马铃薯试管薯生产条件和成本分析

2015-12-17张利霞赵桂芳黄金泉陇南师范高等专科学校农林技术学院甘肃陇南742500

安徽农业科学 2015年11期

张利霞，赵桂芳，黄金泉 (陇南师范高等专科学校农林技术学院，甘肃陇南742500)

由马铃薯脱毒试管苗生产原原种的3种方式中，试管薯的生产环境便于人为控制，能在有限的空间多层立体栽培，小薯块种性高，质量好，耐长期储存，方便运输，在自然低温、短日照条件下或者人为诱导条件下马铃薯试管苗都能结薯，可周年生产。大力发展脱毒试管薯生产有助于推动优良种薯的生产，加快以优良种薯更换退化种薯速度，提高大田马铃薯的产量和质量。研究试管薯生产过程中培养环境条件对产量、质量和成本的影响，科学控制培养环境条件是实现试管薯生产高产、优质、低成本的基础。笔者从试管薯产量的影响因素和成本构成2个方面概括、分析培养环境和方式对试管薯产量和成本的影响，为试管薯生产实践提供依据。

1 影响试管薯产量的因素

1.1 培养基成分

1.1.1 蔗糖。MS+3%蔗糖固体培养基上生长的试管苗，在适合条件下可直接结薯，说明具备条件时3%蔗糖浓度也适合试管薯形成。很多研究表明8%左右的蔗糖浓度最适合诱导试管薯。欧建龙等［1］和杨莎等［2］分别以不同蔗糖浓度的培养基诱导试管苗结薯，8%蔗糖浓度的结薯率最高，且大薯最多。张艳萍等［3］将浓度为10%的白糖水加到培养试管苗的基本培养基中，低温黑暗下培养55 d，结薯率达到100%。不同品种对糖浓度的反应不同，史俊等［4］指出大西洋、夏波蒂、费乌瑞它分别在含8%、8%、11%蔗糖下结薯率最高。在含外源激素或其他诱导物的情况下，适宜的蔗糖浓度不同，当培养基中含6 mg/L 6-BA时，以10%蔗糖为结薯最早［5］。王肖云等［6］研究发现当蔗糖浓度为10%时，6-BA为2 mg/L的结薯率高，为72.2%，KT为5 mg/L的结薯率达100%。韩德俊等［7］研究表明，诱导培养基中含0.5 mmol/L水杨酸时，蔗糖浓度以10% ～12%最好，结薯率最高，无水杨酸的培养基中蔗糖浓度以8%～10%为宜。含8%左右蔗糖的培养基有利于诱导试管薯，但不十分适合试管苗生长，因此要用含糖3%的MS培养基作基本培养基培养一定生长量的试管苗，然后用含8%蔗糖的诱导培养基诱导试管薯。

1.1.2 盐分。一般基本培养基和诱导培养基中的盐分都用MS配方。金福顺等［8］在基本培养基中用2倍的MS，诱导培养基中仍用MS，在黑暗中培养60 d后结薯率达92%以上，极大地提高了每块小薯的重量，而成本增加很少。张志军［9］根据马铃薯的吸肥特性将MS配方中的部分物质含量作了调整，起到了增加薯块重量和降低成本的作用。张艳萍等［3］将8%的白糖水和MS+8%白糖水分别作诱导液加到基本培养基中，大薯率无显著差异，诱导液中去掉MS成分可节省配药品的人工费和药品费用。

1.1.3 琼脂。琼脂对马铃薯试管苗起支持固定作用，并不提供营养，不直接影响试管薯产量。不含琼脂的液体培养基成本低，营养物质处于移动状态而方便根系吸收，苗生长势强，微型薯产量高，但易倒苗淹苗。基本培养基若为液态，瓶装量宜为固体培养基的1/2～1/3，或者在培养液中加入普通棉花、蛭石。诱导培养基如为液体，一般按20 ml/瓶的量将其加到已经培养一定时期试管苗的基本培养基中，这种固体+液体的双层培养方式比固体培养方式的单瓶产量高，但污染率也高。帅正彬等［10］将试管苗接于添加蛭石的MS液体诱导培养基中诱导试管薯，发挥了液体培养基的优点，污染得到较好地控制。固体诱导培养基中试管苗结薯时间短而集中，薯之间差异小，产量低。大田生产中对马铃薯多次培土使得基部茎节处于黑暗下以增加结薯数量，刘尚前等［11］模拟这种方式，在含500 ml/L CCC+5 mg/L 6-BA+8%白糖的MS固体培养基上覆盖30 ml蛭石，单株结薯1.9粒，大薯率41.5%，显著大于液体培养基+蛭石及固体培养基并黑暗诱导的。沈清景等［12］和吴秋云等［13］分别以固体、液体的基本培养基和诱导培养基作搭配组合试验，均发现液体基本培养基与液体诱导培养基相组合的诱导率和大薯率最高。沈清景等［12］和张艳萍等［3］都认为固体基本培养基与液体诱导培养基的相组合下的单瓶结薯数和大薯数远大于固体基本培养基与固体诱导培养基相组合的。不加琼脂的液体培养基少了琼脂和熬化琼脂所带来的成本，又间接地增加了试管薯产量，如能改进设备和技术来降低污染和工作量，液体培养基替代固体培养基将大有可为。

