绝产，而提供带病率低的优质种芋是其重要的解决途径之一。为此，本文概述了魔芋的种子繁殖及育种、组培繁殖及其他常见无性繁殖技术的研究现状，提出了魔芋繁殖技术的重点发展方向，以期为魔芋的规模化繁殖提供参考，推动魔芋产业化发展。
1 魔芋生物学特征和生长习性
1.1 生物学特征 魔芋为天南星科的草本植物，其地下部分有变态短缩的块茎作为贮藏器官，以及从上端发出的根状茎和须根、弦状根。根内无微管形成层和木栓形成层，所以不能加粗生长，只能保持恒定大小[3]。地上部分的叶柄垂直于地面生长，叶片着生于叶柄水平生长，叶片一般单一，有2种类型，即大型复叶和变态鳞片叶，但有研究表明有的魔芋能产生2片叶子[4]。花为佛焰花，佛焰苞包裹其中的肉穗花序，雄蕊、雌蕊均高度退化。魔芋的生长周期一般为150～180d[5]。其属种类繁多，同一地域不同种的魔芋开花时间可能相差2～3个月，花期也不同。刘二喜[6]通过为期4年的研究发现，花魔芋的花期较短且集中，为6～10d;白魔芋花期同样较短，为8～10d;西盟魔芋的花期长且分散，为16～44d。魔芋的传粉方式为虫媒花，异化授粉，一般授粉完成后佛焰苞枯萎凋谢，雌花发育为浆果，果实一般为红、橘色，也有少数种类的果实呈蓝、白、米色[2]。
1.2 生长习性 一般认为，魔芋属植物共163种，大部分分布于热带和亚热带，西至西非，东至波利尼西亚，南至印度尼西亚（该地位于赤道线上，为热带雨林气候），北至中国的陕西、宁夏和甘肃南部的季风影响区[7]。魔芋喜温暖湿润的环境，生长期长达半年之久，适宜温度为20～30℃，25℃为其最适温度，80%～90%的空气相对湿度最适宜[7]，忌太阳直晒、暴晒。由于其根内薄壁细胞之间的通气间隙不够发达，因此魔芋根切忌渍水，根系不够发达，不耐干旱，需勤浇水，再生能力弱，栽培中需细心养护[8]。由于魔芋富含葡甘聚糖，因此易感软腐病、白绢病等病症。研究发现，适宜软腐病、白绢病等病菌的环境条件同时也是适宜魔芋生长的环境条件，因此对于这几种病害只能抑制，无法根治[9]。
2 魔芋的种子繁殖与育种
魔芋的繁殖一般采用无性繁殖，但由于其常年的无性营养繁殖，导致其种性退化、病害加重和产量下降，甚至整片绝收。目前魔芋原材料市场需求量大，无性繁殖暴露出的缺点亟需解决。而种子繁殖具有天然脱毒、长势快、繁殖率高等优点，能很好地解决魔芋种性退化、易感病害等问题[10]。
2.1 种子繁殖 种芋应选择膨大且长的块茎，其顶芽一般为花芽，才有可能开花结实和收获魔芋种子[11]。由于魔芋為虫媒花，雌蕊和雄蕊的成熟时期不同，因此要保证得到种子，就必须保证一定数量的生物种群和良好稳定的生长环境，或者进行人工授粉[12]。在3月份，选择适宜当地气候的健康、叶绿、枝干粗壮的种芋，于播种前用50%甲基托布津可湿粉剂等浸泡消毒处理，晒种1～2d，提高发芽力;选择通风透光以及肥力适宜的土壤进行宽窄行种植;严格田间管理，如在生长期距离植株根部7cm施肥、病虫害防治等;在花期08：00—10：00通过摇动雄蕊花序的方式人工授粉2～3次;收获的种子经认真搓洗晾干后，置于地窖储存[13]。
