甘薯引进资源的初步评价与离体保存

苏文瑾+刘秋芳+王连军+等

摘要：近年来，分别从秘鲁、美国、非洲部分国家引进甘薯（Ipomoea batatas）种质资源，并通过试管苗保存的方式进行材料离体保存。在调查的14份资源中，421111 Mochero在性状表现上与其他资源存在显著差异，生长势最强。资源保存在25 ℃，2 000 lx，12 h的光照条件下，61%的品种保存8个月成活率仍可达到100%，其余品种成活率为50.00%～83.33%，不同的资源存在较大的差异性。根据以上试验结果发现，部分资源适宜进行试管苗保存，部分资源不适宜进行试管苗保存。对于不适宜进行试管苗保存的资源，需要在田间保存时予以重点关注，以防相关资源丢失。

关键词：甘薯（Ipomoea batatas）；资源；离体；保存；评价；分枝；节点；存活率

中图分类号：S531 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）22-5355-04

植物遗传资源对保障全球粮食安全起着重要的作用。遗传资源包括地方种、育成品种及野生种等其他有用的资源。遗传资源的多样性为农民和育种家选育高产、多抗、广适新品种提供先决条件。随时间推移遗传资源正在迅速消失，造成遗传资源丢失的原因有很多，其中包括森林的砍伐，城市化步伐的加快，传统农作方式的改变以及一些新型单一品种的大面积推广，尤其是育成品种的大面积推广取代了传统农业生态系统中的地方种质资源，遗传资源的丢失从长远来看对保障粮食食品安全极其不利。大量宝贵的遗传种质资源的丢失引起了全球性的关注，需要加强种质资源的保存工作，首先寻求如何才能最大限度的获得遗传多样性的方法，然后利用生物技术手段对种质资源进行保存和再生，使损失率降至最低[1]，基于上述原因，近年来国际间的交流与合作不断加强，主要目标是收集和保存种质资源从而满足不同使用者的需要。

甘薯资源的离体保存技术发展迅速，自1975年开始国际马铃薯中心（CIP）大力发展马铃薯（Solanum tuberosum）[2]、甘薯（Ipomoea batatas）[3]和安第斯山脉其他相关块根块茎作物[4]的组织培养技术。离体保存技术可将甘薯资源快速有效的分配与利用，尤其对甘薯这种通过块根繁殖的无性繁殖作物来说，可以不受时间、地理空间位置的限制，进行资源的交流与交换。同时还能通过这种繁殖方式消除病虫害在不同区域间的传播。

在具体资源保存方面，多数热带作物在低于其田间生长环境的温度条件下离体保存会丧失活性，但甘薯可以在低于其大田生长环境一定的温度范围内正常生长。通常甘薯如果长时间暴露在≤15 ℃的条件下，会遭受冻害[5]。CIP的研究发现，甘薯资源在16～18 ℃条件下，在含有2%山梨糖醇的培养基中，最长可以保存1年，而不需要继代培养，但是会有25%左右的个体遭受冻害。CIP在18～25 ℃之间进行温度梯度测试，当温度在23～25 ℃范围内时，3 000 lx的光照条件下，含有2%山梨糖醇的培养基中可以将资源成功保存4～6个月而不需要继代培养[6]。

1997年，Gubillas将30个个体分别保存在含有2%甘露醇和2%山梨糖醇的培养基中，保存16个月成活率可达82%（表1）。

由于甘薯的离体资源可以保存在含有矿物质、碳源和维生素的MS培养基中，在正常生长条件下，这种培养基可以维持植物2～3个月的生长周期，为了延长继代培养时间，通常可以通过添加生长抑制剂或者改变环境因子（如光照强度、温度）达到延长继代时间的目的。然而生长抑制剂在组织培养过程中常常会造成一些生理学上的变化甚至基因突变。从而造成资源保存的不稳定性[7]。同时不同基因型品种对培养基中抑制剂的反应不同，一些低温耐受型作物生长温度降低至0 ℃，或热带作物的培养温度比正常生长温度低几摄氏度，可以降低植物的生长速率[8]。

