內(nèi)蒙古馬鈴薯主栽品種試管薯誘導因子研究

李樹生，郝文勝*，韓志剛

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031）

內(nèi)蒙古馬鈴薯主栽品種試管薯誘導因子研究

李樹生1，郝文勝1*，韓志剛2

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010031；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古呼和浩特010031）

［目的］探討各誘導因子對內(nèi)蒙古馬鈴薯主栽品種試管薯的影響。［方法］設(shè)置不同水平，探討4種外源植物生長物質(zhì)多效唑、矮壯素、α-萘乙酸和6-芐基腺嘌呤對馬鈴薯主栽品種試管薯的影響。［結(jié)果］馬鈴薯品種費烏瑞它適宜結(jié)薯的外源植物生長物質(zhì)濃度分別為：α-萘乙酸1 mg/L、多效唑1 mg/L、矮壯素6 mg/L、BA 10 mg/L。馬鈴薯品種克新1號適宜結(jié)薯的外源植物生長物質(zhì)濃度分別為：α-萘乙酸3 mg/L、多效唑0.1 mg/L、矮壯素4 mg/L、BA 8 mg/L。［結(jié)論］在有外源植物生長物質(zhì)添加的情況下，馬鈴薯品種費烏瑞它及克新1號均會表現(xiàn)促進結(jié)薯。

馬鈴薯；主栽品種；試管薯；誘導因子

馬鈴薯試管薯（microtuber）是通過組織培養(yǎng)的方法在培養(yǎng)容器中培養(yǎng)小苗，通過誘導于葉腋內(nèi)所形成的小薯，其直徑在2～10 mm［1］。作為一種特殊的種質(zhì)形式和繁育材料，試管薯具有如下特點：生產(chǎn)不受季節(jié)限制。只要有簡單的無菌設(shè)備和培養(yǎng)條件，可周年在器內(nèi)（試管或三角瓶等容器）生產(chǎn)［2］；無病毒和其他病原（真菌、細菌）再侵染的危險［2-3］。這是由于生產(chǎn)過程中是無菌操作，昆蟲傳毒、接觸傳毒和真菌傳毒均可被避免。試管薯體積小、重量輕，便于種質(zhì)資源的保存和交流［3］；較常規(guī)的大田繁殖方法大大縮短脫毒種薯的生產(chǎn)周期，提高繁殖速度和繁殖系數(shù)［3］；及時誘導試管薯可解決脫毒苗多次繼代繁殖易導致生長衰退或重現(xiàn)病毒的問題［4］。正是由于具有上述特點，試管薯具有廣泛的用途：用于種質(zhì)資源保存和交流［2］；在馬鈴薯基因工程研究中作為基因轉(zhuǎn)移的受體材料；離體條件下誘導馬鈴薯塊莖的形成也是研究馬鈴薯塊莖形成機理較為理想的方法［5］；作為一個體系在塊莖生理（如休眠機制、碳水化合物的代謝調(diào)節(jié)等）研究中應用［6］；還可以用來進行抗性育種的快速鑒定工作［6］；替代脫毒試管苗，用于生產(chǎn)迷你薯（minituber，國標中級別為“原原種”）。

20世紀70年代中期，開始有了用組織培養(yǎng)方法誘導試管薯的報道［7］。1982年，世界上首次報道批量生產(chǎn)試管薯。我國關(guān)于試管薯最早的研究開始于1988年［3］，其后自20世紀90年代初開始，陸續(xù)有人參與該領(lǐng)域的研究［5，7-13］。從文獻發(fā)表的情況來看，關(guān)于試管薯的研究自21世紀初以來進入興盛期，近年從事該方面研究的單位仍然不少。針對內(nèi)蒙古的2個主栽品種費烏瑞它和克新1號（2011年馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計，內(nèi)蒙古地區(qū)克新1號57.33萬hm2，費烏瑞它6.67萬hm2），該研究針對馬鈴薯試管薯各誘導因子（包括外源植物生長物質(zhì)、培養(yǎng)容器、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)光照、培養(yǎng)基中的碳源等）進行了全面研究，并形成一套完善的試管薯生產(chǎn)技術(shù)體系。