2.2 杂交育种 目前，魔芋大田种植过程中的软腐病、叶枯病、病毒病等病害发生严重，而现在尚无抗病品种的推广应用，只能依靠化学防治，其防治效果有限，且会对环境造成污染。通过杂交育种，能够培育出抗病新品种，从源头上控制魔芋病害，进而提高产量和品质。魔芋品种及类型繁多，存在染色体数目差异的问题[14]，因此杂交前要进行前期筛查，包括生物学特性与生殖生物学特性、种群差异及遗传背景分析等，在掌握魔芋亲本的亲缘关系基础上开展育种。不同魔芋的花期不同，如何解决植株花期时间跨度是目前魔芋杂交育种的技术难关。李勇军等[15]发现在（24±2）℃干燥条件下魔芋花粉在3d内失活，在4℃干燥条件下花粉活力可保持100d，在-20℃干燥条件下花粉活力保持时间长达300d。赵青华等[16]发现，在早上08：00采集花粉，花粉的初始活力最大，加入硅胶干燥剂会使花粉活力急速下降。所以，低温保存魔芋花粉是解决魔芋育种中花期不遇问题的重要方法之一。借鉴其他作物杂交育种的经验，可将魔芋父本、母本分期播种，以解决雄蕊、雌蕊成熟不同步的问题，从而顺利授粉、结实;或者可以用赤霉素、生长素等激素浸泡魔芋球茎或喷洒花芽，使父本或母本提前开花，也能解决花期不遇的问题，但尚未见相关研究报道。杨朝柱等[17]以湖北本地花魔芋为母本，以云南永善白魔芋为父本，杂交后选育出的良种“鄂魔芋1号”产量相比对照“清江花魔芋”高出21.4%，繁殖系数为其5倍，质量增加了6.5倍，且抗软腐病、灰霉病、干腐病，但易感白绢病。目前，对于魔芋杂交育种的研究还有待发展，相关技术研究的成果报道较少，尚在起步阶段。 2.3 诱变育种和基因工程育种 魔芋的软腐病等病害一直是难以克服的课题，而杂交育种又由于魔芋花期不同以及种间遗传距离等问题[14]而存在杂交不育的困难。目前对于魔芋的繁殖研究主要集中在利用组织培养技术，对于诱变育种和基因工程育种的研究较少，尤其是关于基因工程育种的研究极少。基因工程技术是人工对植株的DNA进行剪接，对于防治病害具有重大意义，同时也可以培养更加健壮的植株，进而提高产量，可能会成为魔芋品种培育的未来发展方向。利用诱变育种得到魔芋育种材料后，再以组织培养的方式进行繁殖，更加现实、便捷。黄训端[18]利用60Coγ射线处理魔芋球茎后得到叶大、抗寒的变异植株，这种变异植株有利于扩大魔芋的产量和种植区域。杨佩[19]利用0.20%秋水仙素浸泡花魔芋根状茎3d，用滴液法处理7d，分别得到55.05%和23.08%的变异率，获得的多倍体植株形态器官更加巨大，颜色更绿，同时还具有较普通花魔芋更强的抗病性和更高的产量。
3 魔芋的组织培养
组织培养能够在短期内获得大量遗传稳定性高且生长期一致的种苗，是魔芋繁殖的优良途径。魔芋一般叶单一，没有结节，因此无法使用腋芽进行无性繁殖。目前有一些关于利用魔芋愈伤组织进行组织快繁的文献，但利用茎尖分生组织培养的报道很少，相关的技术难题尚未完全突破。吴金平[20]等利用魔芋不定芽芽鞘作为外植体，解决了魔芋茎尖培养材料少、操作繁琐以及易感染的问题，为魔芋的组织培养提供了新途径。
3.1 外植体选取 魔芋的叶柄、幼芽、鳞片、球茎、种子、花序等均可作为组织培养的材料。顾玉成等[21]利用顶芽、顶芽鳞片、侧芽、皮上芽苞、拟块茎鳞片作为外植体，在其生长最适宜的诱导培养基上进行了3次对比试验，发现诱导出拟块茎鳞片的愈伤组织仅需30d，而同时诱导出其他外植体的愈伤组织则需要50d。另外，拟块茎鳞片愈伤组织诱导出不定芽的概率高达96.4%，繁殖系数4.9，芽点多;而其他外植体中，顶芽鳞片愈伤组织不定芽的诱导率位列第2，仅有72.3%，繁殖系数4.1，且芽点少还存在褐变现象。王自布[22]等研究发现魔芋的茎段、块茎的愈伤组织诱导率达到93%以上，其中块茎比茎段稍高，而幼叶的诱导率低于前两者，但未标明诱导率。魏博[23]等利用叶芽、开始伸出鳞片的叶片、刚完全伸出鳞片的叶片、刚展开的叶片、成熟的叶片进行了不同时期的外植体对愈伤组织形成的影响试验，发现刚完全伸出鳞片的叶片的褐变率和污染率均为0，愈伤组织诱导率高达93.3%，且死亡率较低（仅为6.7%），是所有外植体中的最佳选择;而刚展开的叶片的外植体愈伤组织诱导率为0，全部死亡，因此不能作为外植体的材料。
