马铃薯不同品种及高经济高营养“黑美人”脱毒培养技术的研究*

焦 钰,胡瑜珩,牛

(西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100)

目前马铃薯生产上多利用块茎进行种植,每一新品种如“黑美人”推广后,随着种植年限的增加,病毒也随种薯无性世代繁殖的增加而在块茎中积累,导致产量逐年下降,品种的优良特性不断丧失、生产潜力和商品价值受到严重影响。

“黑美人”富含花青素,硒等具抗癌,美容,防止高血压之功效,营养价值高,但由于病毒病的危害,加之自然条件限制,在栽培过程中优良品质退化,造成严重的经济损失。对其进行脱毒培养具有很强的针对性和现实意义,可以有效防治病害。

脱毒种薯后代植株叶片的叶绿素含量提高,光合强度、光饱和点也显著提高,呼吸强度明显降低;叶片活性强,绿叶功能期延长,可较长时间为块茎制造营养物质;水分代谢协调,抗高温抗干旱能力增强;吸收氮、磷、钾能力增强,块茎中淀粉磷酸化酶活性强,促进了淀粉合成和干物质积累,营养物质含量高经济效益好。

1 材料与方法

1.1 材料

马铃薯“黑美人”、新大品、土豆-10、陇薯3号四个品种。

1.2 试验设计

其主要设计步骤即脱毒瓶苗生产流程为[1]:品种选择-脱毒处理-病毒检测-脱毒瓶苗扩繁-培养-移栽。

1.3 试验方法

马铃薯脱毒培养,其核心技术是茎尖组织脱毒培养(又叫分生组织脱毒培养)技术,创新的用块茎具芽眼部分进行脱毒培养。在超净无菌操作条件下,运用人工配置的培养基经过茎尖组织和芽眼脱毒培养脱去主要危害马铃薯的病毒病及真菌、细菌性病害,培育出不带病菌的植株,并进行营养繁殖,快速繁育,将茎尖,芽眼脱毒苗进行病毒检测,淘汰仍带有病毒的幼苗,生产出无病毒的种苗应基金运于大田生产。

1.3.1 品种选择 选择马铃薯“黑美人”、新大品、土豆-10、陇薯3号四个品种作为实验材料。

1.3.2 播种、剪芽及获取芽眼 采用室内播种法,即将马铃薯栽植在花盆内使其发芽,待芽长至4～5 cm长时,剪取长为1～2 cm的壮芽进行实验。芽眼获取即将块茎上具芽眼的部分切成小块进行实验。

1.3.3 外植体消毒 剪下幼芽,置于自来水下冲洗1～2 h,用75%酒精冲洗30 s,无菌水冲洗3～5次,在超净台上用0.1%HgCl分别浸泡6,8,10,12min,期间不断搅动,使其消毒更彻底。最后用无菌水冲洗3～5次,用滤纸吸干水分,将其具生长点的位置切成小段,接于MS+6-BA 0.5 mg/L的培养基上培养。芽眼处理同茎尖,消毒时间为8min。

1.3.4 茎尖芽眼培养 在光照度1 000～3 000 Lx,每天光照16 h,温度22～26℃条件下培养1个月左右。

1.3.5 转接 将幼苗从培养瓶中取出并用无菌水冲洗3～5次,将其切成小段转接到MS+6-BA 0.5 mg/L的培养基上,并置于温室中培养。

1.3.6 驯化(练苗)及移栽 移植前对其进行光、温锻炼,白天温度23～27℃,晚上不低于14℃。将转接的生长健壮,并长有3～4片子叶,高2～3 cm的小苗打开培养瓶盖,置于温室培养6～7 d即练苗,一定注意空气湿度要高。然后将其移栽到育苗盘置于温室中培养,每隔2 h喷1次水,保证其生长所需温度、光照、湿度等,观察其生长状况。

2 试验结果分析

2.1 不同消毒时间对“黑美人”生长状况的影响

制定消毒时间梯度,观察实验结果最后得出最佳消毒时间。在相同接种环境下接种并对其培养,统计接种材料的生长状况如表1。(每次每个时间接种12瓶,每次共48瓶)

