蔗糖濃度及苗齡對(duì)馬鈴薯新品種‘麗薯6號(hào)’試管薯誘導(dǎo)的效果

李婉琳，郭華春，彭麗，楊亞嵐

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院薯類(lèi)作物研究所，云南昆明650201）

蔗糖濃度及苗齡對(duì)馬鈴薯新品種‘麗薯6號(hào)’試管薯誘導(dǎo)的效果

李婉琳，郭華春*，彭麗，楊亞嵐

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院薯類(lèi)作物研究所，云南昆明650201）

馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)技術(shù)因其能有效加快脫毒馬鈴薯繁殖，縮短種薯生產(chǎn)周期，使種薯工廠化生產(chǎn)成為可能而受到重視。本研究以不同苗齡的高產(chǎn)抗病新品種‘麗薯6號(hào)’脫毒苗為試驗(yàn)材料，在馬鈴薯適宜的8%～12%蔗糖濃度誘導(dǎo)區(qū)間內(nèi)使用不同濃度的蔗糖誘導(dǎo)試管薯，探求其最適蔗糖濃度并觀察苗齡對(duì)試管薯形成的影響，旨在花費(fèi)更少的成本和較短時(shí)間內(nèi)誘導(dǎo)大量的試管薯，以便于建立原原種高效生產(chǎn)體系。綜合分析單株結(jié)薯數(shù)及單株結(jié)薯速率，結(jié)果表明：‘麗薯6號(hào)’誘導(dǎo)試管薯的最適苗齡為80 d，最適蔗糖濃度為10%。在此處理下單株結(jié)薯數(shù)最多，且結(jié)薯最早，生產(chǎn)效率高于其他處理。

馬鈴薯；試管薯；蔗糖；苗齡

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科茄屬草本塊莖植物，是一種分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)量高的經(jīng)濟(jì)作物。然而因其為無(wú)性繁殖作物，極易導(dǎo)致病毒在塊莖內(nèi)積累和傳遞，從而引起種薯退化，大幅度減產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至不能留種。利用馬鈴薯脫毒種薯作種是防止病毒危害和增產(chǎn)的有效途徑[1]。在馬鈴薯脫毒種薯的生產(chǎn)中，馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)技術(shù)的研究成功，加快了脫毒馬鈴薯的繁殖，縮短了種薯生產(chǎn)周期，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了切實(shí)可行的手段。呂長(zhǎng)文等[2]認(rèn)為，8%～10%的蔗糖濃度適宜品種‘米拉’的試管薯誘導(dǎo)。韓德俊等[3]研究表明，0.5 mol/L水楊酸誘導(dǎo)下，最理想的蔗糖濃度是10%~12%。黨玉麗等[4]對(duì)‘東農(nóng)303’的研究指出，塊莖的形成和發(fā)育雖然與試管苗的生理年齡有關(guān)，但并不是生理年齡大的切段就比幼苗切段易于結(jié)薯?？紤]到培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)又將導(dǎo)致生產(chǎn)上空間和時(shí)間的占用，且在8%~12%的適宜誘導(dǎo)區(qū)間內(nèi)的最適蔗糖濃度仍未得到確定。本研究以2008年通過(guò)審定的高產(chǎn)抗病新品種‘麗薯6號(hào)’[5,6]為研究對(duì)象，探討不同蔗糖濃度對(duì)不同苗齡脫毒試管薯誘導(dǎo)結(jié)薯的影響。旨在為‘麗薯6號(hào)’脫毒種薯的高產(chǎn)、高效、低成本工廠化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及繁殖

‘麗薯6號(hào)’脫毒苗，經(jīng)莖切段繁殖后培養(yǎng)為組培苗。將馬鈴薯脫毒苗在無(wú)菌條件下剪成單葉節(jié)莖段，轉(zhuǎn)移至不加任何激素的固體MS培養(yǎng)基（含3%蔗糖，pH 5.8）中，每瓶接入10個(gè)莖段，在光照強(qiáng)度3 000 lx、連續(xù)光照、溫度22±2℃的條件下培養(yǎng)，每15 d繁殖一代。