3.2 外植体消毒 组织培养中，外植体材料往往带有灰尘、细菌、病毒，且魔芋易染白绢病等，因此消毒是必不可少的一个环节。大多数学者用酒精和HgCl2或NaClO作为消毒剂。何翠[24]等研究发现75%酒精处理30s以及0.1%HgCl2处理15min的效果最佳，15d感染率为11.1%;其次，75%酒精处理30s以及0.2%HgCl2处理12min的效果也不错，15d感染率为13.33%。也有学者利用其他消毒剂进行试验，如陈爱国[25]利用魔芋块茎进行试验，发现相较于普遍的酒精、HgCl2和NaClO，加入高锰酸钾熏蒸20min后的感染率更低，仅为8%，且此时愈伤组织的诱导率高达83.3%。具体操作步骤为：用清水将外植体洗净后置于超净工作台，之后用高锰酸钾熏蒸20min，再用75%酒精浸泡30s、0.15%HgCl2浸泡15min，最后无菌水冲洗6次，每次1min。
3.3 愈伤组织诱导 外植体消毒后，需在无菌条件下将其切块转移至预先配好的培养基中。愈伤组织的形成与培养基的成分、pH等密切相关。魏博等[23]发现，较低浓度的NAA有利于外植体愈伤组织的形成，而TDZ则在愈伤组织的诱导率上起主导作用，且与诱导率呈抛物线增长关系，随着激素浓度的增加，愈伤组织诱导率先增后减，当TDZ浓度为0.5mg/L、NAA浓度为0.1mg/L时愈伤组织诱导率高达95.6%。陈永波等[26]发现当使用1.5mg/L 6-BA、0.5mg/L NAA、1.0mg/L IBA作为诱导剂时，愈伤组织诱导率达100%，且出芽率高，出芽快且壮。严华兵等[27]发现接种方式和外植体的长度也对愈伤组织的形成产生影响。利用魔芋叶柄切段为外植体材料，发现倒插形成的愈伤组织很小且不易出芽，而正插和平放均能较稳定地产生愈伤组织，但平放的外植体后期出芽率较低。严华兵等还利用2、6、10cm长的叶柄切段进行试验，发现6cm切段诱导率最高，但10cm切段后期出芽率更高，另外花魔芋整体的诱导率低于白魔芋。
3.4 植株再生
3.4.1 芽器官发生模式 据报道，魔芋愈伤组织形态建成的主要途径是先在愈伤组织上形成不定的根和芽，再通过维管组织联系起来，进一步形成完整的植株[28]。任鹏斌等[29]在培养基中加入不同浓度的6-BA、NAA和TDZ进行试验，结果显示：单独使用TDA或者将TDA与NAA结合使用对不定芽发生的促进效果明显，但有较小的几率导致芽的白化问题;同时TDZ对芽的伸长有抑制作用，对叶的伸长有促进作用。魏博[23]等研究表示芽器官发生的最佳激素浓度配比为1mg/L 6-BA+0.5mg/L NAA。全展叶片状态下的组培苗在NAA浓度为0.25mg/L时可以100%生根。
3.4.2 球茎器官发生模式 由于魔芋具有变态发育的器官即球茎，因此在组织培养中魔芋也有再分化出这种器官的可能。胡悦[30]等通过调整培养基中蔗糖的浓度得到了微型芋球，最适宜芋球形成的培养基配方为MS培养基+BA 0.5mg/L+NAA 0.1mg/L+蔗糖50g/L。顾玉成等[31]也利用含蔗糖的培养基培养出了试管微球茎，同时发现球茎的发生还与叶柄的切割方式有关，如叶柄基部只带有少量愈伤组织，且存在芽眼，则能形成微球茎。