摘要:研究了不同外源激素组合对马铃薯脱毒试管苗保苗效果的影响,研究了培养基、温度、光周期的综合作用对试管薯发生的影响。试验表明,适合于试管苗保苗的液体培养基为MS+CCC 4.0 mg·L—1 +6—BA 0.5mg·L —1+GA30.05 mg·L—1,适宜试管薯诱导的培养基和培养条件为:液体培养基Ms+6一BA 6.0 mg·L —1+白糖60 g·L —1+活性炭3 g·L一1,环境温度l8℃,光照10 h·d—1。
关键词:马铃薯试管苗;保苗;试管薯;优化
脱毒马铃薯试管苗的长期快速繁殖和试管薯的高效生产,对于种薯的产业化生产、种质保存与交换均具有重要的理论与现实意义。但目前制约其产业化生产的主要因素之一是由于繁殖率低而造成的生产成本较高。有关提高试管苗增殖方法、提高试管薯诱导效率的研究已有大量报道,但试管苗长期继代培养中和夏季高温季节仍存在长势减弱等问题,试管薯的诱导多侧重于糖、生长调节剂、光照条件、温度等单一因素影响机理和影响效果的研究,关于多因素的综合作用对试管薯形成的影响少有报道。本研究旨在前期和前人工作的基础上,研究在夏季高温季节壮苗保苗技术,为确保持续提供健壮的马铃薯脱毒种苗;研究生长调节剂与环境因子的协同作用对试管薯形成的影响,以优化、精确诱导条件,为建立高效、低耗的马铃薯试管薯工厂化生产体系提供参考.
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料取自河北工程大学农学院‘中薯3号’脱毒马铃薯增殖期间的试管苗。
1.2 方法
1.2.1 试管苗常规继代培养
参考前人经验与前期试验结果,脱毒马铃薯试管苗常规继代或壮苗方法:在无菌条件下,将脱毒马铃薯试管苗剪切成单芽茎段,接种于液体壮苗培养基MS+食用白糖30 g·L—1,pH 5.8,自来水代替蒸馏水。培养温度(22±2)℃ ,培养室光照强度2 500 lx,光照时间10一12 h·d—1培养20 d后即可转接继代或用于试管薯诱导。
1.2.2 试管苗保苗培养
马铃薯脱毒试管苗在正常生长环境中保存长势旺,尤其是夏季高温季节,试管苗在原来继代培养基上生长很快,继代周期短,且茎叶细弱、污染率高。为了降低夏季耗电量,减少继代次数,进而降低用工数量,从而更好地控制生产成本或种质保存的成本,研究了培养基中添加不同浓度的6.苄基腺嘌呤(6.BA)、矮壮素(CCC)和赤霉素(GA )对保苗效果的影响。各处理如下:处理1:MS+CCC 1.0 mg·L—1;处理2:MS+CCC 2.0 mg·L—1;处理3:MS+CCC 4.0 mg·L—1;处理4:MS+CCC 4.0 mg·L —1+6一BA 0.5 mg·L—1 ;处理5:MS+CCC 4.0 mg·L—1 +6—BA 0.5 mg·L—1 +GA3 0.05 mg·L—1。其他条件同上。将马铃薯试管苗剪成单芽茎段,接种在以上各保苗培养基中,其他条件同上,30 d后统计各自生长状况。
1.2.3 试管薯诱导条件的优化
将越夏的试管苗在MS空白培养基(继代培养基)过渡后,即可进行试管薯的诱导。前期试验表明,试管苗在:MS+6一BA 6.0 mg·L—1 +白糖60 g·L —1+活性炭3 g·L—1,脱脂棉为支持物(其他条件同上)的液体培养基上,结薯状况良好。为增加结薯数量和薯粒大小,在前期研究基础上,将不同温度、不同光周期条件结合起来进行三因素三水平L9 (34 )正交试验。各处理组合见表1(略)。每处理重复3次,每次重复为5瓶,每瓶接种5个茎段,其他条件同上。培养期间观察结薯过程,80 d后收获,最后统计各处理的结薯数量(薯块直径大于2 mm确认为结薯)、大薯率(5mm以上为大薯)。
2 结果与分析
2.1 试管苗保苗培养基的确定
