不同浓度PEG对马铃薯试管苗生物学产量的影响

秦岭

摘要：马铃薯是重要的粮食、蔬菜及经济作物，然而干旱严重影响着马铃薯的品质和产量的稳定。本试验采用的是聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理马铃薯资源材料，通过测量生物产量，最终得出PEG浓度与马铃薯试管苗生物学产量的关系。

关键词：马铃薯；干旱胁迫；离体培养

1.研究意义

马铃薯（Solanum tubersum L.）茄科茄属，是一年生草本块茎作物，其块茎可供食用，马铃薯具有很高的营养价值和药用价值。是世界上仅次于小麦、水稻、玉米之后的第四大粮食作物，原产于南美的安第斯山脉[1]，也是中国第三大作物，可以作为粮食、蔬菜、饲料等，与人民的生活密切相关。

马铃薯是中国第三大作物，产量高，营养丰富，对环境的适应性较强，现在我国马铃薯种植面积居世界第二位。它的营养丰富，素有“地下苹果”和“第二面包”之称[2]。随着人口的不断增涨，耕地面积的减少，水资源的减少，马铃薯种植不仅面临着恶劣环境挑战，更面临着由人口问题带来的粮食问题的巨大挑战。干旱是世界性的问题，世界干旱、半干旱地区已占陆地面积的三分之一以上，干旱对植物的影响在诸多自然逆境因素中占首位。显然，对植物抗旱机理的研究显得尤为重要[3]。

2.材料与方法

2.1试验材料。试验材料为85份离体保存、培养90天后的马铃薯组培苗资源材料。

2.2试验方法。本试验采用了控制单一变量的对照试验的原则进行设计。实验中干旱胁迫的来自于添加了PEG的MS培养基，而对照组为普通MS培养基。采用的是PEG模擬干旱胁迫处理85份马铃薯资源材料，在离体条件下分别采用PEG培养基和普通培养基培养，通过测量试管苗的茎叶及根的鲜重，对比分析数据，最终得出PEG浓度与马铃薯试管苗生物学的产量的关系。

2.2.1培养基的配制。本试验组织培养试验的培养基是植物组织培养中常用MS的培养基以及添加PEG的MS培养基（配制流程同普通MS培养基）。

2.2.2数据的分析。数据应用检验来对比分析材料在4种不同培养基条件下的差异，该分析过程采用Excel软件中相关处理程序进行。抗旱系数直接反映材料对干旱胁迫的敏感程度，根据抗旱系数，结合PEG对生物学产量的影响，对85份资源进行分类：抗旱型；敏感型；中度敏感型。与抗旱系数相比，抗旱指数在考察材料产量稳定性的同时也兼顾材料旱地产量，抗旱指数越高说明该品种（系）抗旱能力越强。根据抗旱系数和抗旱指数初步筛选出具有抗旱特性的马铃薯品种。

3.结果分析

3.1PEG模拟干旱胁迫对85份马铃薯试管苗根茎生长的影响。通过对干旱胁迫敏感度不同的85份马铃薯试管苗在不同胁迫水平下培养90天后的根、茎叶的鲜重的统计数据，得到茎叶、根鲜重数据表。85份马铃薯资源材料在四种不同的培养基条件下，在添加PEG培养基的MS培养基中，培养的马铃薯根、茎叶鲜重的重量总体上呈下降趋势，说明干旱胁迫严重影响着植物生物学产量，并且旱地产量下降。

3.2不同浓度PEG对85份马铃薯试管苗根茎生物学产量的影响。植物在干旱胁迫下，茎叶、根重量的变化是评价抗旱能力强弱的重要依据。耐旱、中度耐旱和干旱敏感类资源材料随着PEG浓度的增加都呈递增趋势，说明干旱胁迫严重影响着植物的生物学产量；并且同一PEG浓度时，耐旱、中度耐旱和干旱敏感类资源材料的茎叶、根之比依次呈递增的趋势，说明在干旱胁迫下，耐旱植物的生物学产量受的影响最小，干旱敏感植物的生物学产量受的影响最大，抗旱品种的选择直接影响着植物的产量。

通过抗旱系数来反映植株对干旱的敏感程度。随着PEG浓度的增加，耐旱、中度耐旱和干旱敏感类资源材料的抗旱系数都呈递减趋势，说明干旱胁迫越来越强，产量越来越少；同一PEG浓度时，耐旱、中度耐旱和干旱敏感类资源材料的抗旱系数呈依次递减的趋势，说明相同干旱胁迫条件下，耐旱植物的生物学产量更高。当PEG浓度为4mM时，耐旱和中度耐旱类资源材料的抗旱系数较接近，说明在此条件下时，耐旱植物和中度耐旱植物的生物学产量相接近，抗旱敏感程度几乎相同。

抗旱指数反映的是材料在整个群体中的表现，所以，抗旱指数在考察材料产量的同时，也兼顾材料旱地产量。随着PEG浓度的增加，中度耐旱和干旱敏感的资源材料的抗旱指数依次呈递减的趋势，说明随着干旱胁迫的增加，旱地产量递减；耐旱类资源材料的抗旱指数从2.90降到2.22，然后又增加到2.91，说明该材料在整个群体中的旱地产量表现上出现了重复，根据抗旱指数的计算可以知道，在不同浓度4mM和6mM下时，干旱胁迫不同，与对照组相比，在干旱胁迫下的生物学产量相接近，耐旱植物对干旱敏感程度相同，旱地产量稳定，说明耐旱植物在干旱胁迫下的产量比较稳定。同一PEG浓度时，耐旱、中度耐旱和干旱敏感资源材料的抗旱指数依次递减，说明在相同的干旱胁迫条件下耐旱植物的产量更稳定，旱地产量更高，在干旱条件下抗旱品种的选择影响着产量（图1）。

4.结论

结果表明：①根据抗旱系数，结合PEG对生物学产量的影响，85份资源可以分为3类，其中13份为抗旱材料（抗旱系数>0.4），34份对PEG模拟胁迫敏感（抗旱系数<0.25），其余38份为中度敏感材料；②添加了PEG的马铃薯资源材料生物学产量在根、茎叶鲜重均有不同程度的下降；同种马铃薯资源材料试管苗随着PEG浓度的增加，马铃薯根、茎叶鲜重呈现递减的趋势；③通过PEG浓度变化表现出干旱胁迫对根的胁迫影响更大；④不同马铃薯品种在PEG干旱胁迫下，对茎叶和根的影响不同。

参考文献：

[1]魏延安.世界马铃薯产业发展现状及特点[J].世界农业，2005，

[2]戴朝曦.全能食物.马铃薯[J].森林与人类，2008.

[3]焦志丽.马铃薯干旱危害及提高抗旱性的研究[D].东北林业大学，2012.