甘薯试管苗在土壤混合物为支撑物培养基上的培养与移栽技术研究

张自启，王利霞，韩瑞华，王淑枝，张向月，段爱菊

（洛阳农林科学院，河南 洛阳 471023）

甘薯传入我国已有400 多年的历史，其产量高、用途广、适应性强，已成为全球性种植的主要块根作物之一，广泛应用于食品工业、轻化工业和饲料工业[1]。目前我国甘薯种植面积和产量居世界首位，甘薯种植面积占世界的70%～75%，单产达到19 000 kg·hm-2，是世界平均水平的130%[2]。

甘薯以营养繁殖方式繁殖后代，感染病毒后病毒便不断蔓延，最终导致种性退化。据调查，甘薯病毒病导致减产25%左右，有的品种减产高达50%以上，特别是甘薯SPVD 病毒发生，其危害程度远大于国内以往报道的甘薯其他病毒，减产幅度可达50%～90%[3-5]。目前，国内外还没有有效防治甘薯病毒病的特定农药，也无高抗病毒病的甘薯品种，利用甘薯脱毒苗是防治甘薯病毒病唯一比较有效的途径[6-9]。

脱毒甘薯试管苗的驯化移栽是甘薯脱毒苗生产过程中极为重要的一部分[10]。目前试管苗常规的生根培养与移栽方法是：将茎尖(或茎段)接种于以琼脂做支撑物的1/2 MS 培养基中，培养获得生根试管苗，将培养瓶放置在半遮光的环境开瓶炼苗，然后洗去试管苗根上的琼脂，移入营养钵基质中，营养钵要放置在湿度80%以上、温度在22～25 ℃的环境中。待试管苗恢复生长后，再移栽到带有拱棚的土壤畦面上，待其生长发杈，形成试管苗种苗，剪枝种植大田繁种[11]。这种生根及移栽方法存在以下问题：培养中需要使用大量琼脂，成本增加；琼脂支撑的培养基开瓶后易受污染；移栽时清洗很容易伤害根系，同时琼脂在根系的包裹下不易清洗干净，易生杂菌感染，成活率降低；移栽时裸根移栽，移栽后根系环境变化剧烈，根系吸收功能差，缓苗时间长；试管苗移栽后对环境条件要求非常严格，管理难度大、用工多、成本高。为了解决以上技术缺陷，笔者利用土壤及泥炭土混合物为支撑物取代琼脂的甘薯脱毒试管苗生根培养基，提高脱毒试管苗移栽的成活率，降低环境条件，操作简便，减少移栽次数，缩短了从移栽至成活的生长周期，降低了生产成本，为脱毒甘薯产业化生产提供一种崭新方法。

1 材料与方法

1.1 供试材料与准备

1.1.1 供试甘薯品种 将附加0.4 mg·L-1IBA 的MS 培养基上生长35 d 的‘商薯19’‘普薯32’‘烟薯25’等甘薯试管苗作为试材，当试管苗茎长4 cm 以上时，取试管苗茎段做试验。

1.1.2 培养基土壤混合物支撑物的制备 取试验地前茬未使用过除草剂且长期耕作的农田耕作层土壤，土质为黏壤土，全盐含量为0.403‰，pH 值为8.02，水解氮含量为74.38 mg·kg-1，有效磷含量为38.25 mg·kg-1，速效钾含量226.02 mg·kg-1。土壤在太阳下晒干、碾碎，土壤颗粒粒径≤2 mm。选择市场购买的泥炭土和河沙，泥炭土同样在太阳下晒干后碾碎，颗粒粒径≤2 mm，河沙通过晾晒后过筛，筛选出细沙，细沙粒径≤2 mm。然后，将备好的土壤、泥炭土、细沙按质量组份为2∶3∶3 的比例混合均匀装入培养瓶，高度约1 cm，盖好瓶盖，在121 ℃下灭菌20 min 后备用。

1.1.3 培养液的制备 培养液成份为减半大量元素和微量元素的不含琼脂的MS 培养液的组份，按比例混合均匀，并附加0.4 mg·kg-1的IBA 和15 g·L-1的蔗糖，pH 值调至6.0。