1.1.4 外源激素及其他诱导物。培养基中加外源激素能提早结薯时间，增加结薯量，抵消不适宜温度和光照的不良影响。金福顺等［8］研究表明，不含激素的诱导培养基结薯率只有24%。就单一激素而言，IAA不能诱导试管薯［14］，6-BA适宜的浓度为2～6 mg/L。欧建龙等［1］在固体和液体诱导培养基中添加不同浓度6-BA，均以4 mg/L综合表现好。孙慧生等［15］以MS+5 mg/L 6-BA液体培养基诱导，无论黑暗还是8 h/d光照下效果均优于无6-BA及含500 mg/L CCC。王肖云等［6］在MS+10%的固体培养基上单独加6-BA、KT或者ZT，浓度分别为2、5、1 mg/L的较好。

在6-BA和CCC单独使用和配合使用的效果研究方面，沈清景等［12］研究表明100 mg/L CCC与500 mg/L CCC+5 mg/L 6-BA的效果基本相同，都优于5 mg/L 6-BA和无任何激素的，无激素的反而比5 mg/L 6-BA的稍好。杨羽宏等［16］以含MS+0.6%琼脂+8%蔗糖作培养基诱导试管薯，添加5 mg/L 6-BA的优于添加500 ml/LCCC的，也优于无任何激素的，而添加500 mg/L CCC+5 mg/L 6-BA的最差。香豆素对马铃薯块茎有诱导作用，使用浓度为10～30 mg/L，也有研究表明60 ml/L香豆素对试管薯数量增加有利，30 mg/L对提高大薯率有效［5］，以30 mg/L加于固体诱导培养基中有效，加于液体培养基中反而减产［3］。金福顺等［8］在培养基中加5 mg/L 6-BA+25 mg/L香豆素的效果与只加5 mg/L 6-BA的效果接近，都比单独使用香豆素或CCC的好。0.5 mmol/L的水杨酸对块茎数量增加有显著作用，当其与10% ～12%的蔗糖相配合时，极大地增加了微型薯数量［7］。0.1% ～0.2%活性炭对试管薯形成和生长有利［17］。

1.2 外部环境条件

1.2.1 温度。马铃薯块茎形成的最适温度为15.6～18.3℃，比试管苗生长的适宜温度低5℃左右。刘尚前等［18］、帅正彬等［10］、马伟清等［19］先后对(19 ±1)℃恒定低温、(25 ±1)℃恒定高温、白天(25±1)℃和夜间(19±1)℃的室温变温对试管薯的影响研究，都认为白天(25±1)℃、夜间(19±1)℃的室温变温以及(19±1)℃恒定低温的结薯率或大粒薯率都高于高温恒温。沈清景等［12］研究表明，(19±1)℃恒定低温比(25±1)℃恒定高温下的每瓶薯粒数多3.3粒。在生产中将试管苗繁殖培养与试管薯诱导安排在各自适宜的季节，利用有利的自然室温生长和结薯，省去人工调节温度费用，降低成本。