1　材料與方法

1.1材料

內(nèi)蒙古馬鈴薯主栽品種克新1號和費烏瑞它脫毒試管苗。

1.2方法

1.2.1試驗設(shè)計。4種外源植物生長物質(zhì)［多效唑（設(shè)計3個水平，即0.01、0.10、1.00 mg/L）、矮壯素（設(shè)計2、4、6、8、10 mg/L 5個水平）、α-萘乙酸（設(shè)計1、2、3、4、5 mg/L 5個水平）和6-芐基腺嘌呤（6水平：2、4、6、8、10、12 mg/L）。培養(yǎng)容器（三角瓶、廣口瓶和組培專用瓶）。培養(yǎng)溫度（15～27℃，每3℃為1個梯度）。培養(yǎng)光照（0～24 h/d，每4 h為1個梯度）。碳源（食用白糖和蔗糖，設(shè)梯度為60、80、100、120 g/L）。

1.2.2試驗的具體措施及調(diào)查指標。首先以健壯無污染的馬鈴薯試管苗接種到MS固體培養(yǎng)基上，每瓶接種20個單節(jié)切段，常規(guī)培養(yǎng)（溫度為25℃，光照16 h/d，光強2 000～3 000 lx）15 d，按各外源植物生長物質(zhì)的設(shè)計濃度添加到不同容器內(nèi)（20 mL），培養(yǎng)容器、培養(yǎng)溫度、碳源加入20 mL MS液體培養(yǎng)液，在全黑暗（光照時間處理除外）的培養(yǎng)情況下進行培養(yǎng)，40 d后收獲試管薯，調(diào)查試管薯的結(jié)薯數(shù)、重量和小薯直徑。

表1　α-萘乙酸對試管薯結(jié)薯的影響

2　結(jié)果與分析

2.1外源植物生長物質(zhì)對試管薯結(jié)薯的影響

2.1.1α-萘乙酸對試管薯結(jié)薯的影響。品種費烏瑞它中，處理①（1 mg/L）結(jié)薯數(shù)、薯塊直徑、單薯重均為最高，隨著處理濃度的增加，調(diào)查的3項指標有下降的趨勢；品種克新1號中，處理②（2 mg/L）和處理③（3 mg/L）表現(xiàn)最好，說明早熟品種在較低濃度下對結(jié)薯就有較好的促進作用，而晚熟品種則需在一定的濃度下才表現(xiàn)出較好效果?？傊?，該激素隨著濃度增加，會表現(xiàn)出對結(jié)薯的抑制作用（表1）。

2.1.2多效唑?qū)υ嚬苁斫Y(jié)薯的影響。在費烏瑞它品種中，處理③（1 mg/L）在結(jié)薯數(shù)、塊莖直徑、單薯重均為最高，分別為14.3個、0.43 cm、0.089 g，超出對照26.5%、53.5%、144.4%。在克新1號品種中，處理②（0.1 mg/L）在結(jié)薯數(shù)的指標上優(yōu)于對照。試驗中，處理③（1 mg/L）莖稈粗壯，節(jié)間極短，說明該處理對試管苗的生長有極強的抑制作用，對試管薯的生長有促進作用（表2）。

2.1.3矮壯素對試管薯結(jié)薯的影響。費烏瑞它品種中，處理③（6 mg/L）結(jié)薯數(shù)最多，各處理薯塊直徑變化不大，隨著處理濃度的增加，單薯重有上升的趨勢?？诵?號品種中，處理②（4 mg/L）結(jié)薯數(shù)、塊莖直徑、單薯重均排名第1，同時呈現(xiàn)出低濃度和高濃度在這3項調(diào)查指標中有下降趨勢，中等濃度表現(xiàn)好的現(xiàn)象（表3）。