本研究对不同的引进资源试管苗进行初步评价，并在资源保存方面进行技术探讨，为进一步开展资源保存工作奠定了基础。

1 材料与方法

1.1 资源的收集与评价

2013年分别从美国、秘鲁和非洲等国家收集甘薯种质资源85份，成功完成试管苗保存的有80份，完成资源评价的有15份（表2）。

1.2 不同资源分枝数与节点的变化

试验过程中，不同品种生长势存在较大差异。因此对不同品种的分枝数及节点的变化进行数据统计，每个品种设3次重复，统计分析品种间的差异。

1.3 不同预处理方式对灭菌效果的影响

由于前期试验期间发现不同甘薯品种对不同的灭菌方式处理差异较大，同时非洲引进的种质资源为非试管苗，因此以M-3为试验材料，对种质资源采取如下3种灭菌方式。1）70%的酒精浸泡30 s，2%的次氯酸钠浸泡10 min；2）70%的酒精浸泡30 s，2%的次氯酸钠浸泡5 min；3）70%的酒精浸泡1 min，2%的次氯酸钠浸泡10 min。

1.4 一定温度与光照条件对资源保存的影响

将资源保存在23 ℃、2 000 lx的光照条件下，保存8个月后，调查其成活率。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品种分枝数及节点的变化

在对整个资源进行保存与继代培养的过程中发现，不同品种在生长势方面存在较大的差异。本试验分别调查了2组数据，从资源的分枝数与节点数的角度讨论不同资源之间生长势的差异问题。调查结果（表3）表明，品种421111 Mochero在分枝数及节点数两个指标上均高于其他资源，从一定程度上说明该品种在生长势上强于其他品种。421781 Rompe Costel分枝数仅次于421111 Mochero，421262 citarita、40011w-216、440185L0-323和440232 CAV

ROC-CN-1421-68这4个品种在分枝数上差异不显著，节点数间存在较大的差异。

2.2 不同预处理方式对灭菌效果的影响

前期试验发现，灭菌预处理过程中不同品种之间存在较大差异，生长势强的品种较生长势弱的品种灭菌处理中耐受力强，有毛品种较无毛品种灭菌处理过程中耐受力强。本试验结果表明，本单位引进的非洲品种M-3由于生长力较强，在处理过程中耐受力较强，处理1效果较好，成活率为80%，处理过程中死亡率为20%，真菌与细菌的污染率为0。在处理3的条件下，材料死亡率为50%，成活率为50%，真菌与细菌的污染率为0。在处理2的条件下，材料成活率与处理1相当，但真菌与细菌污染率达到40%。

2.3 一定温度与光照条件对甘薯资源保存的影响

在特定的温度及光照条件下，不同甘薯资源表现出较大的差异（表4）。在8个月的保存期内，61%的品种成活率达到100%，但是存在部分成活率低的品种，最低存活率仅为50%，说明此保存条件较适合资源保存，但是资源之间存在较大的差异，需要定期查看哪些资源需要马上继代培养。

3 小结与讨论

试验过程中，不同品种生长势存在较大差异，部分品种生根快、分枝能力强、生长节点数多、茎杆粗壮，便于保存与扩繁利用。部分品种生根能力差、分枝能力弱、生长过程中产生的节点少，给甘薯资源保存与利用带来一定的困难。在整个试验过程中发现，品种421111 Mochero分枝能力与生长的节点数明显高于其他品种，但在8个月的保存期内成活率只有54.55%，其原因可能是因为即使在一定的抑制条件下，该品种仍然能保持较强的生长势，在保存的过程中过快的吸收培养基中的养分，导致养分不足使后期的死亡率较高。另外在试验过程中发现，分枝习性与节点发生无显著的关联性，不同资源在分枝数与节点发生数上存在较大的差异。

