甘薯组织培养研究进展及展望

徐 飞 张胜利 孙 静 韩忠才 李彦军

（吉林省蔬菜花卉科学研究院，吉林 长春 130033）

甘薯组织培养研究进展及展望

徐 飞 张胜利 孙 静 韩忠才 李彦军

（吉林省蔬菜花卉科学研究院，吉林 长春 130033）

甘薯是一种重要的粮食、饲料和工业原料作物，具有稳产、高产、适应性强、抗逆性强等特点。中国是世界第一甘薯生产国，组织培养是科研及生产中一种重要的技术。本文根据当前国内外甘薯组织培养研究和应用状况，综述甘薯组织培养的研究进展并对其发展做出展望。

甘薯；组织培养；脱毒；激素

甘薯[ Ipomoea batatas(L.)Lam.]旋花科，又名地瓜、山芋、白薯、红薯、番薯等，是一种重要的粮食、饲料和工业原料作物。甘薯具有稳产、高产、适应性强、抗逆性强等特点。甘薯营养价值高：含有淀粉、维生素、可溶性糖、蛋白质、纤维素等营养物质，是健康的全功能食品。中国是世界第一甘薯生产国，种植面积占世界70%，总产量占世界80%。

1 甘薯组织培养定义

植物组织培养的基本原理是依据植物细胞的全能性，即细胞具有植物个体生长发育的全部遗传基因和潜能，在适当的条件下，可分化发育形成一个完整的植物个体。1968年，日本学者中岛和山口最早进开展甘薯组织培养研究，成功培养愈伤组织和察不定根。

2 甘薯组织培养用途

2.1 种质资源繁殖与保存

甘薯是利用块根进行无性繁殖的植物，常规种质资源保存和交换通过薯块进行，但薯块体积大、含水量高、不易贮藏、易受伤感染病毒。随着植物组织培养技术研究的深入开展和农业生产上的需要，采用组织培养方式繁殖并保存甘薯种质资源可有效解决以上问题。

2.2 脱除病毒

甘薯在栽培过程中极易受病毒的侵染，病毒侵染后对甘薯的产量和品质有很大影响。据报道中国每年因甘薯病毒病造成的损失高达40亿元。由于缺乏高抗病毒病品种及有效防治药剂，种植脱毒种苗可有效降低病害发生，提高产量、品质。病毒通过维管束移动，而新生分生组织中还没有形成维管束，病毒只能通过胞间连丝间缓慢传递。茎尖生长迅速，病毒很难到达新生的茎尖组织。因此，病毒在植物体内分布不是均一的，茎尖部分病毒含量少或者是无毒的。根据以上特征特性，开展甘薯茎尖组织培养获得无病毒植株。目前，甘薯组织培养已成为防治甘薯病毒病的主要方法，可大幅提高甘薯产量及品质。试验证明脱毒后的甘薯苗，叶片光合作用增强，植株生长势强，大薯率高，不同品种脱毒后产量可比脱毒前增加15%～90%。

2.3 快速扩繁

甘薯种植生产过程中需要大量种苗，通过组织培养方法可在短时间内快速扩繁，满足生产需要。组织培养可在人为控制条件下快速繁殖，不受季节、气候和空间的约束，繁殖系数高。实践证明，每茎段每月可扩繁5倍，一年可繁殖58～510。

2.4 在甘薯育种上的应用

甘薯是遗传高度杂合、自交不亲和的无性繁殖作物，传统的有性杂交等育种方法实施困难、局限性大，因此利用组织培养技术开展育种工作具有重要的意义。从遗传特征特性上考虑，组织培养相对稳定，但由于培养基添加的激素及培养环境条件等因素的影响使植株处于敏感状态，极易打破内部平衡，在组织培养过程中就可能产生一定比例的变异。因此，通过控制激素、环境等因素诱导变异，产生新变异体为育种提供新材料，拓展育种谱系。组织培养可产生多种类型的遗传变异。

3 研究进展

3.1 外植体选择

根据细胞的全能性，植物所有器官理论上都可以做外植体。目前，已报道可成功诱导再生植株的器官有：根、茎（茎段、芽、茎尖）、叶（叶片、叶柄）、花（花药、子房、胚珠）等。以芽做外植体报道较多，成功率最高。芽部位的选取对组培苗的成活率、脱毒率很关键。普遍规律是：越接近顶芽的部位含病毒越少或没有，但茎尖剥离难度大，成活率低。茎尖大小与脱毒率成反比，在保证成活的情况下茎尖越小越好，因此叶原基数量不宜过多，一般带2～3个叶原基（约1.5～2.5mm长），茎尖长度0.5～1.0 mm为宜。