2.1.46-芐基腺嘌呤對試管薯結(jié)薯的影響。費烏瑞它品種中，處理⑤（10 mg/L）結(jié)薯數(shù)最多，隨著處理濃度的增加，單薯重有上升的趨勢，說明高濃度下，有利于塊莖的干物質(zhì)積累?？诵?號品種中，處理④（8 mg/L）結(jié)薯多，塊莖大，薯塊重，分別較對照增加16.7%、26.3%、63.6%（表4）。2.2培養(yǎng)容器對試管薯結(jié)薯的影響

表2　多效唑?qū)υ嚬苁斫Y(jié)薯的影響

表3　矮壯素對試管薯結(jié)薯的影響

表4　6-芐基腺嘌呤對試管薯結(jié)薯的影響

試驗的2個品種使用組培專用瓶在結(jié)薯數(shù)的指標中明顯超出三角瓶和廣口瓶，超出1倍左右。而三角瓶和廣口瓶由于結(jié)薯數(shù)較少，薯塊大而且重（表5）。2.3培養(yǎng)溫度對試管薯結(jié)薯的影響

表5　培養(yǎng)容器對試管薯結(jié)薯的影響

參加試驗的2個品種在21～24℃時，結(jié)薯數(shù)最多。隨著溫度從15～27℃的變化中，結(jié)薯數(shù)由少變多再變少（一般情況，超過28℃，試管苗停止生長）。在低溫度的條件下，薯塊重量有所增加，說明低溫有利于干物質(zhì)的積累（表6）。

表6　培養(yǎng)溫度對試管薯結(jié)薯的影響

2.4光照時間（光周期）對試管薯結(jié)薯的影響

0 h（全黑暗）光照處理，在2個參試品種上的結(jié)薯數(shù)均表現(xiàn)最好，隨著光照時間的延長，結(jié)薯數(shù)、塊莖直徑、單薯重均出現(xiàn)下降的趨勢。試驗中發(fā)現(xiàn)0 h處理，由于沒有光照，試管苗出現(xiàn)黃化現(xiàn)象；全光照或接近全光照（20～24 h）處理，結(jié)薯時間延長，且薯塊小而輕（表7）。

表7　光照時間（光周期）對試管薯結(jié)薯的影響

2.5碳源對試管薯結(jié)薯的影響

食用白糖和蔗糖在參試的2個品種各個處理中沒有明顯差別。隨著碳源濃度的由低到高，結(jié)薯數(shù)、塊莖直徑、單薯重均出現(xiàn)由低到高再降低的拋物線變化，以80～100 g/L為最佳濃度。這說明適當?shù)母邼舛鹊奶荚?，可以誘導試管薯的形成（表8）。

3　結(jié)論與討論

（1）費烏瑞它適宜結(jié)薯的外源植物生長物質(zhì)濃度分別為：α-萘乙酸1 mg/L、多效唑1 mg/L、矮壯素6 mg/L、BA 10 mg/L?？诵?號適宜結(jié)薯的外源植物生長物質(zhì)濃度分別為：α-萘乙酸3 mg/L、多效唑0.1 mg/L、矮壯素4 mg/L、BA 8 mg/L。在有外源植物生長物質(zhì)添加的情況下，2個品種均會表現(xiàn)促進結(jié)薯。所需濃度的不同是因為試管苗自身也會合成激素，自身合成的數(shù)量不同，對外加的激素要求也會不同。

（2）在培養(yǎng)容器、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)光照、碳源2個品種需要的條件一致。選用組培專用瓶，適宜溫度21～24℃，全黑暗的條件下培養(yǎng)，利于結(jié)薯。由于食用白糖與蔗糖沒有顯著區(qū)別，在生產(chǎn)中可以用食用白糖替代蔗糖，適宜濃度為80～100 g/L。在生產(chǎn)中，為了避免黃化或白化苗子出現(xiàn)，誘導試管薯時，在一天的光周期中可增加4～8 h的光照。

表8　碳源對試管薯結(jié)薯的影響

［1］VANDER ZAAG D E.Recent trends in development，production and utilization of potato crop in the world［J］.APA Proceedings，12-19.