1.2 試管薯的誘導(dǎo)

當(dāng)脫毒試管苗長(zhǎng)有6~7片葉時(shí)，切取帶有1葉1節(jié)的莖段作外植體，于無(wú)菌條件下接種于MS固體培養(yǎng)基（含3%白糖，pH 5.8）中。每瓶接5個(gè)外植體，每個(gè)處理10瓶，重復(fù)3次。在光照強(qiáng)度3 000 lx、連續(xù)光照、溫度22±2℃條件下培養(yǎng)生長(zhǎng)20 d、40 d、60 d、80 d后，對(duì)組培苗進(jìn)行試管薯誘導(dǎo)試驗(yàn)。在無(wú)菌條件下，用移液器對(duì)參試試管苗添加蔗糖濃度分別為8%、9%、10%、11%、12%的MS液體培養(yǎng)基20 mL，放入黑暗條件下培養(yǎng)。以瓶為單位設(shè)置處理，每處理10瓶，3次重復(fù)。每?jī)商鞂?duì)所有處理進(jìn)行抽樣檢查，記錄90%以上試管苗開(kāi)始結(jié)薯的日期為試管薯始發(fā)期。90%試管苗莖葉枯黃的日期記為收獲期。試管薯生長(zhǎng)期為從試管薯始發(fā)期到收獲期的時(shí)間，總生長(zhǎng)期=自誘導(dǎo)至收獲所經(jīng)歷的時(shí)間+苗齡，并于收獲期對(duì)單瓶所收獲試管薯統(tǒng)計(jì)結(jié)薯數(shù)，計(jì)算單株結(jié)薯數(shù)及單株結(jié)薯速率。其中，單株結(jié)薯數(shù)=單瓶結(jié)薯數(shù)/單瓶株數(shù)；單株結(jié)薯速率=單株結(jié)薯數(shù)/總生長(zhǎng)期。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同苗齡試管苗生長(zhǎng)情況

將試管苗置于蔗糖濃度為3%的固體MS培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，脫毒苗生長(zhǎng)旺盛，分枝逐漸增多，葉片逐漸伸展，培養(yǎng)20 d時(shí)每株生根6~8個(gè)，頂端多為幼嫩小芽。40 d時(shí)大葉明顯增多，瓶底開(kāi)始出現(xiàn)盤(pán)結(jié)的根。培養(yǎng)60 d后少許葉片開(kāi)始發(fā)黃，出現(xiàn)氣生根，并有極少數(shù)苗開(kāi)始結(jié)薯。培養(yǎng)80 d后分支較多，更多葉片枯黃，出現(xiàn)大量氣生根。具體長(zhǎng)勢(shì)情況見(jiàn)表1。

2.2 不同苗齡及蔗糖濃度對(duì)試管薯生育期的影響

由表2可以看出，苗齡對(duì)試管苗的結(jié)薯起到了關(guān)鍵作用，在蔗糖濃度為8%~11%的處理中培養(yǎng)80 d比培養(yǎng)60 d的脫毒苗平均早2~4 d開(kāi)始結(jié)薯，且隨著苗齡的增加結(jié)薯的開(kāi)始呈提前的趨勢(shì)。培養(yǎng)20 d的脫毒苗比培養(yǎng)40d結(jié)薯時(shí)間晚10d以上。對(duì)于苗齡為20 d的脫毒苗而言，8%、9%、10%蔗糖濃度的處理組，約50%的脫毒苗未能結(jié)薯，而11%和12%的處理組在誘導(dǎo)結(jié)束后25 d均開(kāi)始結(jié)薯。且僅在12%蔗糖濃度的處理中，60 d苗齡比80 d苗齡提前3 d開(kāi)始結(jié)薯，說(shuō)明隨著蔗糖濃度的增加對(duì)結(jié)薯的發(fā)生也起到一定促進(jìn)作用。苗齡為80 d、蔗糖濃度為8%、9%、10%的處理組結(jié)薯最快，加糖后6 d即開(kāi)始結(jié)薯。苗齡為40 d、11%蔗糖濃度處理組試管薯生長(zhǎng)期最長(zhǎng)（39 d）。受苗齡的影響隨著苗齡的增加總生長(zhǎng)期在逐漸增加，說(shuō)明苗齡的增加可能會(huì)造成試管薯生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)時(shí)間的占用，故應(yīng)從結(jié)薯效率上考慮最短單位時(shí)間內(nèi)的結(jié)薯狀況。