球茎的发生模式省去了愈伤组织生根生芽的时间，直接在试管、锥形瓶中形成球茎，比试管苗更易成活。试管内微球茎的培养可以不经过室外炼苗而直接形成种芋，能缩短培育周期、降低成本，具有重要的研究和開发价值。 3.5 试管苗移栽 组培苗在器官发生后还需要进行炼苗才能移栽。先在室内将瓶盖打开，以保证阳光的照射，同时降低温度，之后再进行移栽。但试管苗植株一般较为矮小，出瓶后易感染病菌，因此移栽前先要杀菌消毒。一般利用高锰酸钾0.001%～0.002%溶液浸泡試管苗的基部5～10min，或优氯净0.01%～0.02%溶液浸泡试管苗基部2～3min，或农用链霉素2000倍溶液浸泡10min[32]。陈永波等[33]利用市售的质量分数为72%的农用链霉素可湿性粉剂、60%的多菌灵可湿性粉剂等进行试验，发现在使用单一粉剂时，农用链霉素的效果最好，25d之内无植株发病，30d之内植株发生软腐病和白绢病的概率低于5%;综合使用药剂时，百菌清+农用链霉素以及冠菌清+农用链霉素这2个组合的效果最好，30d之内植株发病率均低于5%。试管苗出瓶时要用镊子轻夹取出，以免破坏幼嫩的植株，取出后清洗掉残余的培养基，避免滋生细菌，并及时移栽。用于移栽试管苗的基质要求透气且松软，一般用0.1∶10∶1的沙壤土、腐殖土和晒干腐熟后敲碎过筛的细猪粪混合均匀作为移栽基质[33]。
3.6 组织培养与杂交育种的综合运用 马继琼等[34]通过人工授粉进行杂交育种得到种子，并以此种子作为外植体，诱导发生愈伤组织获得试管苗，这一技术通常被称为“胚抢救技术”。利用该技术可以在原有基础上缩短2～5年新品选育的时限，对培养优质新种、解决魔芋种性退化等问题具有重大意义。
4 魔芋的其他无性繁殖
种子播种的种植周期为4～5年，对于田间种植而言过长，加之组培育苗远不能满足生产，因而田间种植一般仍采用常规的无性繁殖。为获得优质、高产的种芋，需要运用恰当的无性繁殖技术。
4.1 切块繁殖法 切块繁殖一般指球茎切块繁殖技术，即将大的块茎切小块，每块上留芽，消毒后播种。蔡阳光等[35]利用球茎切块和芋鞭切段进行栽培试验，发现切块和切段后的球茎、芋鞭膨大倍数比完整块茎、芋鞭低，但繁育倍数高于完整的块茎、芋鞭。刘勇等[36]研究发现切块质量加大，植株粗度减小，而高度增加，整体收获率增加。
4.2 公芋繁殖法 分辨魔芋的公芋可以通过观察是否带有花芽，魔芋的公芋一般带有花芽，且芽一般比母芋长3～4cm。母芋生长2～3年之后，公芋形成，由于不能产生球茎，故无法繁殖，但可以掰掉其顶芽即花芽，以繁殖种芋[33]。
4.3 根状茎繁殖法 根状茎是围绕球茎顶芽周围的横走茎，由于外形像根，故名根状茎。根状茎是种芋繁殖的基本途径[37]，从块茎上取强壮、无病虫害的根状茎切段，每段上留2个以上小节，晒1～2d，切口消毒后播种繁殖种芋。
5 展望
随着魔芋的保健、瘦身等功效被大众所熟知，以及近年来人们对健康、低热量食品的巨大需求，魔芋的市场价值持续增长。目前魔芋繁殖主要面临着2个问题：多代无性培养后的种性退化、病虫害加重、产量下降;魔芋富含葡甘聚糖，易染白绢病、软腐病等病害，虽然通过杂交育种等方式略有缓解，但仍是魔芋繁殖面临的主要问题。因此，要加强杂交育种与种子提纯复壮，通过种子繁殖途径缓解魔芋种性退化;全面推广组培脱毒培养技术，提供带毒（病）率低的魔芋种芋;利用现代生物技术，通过基因工程育种，提高良种选育成功率，得到抗病性强的优势品种。
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（责编：徐世红）