1.2.2 光照。光照时间和光照强度既影响试管薯产量，也影响试管薯的休眠期，其中以光照时间对试管薯产量的影响最大。鄂薯5号在全暗下结薯率为92%，自然光照和散射光下为24% ～26%［1］。陇薯3号在含6 mg/L 6-BA的诱导配养基上全暗诱导比8 h/d短光照诱导的结薯早12.3 d，结薯率多43.7%［5］。鲁马铃薯1号全黑暗诱导比短日照下结薯数增加30.7%［15］。在液体诱导培养基中及19℃温度下，克新3号试管苗进行全暗诱导的开始结薯时期为5 d，单瓶结薯数为7.4粒，大薯率为85.4%，而长日照处理下3项指标分别是30 d、1.2 粒、35.2%［12］，可见全暗、低温十分有利于试管薯诱导。黑暗诱导以苗龄较大者好，具有5～7片叶最好。即使在自然光和室温变温下，也应以苗龄较大的作为诱导材料［18］。研究表明，短日照、低温也有利于试管薯形成。龙维彪等［20］以米拉为材料在MS+5 mg/L 6-BA+8%蔗糖培养基上进行光照影响试验，结果表明，结薯率和单瓶薯重按4 h/d、0 h/d、8 h/d、12 h/d 的顺序依次降低。张志军等［9］研究表明克新1号暗培养好，而荷兰无花8 h/d光照培养好。史俊等［4］在含NAA的液体诱导培养基和25℃下以全暗、8 h/d、全光照诱导费乌瑞它、夏波蒂、克新1号，它们在8 h/d光照下结薯率和大薯率都最高，全暗下结薯率也较好，24 h/d全光照下结薯率小得多，全暗下大薯率最低。马伟清等［19］将费乌瑞它、大西洋、克新1号试管苗接于含糖6%的诱导培养基上用不同光照时间和光照强度处理28 d，然后全暗培养28 d后统计，它们分别在16 h/d、8 h/d、12 h/d的光照时间处理下大薯数量最高，费乌瑞它和克新1号在光照度强的处理下大薯多，大西洋相反。吕长文等［21］在MS+2 mg/L 6-BA+l mg/L NAA+10 mg/L B9+10%蔗糖培养基上诱导米拉，12 h/d、16 h/d光照下的产量都高。薯块一旦形成后，在长日照下生长快，淀粉积累多，质量好，所以将暗培和光照培养相结合，先暗培促使结薯然后见光促进其生长和物质积累，或者先让试管苗见光生根后再暗培诱导，结薯后再光照下培养，都取得了较好的效果。全暗诱导的试管薯有明显休眠期，短光照诱导的发芽率高［10，20］。

2 试管薯生产成本分析

2.1 试管苗直接结薯的成本 MS+3%蔗糖+0.7%琼脂培养基上生长的试管苗在秋冬室内低温和短日照下也结薯，平均每瓶结薯8.1粒，直径大于0.5 cm的大薯4.6粒，现以这个结果为基础进行成本核算。为了降低成本，用食用白砂糖代替分析纯蔗糖，用自来水代蒸馏水，用2元/只的果酱瓶代替三角瓶，把试管薯生产季节安排在秋季，省去空调、暖气等费用。假设年计划生产10万粒直径大于5 mm的大薯，试管苗污染率以5%计算，则共需要培养22 884瓶试管苗，每瓶装30 ml培养基，要配制687.2 L培养基，每L培养基成本2.45元，687.2 L培养基的成本为1 684元。电子分析天平、高压锅、超净工作台、冰箱、电磁炉、培养架等仪器设备的年折旧费用为5 200元。培养瓶、烧杯、量筒、灯管等低值易耗品年损耗按10%计，年损耗费用为4 300元。乙醇、甲醛等药品年消耗费用800元。高压锅等用电器的年用电量1 360 kW时，总电费680元。培养基配制、分装、灭菌需一名技术工80个工作日，接种需要一名技术工105个工作日，洗涤、搬运要一名普通工人20个工作日，技术工和普通工的日工资分别按150元、80元计，总人工成本为29 350元。以上各项成本费用合计42 014元，试管苗繁殖系数为6，则试管苗成本7 003元，总成本为49 017元，平均每粒大薯的成本为0.49 元。

2.2 诱导培养基诱导结薯的成本将苗龄较大的试管苗接入固体或液体(含蛭石)诱导培养基诱导试管薯，除培养基外其他费用与上述相同。当1 L诱导培养基含1MS、2MS、80 g白砂糖、8 g琼脂、30 ml蛭石、100 mg矮壮素时，成本分别是0.26 元、0.52 元、0.96 元、1.82 元、0.67 元、0.08 元。其他成分如外源激素、活性炭等用量少或价格低廉，不影响成本。经粗略估算，此种方法的平均成本为(0.49±0.01)元/粒。

采用固+蛭石、液+液、固+液双层培养，需要在原基本培养基中加诱导液或者蛭石，或者将液体浅层静置培养的试管苗重新接入诱导培养基中结薯，这些工作所造成的人工费、电费、乙醇等药品消耗费约为试管苗直接结薯的同类费用成本的1/2。所以，试管苗培养和试管薯诱导分步进行的试管薯产量高，但成本也很高。以固+液双层培养法同样培养22 884瓶试管薯为例，固体基本培养基(30 ml/瓶)培养试管苗的总成本为49 017元，培养一段时期后加入MS+8%蔗糖的诱导液20 ml/瓶，诱导液成本为559元，人工工资、电费、乙醇等费用共15 415元，诱导期间污染仍按5%计，从试管苗培养到试管薯诱导的总成本为68 412元，只有当每瓶大于5 mm的薯超过6粒，才比试管苗直接结薯有利可图。总成本中有44 025元为人工工资，这既体现了劳动创造价值，也极大地提高了成本。

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