表1 不同苗齡試管苗生長(zhǎng)情況Table 1 Growth situation of plantlet in different seedling ages

表2 不同苗齡及不同蔗糖濃度對(duì)試管薯生育期的影響（日/月）Table 2 Effects of seedling ages and sucrose concentration on growth period of microtuber（D/M）

2.3 不同苗齡及不同蔗糖濃度對(duì)試管薯單株結(jié)薯數(shù)的影響

圖1 不同苗齡及不同蔗糖濃度對(duì)試管薯單株結(jié)薯數(shù)的影響Figure 1 Effects of seedling ages and sucrose concentration on number of tuber per plant

從圖1可以看出，隨著苗齡的增長(zhǎng)，單株結(jié)薯數(shù)總體呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。苗齡在20～60 d的處理中蔗糖濃度對(duì)結(jié)薯數(shù)的影響變化趨勢(shì)不明顯，苗齡為80 d的處理中隨著蔗糖濃度的增加單株結(jié)薯數(shù)呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。苗齡為80 d、10%蔗糖誘導(dǎo)下單株結(jié)薯數(shù)最高。苗齡為20 d、8%蔗糖誘導(dǎo)下結(jié)薯數(shù)最低。

2.4 不同苗齡及不同糖濃度對(duì)試管薯單株結(jié)薯速率的影響

從圖2可以看出，隨著苗齡的增長(zhǎng)和蔗糖濃度的增加，試管薯單株結(jié)薯速率變化趨勢(shì)并不明顯。苗齡為20 d蔗糖濃度分別為8%、9%、10%的處理中因約50%的脫毒苗未能結(jié)薯，故沒(méi)有計(jì)算其總生長(zhǎng)期和單株結(jié)薯速率。苗齡為80 d的處理中，雖然誘導(dǎo)前的培養(yǎng)時(shí)間最長(zhǎng)，但添加蔗糖后能夠較快結(jié)薯，并且結(jié)薯數(shù)大于其他苗齡的處理，因此最終仍然表現(xiàn)為較高的結(jié)薯速率。苗齡為20 d蔗糖濃度為11%和12%的處理組，雖然總生長(zhǎng)期最短，但受結(jié)薯數(shù)的影響生產(chǎn)效率較低。本試驗(yàn)中，苗齡為80 d、10%的蔗糖處理下試管薯生產(chǎn)效率最高，單位時(shí)間內(nèi)能收獲更多的試管薯。

圖2 不同苗齡及不同蔗糖濃度對(duì)試管薯單株結(jié)薯速率的影響Figure 2 Effects of seedling ages and sucrose concentration on speed of tuberization per plant

3 討論

‘麗薯6號(hào)’誘導(dǎo)試管薯的最適苗齡為80 d，最適蔗糖濃度為10%。在此處理下單株結(jié)薯數(shù)和單株結(jié)薯速率均大于其他處理，在生產(chǎn)上可以更快更多地生產(chǎn)試管薯。苗齡對(duì)試管薯的發(fā)生起到關(guān)鍵作用。隨著苗齡的增加，結(jié)薯更快，20 d的幼苗則需要更高濃度的蔗糖和更長(zhǎng)時(shí)間才能誘發(fā)結(jié)薯的產(chǎn)生，且在隨后的結(jié)薯過(guò)程中表現(xiàn)較差，在黑暗環(huán)境中苗齡為20 d的植株更早死亡。而隨著苗齡的增加是否由于植株體內(nèi)蔗糖合成量的相對(duì)增加而導(dǎo)致其在較低蔗糖濃度下可以更快誘導(dǎo)結(jié)薯成為值得關(guān)注的問(wèn)題。