在一定程度上分枝数越多即生长势越强的品种其早衰的可能性越大，例如生长势最强的几个品种如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分别为54.55%， 66.67%，83.33%，明显低于其他低分枝数的品种，但研究结果也发现，部分分枝数水平很低的品种，后期成活率仍然处于较低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不显著或极其不显著，成活率只有75.00%和50.00%，这些品种的节点数也处于不显著水平，说明此类品种不利于进行试管苗保存。

另外，在整个灭菌预处理试验中，不同材料对预处理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取样在预处理耐受力方面也存在差异，不同时间段取样对材料也会造成一定的影响。处理不同的材料，前期均需要一段时间的摸索过程。

以上评价只是针对试管苗进行的初步评价，得出部分适宜进行试管苗保存的资源，同时筛选出部分不适宜进行试管苗保存的资源，对于不适宜进行试管苗保存的资源，要在田间保存时予以重点关注，以防相关资源丢失。

参考文献：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

[2] ROCA W M. Tissue culture research at CIP. AM[J]. Potato Journal， 1975，52（9）：281.

[3] TOLEODO J， ARBIZU C， HERMANN M. In vitro international collection of ulluco， oca， mashua and yacon. Abstracts of VIII International Congress of Andean Agriculture system[M]. Spanish：Valdivia Chile，1994.

[4] HUGHES K W. In Vitro ecology： Exogenous factors affecting growth and morphogenesis in plant culture system[J]. Enviromenal and experimental botony，1981，21：281-288.

[5] LIZARRAGA R， Huaman Z， DODDS J H. Invitro conservation of potato germplasm at the International Potato Centre. AM[J]. Potato Journal，1989，66： 253-276.

[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（责任编辑 韩 雪）

2.2 不同预处理方式对灭菌效果的影响

前期试验发现，灭菌预处理过程中不同品种之间存在较大差异，生长势强的品种较生长势弱的品种灭菌处理中耐受力强，有毛品种较无毛品种灭菌处理过程中耐受力强。本试验结果表明，本单位引进的非洲品种M-3由于生长力较强，在处理过程中耐受力较强，处理1效果较好，成活率为80%，处理过程中死亡率为20%，真菌与细菌的污染率为0。在处理3的条件下，材料死亡率为50%，成活率为50%，真菌与细菌的污染率为0。在处理2的条件下，材料成活率与处理1相当，但真菌与细菌污染率达到40%。

2.3 一定温度与光照条件对甘薯资源保存的影响

在特定的温度及光照条件下，不同甘薯资源表现出较大的差异（表4）。在8个月的保存期内，61%的品种成活率达到100%，但是存在部分成活率低的品种，最低存活率仅为50%，说明此保存条件较适合资源保存，但是资源之间存在较大的差异，需要定期查看哪些资源需要马上继代培养。

3 小结与讨论

试验过程中，不同品种生长势存在较大差异，部分品种生根快、分枝能力强、生长节点数多、茎杆粗壮，便于保存与扩繁利用。部分品种生根能力差、分枝能力弱、生长过程中产生的节点少，给甘薯资源保存与利用带来一定的困难。在整个试验过程中发现，品种421111 Mochero分枝能力与生长的节点数明显高于其他品种，但在8个月的保存期内成活率只有54.55%，其原因可能是因为即使在一定的抑制条件下，该品种仍然能保持较强的生长势，在保存的过程中过快的吸收培养基中的养分，导致养分不足使后期的死亡率较高。另外在试验过程中发现，分枝习性与节点发生无显著的关联性，不同资源在分枝数与节点发生数上存在较大的差异。

在一定程度上分枝数越多即生长势越强的品种其早衰的可能性越大，例如生长势最强的几个品种如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分别为54.55%， 66.67%，83.33%，明显低于其他低分枝数的品种，但研究结果也发现，部分分枝数水平很低的品种，后期成活率仍然处于较低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不显著或极其不显著，成活率只有75.00%和50.00%，这些品种的节点数也处于不显著水平，说明此类品种不利于进行试管苗保存。

另外，在整个灭菌预处理试验中，不同材料对预处理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取样在预处理耐受力方面也存在差异，不同时间段取样对材料也会造成一定的影响。处理不同的材料，前期均需要一段时间的摸索过程。