1.2 试验方法

1.2.1 不同支撑物的培养基对‘商薯19’脱毒试管苗的生长影响试验

试验设3 个处理，不同处理按表1 中处理方法进行，同时pH 值均调至6.0。不同处理分别装入培养瓶后盖好盖，在121 ℃条件下下灭菌20 min。降温后，在无菌环境下按不同处理的培养瓶分别接入4根长约1.5 cm‘商薯19’试管苗茎段，放入培养室。培养条件为：温度26 ℃，光照强度2 000～3 000 lx，光照时间14 h。培养35 d 后，调查各处理试管苗生根及生长情况。

表1 试验设计的不同处理方法

1.2.2 不同支撑物的培养基对不同甘薯品种脱毒试管苗的生长影响试验 分别以‘烟薯25’‘普薯32’脱毒试管苗2 个品种为试验对象，每个品种转接到分别以土壤混合物为支撑物的不含大量元素培养基和以琼脂为支撑物的MS 培养基上，其他试验方法同1.2.1。分别调查不同品种试管苗在培养基上的生根及生长情况。

1.2.3 不同支撑物的培养基培养试管苗的开瓶炼苗和带土坨移栽试验 将‘商薯19’试管苗分别以土壤混合物为支撑物的培养基（培养前在培养瓶内安放4 个取苗器[7]）和琼脂为支撑物培养基培养35 d后对其进行开瓶炼苗，将培养瓶放置在半遮光的大棚内3 d，随后打开瓶盖分别放置5、8、10 d。环境温度控制在15～25 ℃，环境湿度控制在50%以上，观察试管苗的健良状况。对以土壤混合物为支撑物的培养基培养的试管苗，分别将开瓶后5、8、10 d 的试管苗进行大棚内移栽。大棚中起垄，在垄上开沟，浇底水。在培养瓶中，用摄子提取出取苗器，将取苗器上的试管苗及土坨轻轻放置在沟内覆土，半遮光3 d后正常管理，观察其生长情况，10 d 后检查其成活率。对以琼脂为支撑物的培养基培养的试管苗，洗去培养基后，一半试管苗直接移栽至大棚内，方法同带土坨移栽，另一半试管苗用基质（泥炭土）栽至营养钵内，浇透水，放置于半遮光大棚内，环境湿度在80%以上，及时补充水分，培养20 d，观察其成活率，然后将成活的营养钵苗同上方法移栽至大棚内10 d后观察其成活率。

2 结果与分析

2.1 不同培养基处理对脱毒试管苗生长的影响

由表2 可知，不同处理对脱毒试管苗的成苗率差异不显著，说明不同处理对试管苗的成活率没有任何影响。从根数上看，处理1 根数较处理2 根数稍少一点，但差异不显著；处理2 根数稍低于处理3 的根数，但差异也不显著；处理1 和处理3 的根数相差较大，差异显著，说明通过以土壤混合物为支撑物的培养基对甘薯试管苗的根数有一定的影响，但随着在以土壤混合物为支撑物的培养基中不添加大量元素后，对根数的影响较小。根的长度的生长情况与根的条数情况基本相一致。从叶片数可以看出，处理1的叶片数明显低于处理2 和处理3，且处理2 和处理3 之间差异不明显。这说明以土壤混合物为支撑物后，大量元素的添加量对叶片的生长有一定的影响。从株高上看，处理1 和处理2 株高差异不显著，但处理3 株高明显高于处理1 和处理2。这说明以土壤混合物为支撑物后明显对株高生长有一定的影响，但株高已达到所需试管苗的高度。因此，以土壤混合物为支撑物的MS 培养基可以作为甘薯脱毒试管苗的培养基。从试管苗的茎粗可以看出，处理2 的试管苗茎粗明显粗于处理1 和处理3，且处理1 和处理3 之间差异不明显。

表2 不同培养基处理对脱毒试管苗生长的影响

2.2 不同支撑物的培养基对不同甘薯品种脱毒试管苗的生长影响

从表3 可以看出，‘烟薯25’‘普薯32’脱毒试管苗在不同支撑物培养基上培养，试管苗成苗率、根数、根长、叶片数等指标差异不明显，且以土壤混合物为支撑物的培养基的株高有一定降低，茎粗有一定的加粗。这说明通过以土壤混合物为支撑物的培养基培养后对试管苗的生长情况影响不大，且明显提高了试管苗的健壮程度。