目前關(guān)于赤霉素對(duì)塊莖形成有強(qiáng)烈抑制作用，而赤霉素含量的減少是塊莖形成的必備條件的認(rèn)識(shí)已得到公認(rèn)[7]。郭華春等[8]研究發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)基中蔗糖濃度的增加植株體內(nèi)赤霉素的含量顯著降低，而內(nèi)源脫落酸、細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素的含量出現(xiàn)明顯增加，其機(jī)理主要由于加入多量蔗糖使游離型赤霉素與蔗糖結(jié)合形成結(jié)合型赤霉素而不顯活性所致。表明塊莖誘導(dǎo)中加入高濃度蔗糖不但滿(mǎn)足了植物對(duì)碳源的需要，同時(shí)也通過(guò)改變植株的內(nèi)源激素活性從而促進(jìn)結(jié)薯。另一方面，段曉艷[9]的研究表明，高濃度的蔗糖可以專(zhuān)一或高效地誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖主要貯藏蛋白及淀粉的合成與積累；且塊莖特異蛋白Patatin基因啟動(dòng)子區(qū)域存在蔗糖誘導(dǎo)表達(dá)的順式作用元件，與啟動(dòng)子區(qū)域特異性結(jié)合的核蛋白因子也可為蔗糖所誘導(dǎo)。蔗糖濃度雖然對(duì)試管薯的形成起到關(guān)鍵作用，但本試驗(yàn)中當(dāng)蔗糖濃度過(guò)高時(shí)，又會(huì)對(duì)結(jié)薯數(shù)和結(jié)薯速率產(chǎn)生不利影響。

姜秀芳等[10]指出，不同馬鈴薯品種在同一培養(yǎng)基上誘導(dǎo)效果并不相同，‘鄭薯5號(hào)’比‘費(fèi)烏瑞它’誘導(dǎo)結(jié)薯早、數(shù)量多、薯塊大。崔翠等[11]認(rèn)為，品種不同時(shí)，平均結(jié)薯率、平均單瓶薯重及平均最大鮮薯重均差異較大，并認(rèn)為這與品種基因型有關(guān)。王春林等[12]的研究表明，不同品種試管薯結(jié)薯能力不同，在相同的誘導(dǎo)條件下，早熟品種試管薯結(jié)薯能力強(qiáng)于晚熟品種。故苗齡為80 d，10%蔗糖濃度誘導(dǎo)結(jié)薯的最適培養(yǎng)條件是否適用于其他馬鈴薯品種或某一類(lèi)型馬鈴薯品種仍需進(jìn)一步的研究。

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Effects of Sucrose Concentration and Seedling Age on Potato New Variety'Lishu 6'Microtuber Induction in vitro

LI Wanlin,GUO Huachun＊,PENG Li,YANG Yalan
(Root and Tuber Crops Research Institute,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201,China)

As an efficientmethod to increase virus-free potato production and reduce the production period of potato seed, microtuber induction technique has received more attention.Virus-free potato seedlings of'Lishu 6'in different seedling ages were used to induce microtubers.Various sucrose conditions(8%-12%),which was considered to be suitable for microtuber induction,were used to explore the mostappropriate induction condition.The effects ofdifferentsucrose conditions and seedling ages on potato microtuberinduction were studied in orderto build high production system ofbreederseed.The results indicated thatmedium with 10%sucrose combined with 80 days ofseedling age was the bestcondition in inducing microtubers of'Lishu 6'. Under this condition,not only did the tuberization begin earlier,the production and the speed of tuberization also had the best performance.

potato;microtuber;sucrose;seedling age

S532

B

1672-3635（2013）02-0072-04

2013-03-18

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金（CARS-10），國(guó)家自然科學(xué)基金（31260342）資助。

李婉琳（1988-），女，碩士，主要從事薯類(lèi)作物栽培與生理研究。

郭華春，教授，從事薯類(lèi)作物研究，E-mail：ynghc@126.com。