表1 消毒时间与成活观察

由表1可以看出消毒时间8 min时污染最少,生长较好,其消毒效果最好。10 min次之,6 min时间过短消毒不彻底,12 m in茎尖培养部分无污染未生长,因为时间过长茎尖组织幼嫩容易被杀死,失去生活力。

通过3次试验根据不同消毒时间对“黑美人”生长状况的影响,统计污染情况可得,茎尖培养污染占总接种数的40.9%,芽眼培养污染占总接种数的35.4%。芽眼培养较茎尖培养污染小。

2.1.1 污染分析 实验污染较严重,在马铃薯茎尖,芽眼培养及快速扩繁过程中 ,经常有部分接种苗瓶被污染 ,其主要途径有3个方面。

(1)苗源及苗源瓶带菌[2]。苗源瓶中的苗源已被污染,但由于是初期污染,菌源太小,肉眼不易发现,接种到培养基瓶中引发多瓶感菌;苗源瓶表面消毒不彻底,常常粘有真菌、细菌、霉菌及一些杂菌,在接种过程中带入接种瓶内引起污染。

(2)培养基带菌。经过湿热灭菌的培养基内有时还存在未杀死的耐高温的杂菌或因灭菌时间短、压力不够而造成培养基高压灭菌不彻底。

(3)操作环节及气流带菌。在接种时,操作人员的身体和操作器械带菌,传播了接种室和组培室内空气中的杂菌,从而引起脱毒苗及培养基再度被污染,形成气流传菌污染。

2.1.2 污染来源及主要菌类 马铃薯脱毒培养中常造成污染的病原菌主要分为真菌类和细菌类。

(1)真菌污染。真菌污染出现较快 ,一般接种后的2～3 d就会发现菌丝 ,继而很快地出现黑、白、黄、绿孢子。真菌污染一般是由空气污染和瓶口边的灰尘和真菌孢子落入器皿造成的,应严格进行无菌操作。

(2)细菌污染。细菌污染是指在培养过程中,在培养基表面或材料表面出现黏液状物体、菌落或浑浊的水迹状,有时甚至出现泡沫发酵状。细菌性污染主要是操作时使用了未经消毒的工具,如镊子、剪刀、容器等,或是由于呼吸排出的细菌。因此 ,对器械、器皿和未接种的培养基彻底消除污染菌源很关键 。把需要灭菌的器械、器皿用纸包好,与培养基一起放入高压灭菌锅内灭菌 ,灭菌时间不能超过 30 m in,以免引起培养基成分变化。

2.2 对马铃薯不同品种采用芽眼进行脱毒培养

通过测其株高,茎粗,观察子叶颜色,统计子叶数对比其在相同培养条件下的生长状况。统计不同品种马铃薯脱毒培养生长状况如表2。

表2 不同品种生长状况观察

由以上统计可以看出“黑美人”较其他几种生长势弱,生长较慢。培养过程中对各种生长条件如温度、湿度、光照等要求更严格,通过芽眼脱毒培养其生长快、整齐、健壮、生根快,根系发达。

3 结论

(1)脱毒培养中一般消毒时间为12 min,接种后污染较少,但多数不生长,因为升汞具很强的毒性渗入幼嫩的茎尖组织细胞,使茎尖组织失去生长活性。实验中制定消毒时间梯度,通过统计接种后种苗的生长状况得出最佳消毒时间为8 min。

(2)茎尖脱毒培养过程中要形成愈伤组织,长芽速度较慢,且生长较弱。创新的用马铃薯块茎上具芽眼的部分消毒处理后进行脱毒培养,既提高了生长速度,缩短了生长时间,又提高了无毒苗的生长势,且污染较少。

(3)通过脱毒培养,能有效解决“黑美人”因病毒侵染导致的品种退化、产量降低、品质下降等问题;能保持优良品种的特性,使其得到迅速应用;能快速繁殖,增产潜力大,实现稳产高产,带来巨大的经济效益。

致谢:衷心的感谢毕春侠老师,彭少兵老师对本次实验的指导!

[1] 方子山,张国志.马铃薯脱毒苗快繁技术的改进与应用[J].农家之友·现代农业研究,2009(14):1-3.

[2] 高华援,王楠,王庆峰,等.马铃薯组织培养中常见的污染问题及解决办法[J].吉林农业科学,2007,32(2):28-30.