3.2 外植体消毒

组培苗在无菌环境下生长， 为杀灭外植体上的细菌、真菌等，必须对外植体进行消毒。因此，采取哪种方法进行外植体消毒方获得无菌组培苗很关键。消毒剂种类、消毒剂浓度和消毒时间是影响消毒效果、成活率的3要素。消毒效果好并不意味成活率高，在杀灭细菌、真菌的同时消毒剂对植株也会产生危害，掌握好消毒浓度和时间极为重要。现在常用的消毒剂为氯化汞和次氯酸钠，氯化汞消毒效果好并有报道称微量汞元有利于刺激组培苗生长，但氯化汞有毒应谨慎使用。研究表明：0.1%氯化汞消毒5～10 min 或2%的次氯酸钠水溶液（有效氯为10%）消毒5～10min消毒效果较好。另外，也可选用2种消毒剂轮流消毒，比单一消毒剂的效果好。

3.3 激素

植物器官的分化受生长素和细胞分裂素2类激素控制。激素的种类和浓度是影响外植体诱导分化的主要因素，决定分化方向（愈伤组织、不定芽、不定根）。激素又分内源激素和外援激素，在使用外源激素时其效果受植物内源激素种类、分布及浓度的影响。NAA 不仅能增加组培苗节数还可促进节间的伸长。另外，NAA可以明显促进外植体愈伤组织的生成和促进分化生根。戴力等试验结果表明，在一定NAA浓度范围内，茎尖愈伤组织诱导率和出芽率与NAA浓度成反比；如同时使用6-BA 则NAA浓度范围有变化。6- BA只能促进节数的增多，而节间长度变化不大。陈应东等研究结果表明，6-BA分化再生苗的适宜浓度在 0.5～4.0 mg/L 。张军云筛选出的紫色甘薯茎尖培养最佳增殖培养基为 MS+ BA 1.0 mg/L + NAA 0.1～0.2 mg/L。

3.4 温度与光照

甘薯田间栽培生长的适宜温度为18～35℃ 。孔祥生研究表明，甘薯组培苗生长的适宜温度为25～31℃。28℃为茎尖生长最佳温度，该温度出苗快。25℃为组培苗生长最佳温度，在该温度下组培苗生长势最强、生长快、颜色深、苗粗、苗壮。超过31℃时，组培苗徒长，生长势变弱。光照方面，为培育壮苗促进生长可考虑增加红光和蓝光的强度，660nm红光和450nm蓝光组合可以有效抑制植物徒长，有降低地上部分含水率和提高根冠比的作用。光照时间以不低于14h/d为宜。

4 展望

目前我国甘薯组织培养技术已取得长足进展，在甘薯科研、生产栽培、产业应用等方面发挥越来越重要的作用。随着人民生活水平的提高，甘薯产业发展强劲，组织培养技术应用前景广阔。为整体提高我国甘薯的产量及品质，脱毒种苗的广泛应用已迫在眉睫。通过茎尖组织培养技术生产脱毒种苗己在生产中应用，但普及性还有待提高，希望未来可以全面推广。甘薯是无性繁殖作物，通过组织培养技术长期稳定保存种植资源。通过激素及环境控制诱导变异产生育种新材料。在发展的同时我们也应看到问题和不足，甘薯品种多，基因型复杂，技术细节上存在较大的差异，在一定程度上制约了甘薯组织培养技术的实际应用和发展。中国是甘薯生产大国，利用甘薯组织培养技术在提高甘薯品质、产量，辅助选育优良品种等方面面临的机遇和挑战。

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1.4.2 问卷调查 针对个人能力提升方面，采取双盲法对传统培训及SOP培训两种方式进行满意度问卷调查。每个问题包括“是”“否”两个选项。

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S531

A

10.11974/nyyjs.20161232004

徐飞（1978-），女，吉林长春人，博士，副研究员，主要从事甘薯繁育研究。

吉林省现代农业产业技术体系项目（项目编号：201616J）；吉林省公益性科研院所科研项目