表3 不同支撑物的培养基对不同甘薯品种脱毒试管苗的生长影响

从表4 可以看出，通过不同开瓶炼苗时间，以土壤混合物为支撑物的培养基培养的试管苗，5～8 d内没有任何影响，10 d 后由于瓶内培养基内水份的散失，有一小部分试管苗失水萎焉。以琼脂为支撑物的培养基培养的试管苗，5 d 时有一小部分叶片失水萎焉，8 d 后部分叶片萎焉、叶缘干枯，培养基上有杂菌感染，10 d 后大部分试管苗由于失水死亡。这说明在湿度50%的环境下，琼脂培养基极易失水，且培养基易受杂菌感染。从营养钵的移栽成活率可以看出，5 d 的移栽成活率较8 d 后的移栽成活率高，但也仅为86.3%，移栽大棚后成活率也仅为90.6%，综合成活率仅为78.2%。这说明通过洗根、裸根移栽对试管苗损伤较大，大大影响了试管苗的成活率。通过大棚移栽成活率可以看出，以土壤混合物为支撑物的培养基培养的试管苗，直接带坨移栽后成活率均在92.8%以上，且不同开瓶炼苗时间后的移栽成活率差异不显著；以琼脂为支撑物的培养基培养的试管苗，洗根后直接移栽到大棚，成活率最高仅为62.3%。这说明洗根对根部的损伤、裸根直接移栽大棚，还有大棚的环境湿度的影响，对其成活率影响较大。综合以上分析说明，以土壤混合物为支撑物的培养基培养的试管苗开瓶炼苗可长达10 d 且不发生污染危害，可带土坨移栽，成活率最高达到94.5%，大大缩短了培养时间，降低了生产成本。

表4 不同开瓶炼苗时间对试管苗健康状况及带土坨移栽成活率影响

柴慈江[12]等在无核枣试管苗生根培养中以土壤为支撑物进行了研究，然而在甘薯脱毒试管苗的培养上成活率低，生长不健壮。本研究各项指标显示：用土壤混合物做培养基的支撑物时，甘薯脱毒试管苗能够基本上成苗，可以正常移栽，在以土壤混合物做支撑物的培养基中不添加大量元素时，试管苗各项素质上较添加大量元素的培养基较优，且比在以琼脂为支撑物的培养基明显提高了苗的粗度。这说明有一定的壮苗作用。因此，以不添加大量元素的土壤混合物为支撑物培养基的培养方法是一种行之有效的试管苗培养方法，且此方法不仅提高了试管苗的质量，而且培养成本明显降低，有利于试管苗的移栽成活。移栽是植物组织培养快速繁殖技术的关键环节。解晓红[13]等甘薯脱毒苗圃地直接移栽技术进行了研究，然而整个移栽技术复杂、操作繁锁。本研究是以无机基质取代琼脂进行试管苗的生根培养,从而实现试管苗的带土坨移栽，可以简化试管苗移栽后的管理，提高移栽成活率并降低成本。

3 讨论与结论

本研究以土壤和泥炭土、细沙混合物为支撑物的培养基中添加减半或不含大量元素、微量元素的MS 培养基成分，接种甘薯脱毒试管苗茎段进行生根培养，可以形成正常的试管苗。茎杆的加粗、株高的降低，表明形成了壮苗，且不同甘薯品种之间差异不明显。在培养过程中，少用了琼脂，节省去了部分大量、微量元素，并省略了融化琼脂所需要的加热工序。这说明这种方法既可以降低试管苗成本，又为简化试管苗的移栽奠定了基础。

本研究是以无机基质取代琼脂进行试管苗的生根培养,从而实现试管苗的带土坨移栽,可以简化试管苗移栽后的管理,提高移栽成活率并降低成本。本研究结果表明，移栽前进行5～10 d 的开瓶炼苗,可使其叶片气孔的关闭功能得到充分恢复,进而增强其地上部的保水能力，将开瓶炼苗后的试管苗带土坨直接移入大棚内，移栽后不喷雾、不覆膜，在空气相对湿度为50%～60%的较低湿度环境中，移栽成活率达到94.5%。本研究提供了一种以土壤混合物为支撑物的甘薯脱毒试管苗生根培养及移栽方法，可显著提高脱毒试管苗移栽的成活率，降低环境条件，操作简便，减少移栽次数，缩短了移栽至成活的生长周期，降低了生产成本，有利于脱毒甘薯产业化生产。