以上评价只是针对试管苗进行的初步评价，得出部分适宜进行试管苗保存的资源，同时筛选出部分不适宜进行试管苗保存的资源，对于不适宜进行试管苗保存的资源，要在田间保存时予以重点关注，以防相关资源丢失。

参考文献：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

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[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（责任编辑 韩 雪）

2.2 不同预处理方式对灭菌效果的影响

前期试验发现，灭菌预处理过程中不同品种之间存在较大差异，生长势强的品种较生长势弱的品种灭菌处理中耐受力强，有毛品种较无毛品种灭菌处理过程中耐受力强。本试验结果表明，本单位引进的非洲品种M-3由于生长力较强，在处理过程中耐受力较强，处理1效果较好，成活率为80%，处理过程中死亡率为20%，真菌与细菌的污染率为0。在处理3的条件下，材料死亡率为50%，成活率为50%，真菌与细菌的污染率为0。在处理2的条件下，材料成活率与处理1相当，但真菌与细菌污染率达到40%。

2.3 一定温度与光照条件对甘薯资源保存的影响

在特定的温度及光照条件下，不同甘薯资源表现出较大的差异（表4）。在8个月的保存期内，61%的品种成活率达到100%，但是存在部分成活率低的品种，最低存活率仅为50%，说明此保存条件较适合资源保存，但是资源之间存在较大的差异，需要定期查看哪些资源需要马上继代培养。

3 小结与讨论

试验过程中，不同品种生长势存在较大差异，部分品种生根快、分枝能力强、生长节点数多、茎杆粗壮，便于保存与扩繁利用。部分品种生根能力差、分枝能力弱、生长过程中产生的节点少，给甘薯资源保存与利用带来一定的困难。在整个试验过程中发现，品种421111 Mochero分枝能力与生长的节点数明显高于其他品种，但在8个月的保存期内成活率只有54.55%，其原因可能是因为即使在一定的抑制条件下，该品种仍然能保持较强的生长势，在保存的过程中过快的吸收培养基中的养分，导致养分不足使后期的死亡率较高。另外在试验过程中发现，分枝习性与节点发生无显著的关联性，不同资源在分枝数与节点发生数上存在较大的差异。

在一定程度上分枝数越多即生长势越强的品种其早衰的可能性越大，例如生长势最强的几个品种如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分别为54.55%， 66.67%，83.33%，明显低于其他低分枝数的品种，但研究结果也发现，部分分枝数水平很低的品种，后期成活率仍然处于较低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不显著或极其不显著，成活率只有75.00%和50.00%，这些品种的节点数也处于不显著水平，说明此类品种不利于进行试管苗保存。

另外，在整个灭菌预处理试验中，不同材料对预处理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取样在预处理耐受力方面也存在差异，不同时间段取样对材料也会造成一定的影响。处理不同的材料，前期均需要一段时间的摸索过程。

以上评价只是针对试管苗进行的初步评价，得出部分适宜进行试管苗保存的资源，同时筛选出部分不适宜进行试管苗保存的资源，对于不适宜进行试管苗保存的资源，要在田间保存时予以重点关注，以防相关资源丢失。

参考文献：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

[2] ROCA W M. Tissue culture research at CIP. AM[J]. Potato Journal， 1975，52（9）：281.

[3] TOLEODO J， ARBIZU C， HERMANN M. In vitro international collection of ulluco， oca， mashua and yacon. Abstracts of VIII International Congress of Andean Agriculture system[M]. Spanish：Valdivia Chile，1994.

[4] HUGHES K W. In Vitro ecology： Exogenous factors affecting growth and morphogenesis in plant culture system[J]. Enviromenal and experimental botony，1981，21：281-288.

[5] LIZARRAGA R， Huaman Z， DODDS J H. Invitro conservation of potato germplasm at the International Potato Centre. AM[J]. Potato Journal，1989，66： 253-276.

[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（责任编辑 韩 雪）