［2］孫慧生.馬鈴薯育種學［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003：371．

［3］何靜波，段金玉，萬勇，等.馬鈴薯試管誘導結(jié)薯方法的改進［J］.云南植物研究，1988，10（4）：396-402.

［4］孫慧生，楊元軍.中國馬鈴薯種薯生產(chǎn)［C］//陳伊里，屈冬玉.中國馬鈴薯研究與產(chǎn)業(yè)開發(fā).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003：1-9.

［5］李燦輝，王軍，管朝旭，等.離體培養(yǎng)條件下植物生長物質(zhì)對馬鈴薯塊莖形成的影響［J］馬鈴薯雜志，1998，12（2）：67-74.

［6］李娟，張國裕，程智慧.馬鈴薯微型薯在塊莖生理及育種研究中的應用［J］.西北農(nóng)業(yè)學報，2003，12（3）：69-72.

［7］楊文玉.不同組織培養(yǎng)條件對馬鈴薯試管微型薯的誘導［J］.馬鈴薯雜志，1996，10（1）：20-22.

［8］張颙，陳廷芳.馬鈴薯試管薯誘導因子最佳組配的研究［J］.馬鈴薯雜志，1990，4（4）：206-209，253.

［9］胡云海，蔣光明.氮源對馬鈴薯微型薯的影響［J］.馬鈴薯雜志，1991，5（4）：199-203，238.

［10］陳善娜，李聰，王軍.不同濃度香豆素誘導無病毒馬鈴薯試管薯的氨基酸分析［J］.氨基酸雜志，1991（1）：37-38.

［11］胡云海，蔣光明.植物激素對微型薯形成的影響［J］.馬鈴薯雜志，1992，6（1）：14-22.

［12］孫慧生，張振洪，石卓文，等.馬鈴薯試管薯的誘導與利用研究［J］.山東農(nóng)業(yè)科學，1993（2）：10-12.

［13］石瑛，秦昕，王鳳義.馬鈴薯主要早熟品種微型薯誘導與光周期的關(guān)系［C］//陳伊里.中國馬鈴薯研究進展.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999：143-147.

（責任編輯張楊林）

Study on Inducing Factors for Microtuber of Main Potato Varieties in the Inner Mongolia

LI Shu-shenget al.（Potato Breeding Center of the Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot，Inner Mongolia 010031）

［Objective］The aim was to explore the effects of inducing factors on microtuber of main potato varieties in the Inner Mongolia.［Method］The effects of different inducing factors on microtuber of main potato varieties in the Inner Mongolia were studied，by setting different levels.［Result］The results showed that the exogenous plant growth substance concentrations for appropriate junction potato of variety Feiwuruita were as follows：Alpha naphthyl acetic acid 1 mg/L，Multi-effect azole 1 mg/L，CCC 6 mg/L，BA10mg/L；and the exogenous plant growth substance concentrations for appropriate junction potato of variety Kexin 1 were as follows：Alpha naphthyl acetic acid 3 mg/L，Multi-effect azole 0.1 mg/L，CCC 4 mg/L，BA 8mg/L.［Conclusion］Potato chips of potato varieties Feiwuruita and Kexin 1 would all be promoted，under the condition of adding exogenous plant growth substances.

Potato；Main variety；Microtuber；Inducing factors

S532

A

2095-0896（2015）12-053-04

內(nèi)蒙古自然科學基金項目（2011MS0301）。

李樹生（1973-），男，內(nèi)蒙古牙克石人，助理研究員，從事馬鈴薯育種與繁育技術(shù)研究。*通訊作者，副研究員，博士，從事馬鈴薯育種與生物技術(shù)研究。

2015-12-12