马铃薯试管苗在不同处理培养基上,培养30d后茎、叶生长状况见表2(略)。可以看出,在添加低浓度CCC(矮壮素)(处理1)培养基上,试管苗的苗高最高,但茎叶细弱,叶片出现黄化时间最短(39 d),说明生长速度过快,继代周期很短,不适合保苗培养。在只添加了较高浓度生长延缓剂的培养基上(处理2、处理3),苗高和节间长度均有明显降低,但试管苗生长由于受到较强的抑制作用,叶片45一52 d出现黄化。在添加了细胞分裂素和生长抑制剂(处理4)的培养基上试管苗叶片绿色,叶片较薄,茎较粗,叶片黄化时间58d,生长状态不及处理5。处理5(MS+CCC 4.0mg·L—1 +6—BA 0.5 mg·L—1 +GA3 0.05 mg·L—1 )上的试管苗叶片绿,节间短,茎粗壮,生长虽然较慢但健壮,叶片出现黄化的时间最长(75 d),是用于保苗的最适培养基。
2.2 试管薯诱导条件的确定
试管苗在各处理培养基中的平均结薯数、大薯率、平均直径及多重比较结果见表3(略)。从表3表明,从平均结薯数来看,处理4(A 2B1C2 )和处理8(A 3B2 C1 )的结薯数最多,且二者差异不显著,但后者的大薯率和薯块平均直径均不及前者,可见一定的光照条件有利于试管苗生长和试管薯的养分积累。从大薯率米看,处理2、处理4和处理9的大薯百分率最高,三者差异不显著,但处理2和处理9的的结薯数量和薯块直径均少于处理4,说明在每天光照10 h条件下,适当添加6一BA,降低培养温度,有利于诱导试管薯和提高试管薯膨大的一致性。从薯块平均直径来看,处理4的薯块平均直径最大,与其他处理相比,均存在显著差异。因此,试管薯诱导的最适条件为处理4,即添加6一BA 6.0 mg·L—1,环境温度18℃,光照10 h·d—1,在此组合条件下,平均结薯数达7.3粒·瓶—1,大薯率达到78.2% ,薯块平均直径6.9mm。
3 结论与讨论
脱毒马铃薯试管苗的快速增殖和试管薯的高效生产对于种薯的产业化生产、种质保存与交换均具有重要意义。试管苗在长期连续的培养过程中,随着时间的延长和继代次数的增多,经常出现长势渐弱,易倒伏现象,这不仅直接影响试管苗增殖速度,也会直接影响试管薯的产量和质量,以及试管苗移栽成活率。关于试管苗复壮、保存的研究已多有报道,如液体代替固体培养、添加植物生长延缓剂、附加物等。李玉巧等研究表明,培养基中添加适宜浓度的PP333 ,GA 3与BA,可以促进侧芽分化,增加叶面积,使其生长健壮。赵海红等研究了不同生长延缓剂的保苗效果,认为培养基中附加CCC 500 mg·L —1最为理想。
本试验表明,通过在MS液体基本培养基中添力ⅡCCC 4.0 mg·L—1 +6.BA 0.5 mg·L—1 +GA0.05 mg·L—1,试管苗生长速度缓慢,但生长健壮良好,继代周期可达80一100 d,起到了较好的壮苗、保苗作用。CCC虽然对试管苗的生长高度有不同程度的抑制作用,但单纯添加CCC时壮苗保苗效果不理想,当在培养基中添加适量的GA 和6一BA后,在保证试管苗在适宜范围内生长的同时,增加了苗茎粗度和叶面积,说明GA3和6.BA在一定范围内拮抗了CCC对试管苗生长高度的抑制。
试管薯能否有效地用于马铃薯的产业化牛产,关键在于能否创建高效、实用、低成本的试管薯诱导体系。由于试管薯诱导频率偏低等因素导致繁育成本过高,从而制约了其生产优势的发挥与产业化生产。有关影响试管薯形成因素、诱导机理与降低诱导成本的研究已有大量报道,对于试管薯生产技术规程优化的报道也屡见不鲜,相关研究多侧重于糖、生长调节剂、光照条件、温度等单一因素的研究,关于多因素的综合作用对试管薯形成的影响少有报道。王谧等研究了大量元素不同浓度组合对试管马铃薯结薯的影响,发现,N,P,K整体加倍至2倍,其他成分不改变为经济效益的最优组合。蒋从莲等 通过品种、温度、激素的正交试验,研究了三凶素的综合作用对试管薯形成的影响,发现不同品种有各自适宜的试管薯诱导条件,且对温度有的响应有所不同,但使用CCC的诱导效果均比BA明显。本试验研究生长调节剂(6一BA)与环境因子(温度、光周期)的协同作用对试管薯形成的影响。结果表明,液体培养基MS+6一BA 6.0mg·L —1+白糖60 g·L—1 +活性炭3 g·L—1 ,脱脂棉为支持物,环境温度18℃ ,光照10 h·d—1,是符合实际需要的试管薯诱导最佳培养条件,可为脱毒马铃薯试管薯高效工厂化生产提供参考。
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