不同濃度PEG對馬鈴薯試管苗生物學(xué)產(chǎn)量的影響

秦嶺

摘要：馬鈴薯是重要的糧食、蔬菜及經(jīng)濟作物，然而干旱嚴重影響著馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量的穩(wěn)定。本試驗采用的是聚乙二醇（PEG）模擬干旱脅迫處理馬鈴薯資源材料，通過測量生物產(chǎn)量，最終得出PEG濃度與馬鈴薯試管苗生物學(xué)產(chǎn)量的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；干旱脅迫；離體培養(yǎng)

1.研究意義

馬鈴薯（Solanum tubersum L.）茄科茄屬，是一年生草本塊莖作物，其塊莖可供食用，馬鈴薯具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值。是世界上僅次于小麥、水稻、玉米之后的第四大糧食作物，原產(chǎn)于南美的安第斯山脈[1]，也是中國第三大作物，可以作為糧食、蔬菜、飼料等，與人民的生活密切相關(guān)。

馬鈴薯是中國第三大作物，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富，對環(huán)境的適應(yīng)性較強，現(xiàn)在我國馬鈴薯種植面積居世界第二位。它的營養(yǎng)豐富，素有“地下蘋果”和“第二面包”之稱[2]。隨著人口的不斷增漲，耕地面積的減少，水資源的減少，馬鈴薯種植不僅面臨著惡劣環(huán)境挑戰(zhàn)，更面臨著由人口問題帶來的糧食問題的巨大挑戰(zhàn)。干旱是世界性的問題，世界干旱、半干旱地區(qū)已占陸地面積的三分之一以上，干旱對植物的影響在諸多自然逆境因素中占首位。顯然，對植物抗旱機理的研究顯得尤為重要[3]。

2.材料與方法

2.1試驗材料。試驗材料為85份離體保存、培養(yǎng)90天后的馬鈴薯組培苗資源材料。

2.2試驗方法。本試驗采用了控制單一變量的對照試驗的原則進行設(shè)計。實驗中干旱脅迫的來自于添加了PEG的MS培養(yǎng)基，而對照組為普通MS培養(yǎng)基。采用的是PEG模擬干旱脅迫處理85份馬鈴薯資源材料，在離體條件下分別采用PEG培養(yǎng)基和普通培養(yǎng)基培養(yǎng)，通過測量試管苗的莖葉及根的鮮重，對比分析數(shù)據(jù)，最終得出PEG濃度與馬鈴薯試管苗生物學(xué)的產(chǎn)量的關(guān)系。

2.2.1培養(yǎng)基的配制。本試驗組織培養(yǎng)試驗的培養(yǎng)基是植物組織培養(yǎng)中常用MS的培養(yǎng)基以及添加PEG的MS培養(yǎng)基（配制流程同普通MS培養(yǎng)基）。

2.2.2數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)應(yīng)用檢驗來對比分析材料在4種不同培養(yǎng)基條件下的差異，該分析過程采用Excel軟件中相關(guān)處理程序進行。抗旱系數(shù)直接反映材料對干旱脅迫的敏感程度，根據(jù)抗旱系數(shù)，結(jié)合PEG對生物學(xué)產(chǎn)量的影響，對85份資源進行分類：抗旱型；敏感型；中度敏感型。與抗旱系數(shù)相比，抗旱指數(shù)在考察材料產(chǎn)量穩(wěn)定性的同時也兼顧材料旱地產(chǎn)量，抗旱指數(shù)越高說明該品種（系）抗旱能力越強。根據(jù)抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)初步篩選出具有抗旱特性的馬鈴薯品種。

3.結(jié)果分析

3.1PEG模擬干旱脅迫對85份馬鈴薯試管苗根莖生長的影響。通過對干旱脅迫敏感度不同的85份馬鈴薯試管苗在不同脅迫水平下培養(yǎng)90天后的根、莖葉的鮮重的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到莖葉、根鮮重數(shù)據(jù)表。85份馬鈴薯資源材料在四種不同的培養(yǎng)基條件下，在添加PEG培養(yǎng)基的MS培養(yǎng)基中，培養(yǎng)的馬鈴薯根、莖葉鮮重的重量總體上呈下降趨勢，說明干旱脅迫嚴重影響著植物生物學(xué)產(chǎn)量，并且旱地產(chǎn)量下降。

3.2不同濃度PEG對85份馬鈴薯試管苗根莖生物學(xué)產(chǎn)量的影響。植物在干旱脅迫下，莖葉、根重量的變化是評價抗旱能力強弱的重要依據(jù)。耐旱、中度耐旱和干旱敏感類資源材料隨著PEG濃度的增加都呈遞增趨勢，說明干旱脅迫嚴重影響著植物的生物學(xué)產(chǎn)量；并且同一PEG濃度時，耐旱、中度耐旱和干旱敏感類資源材料的莖葉、根之比依次呈遞增的趨勢，說明在干旱脅迫下，耐旱植物的生物學(xué)產(chǎn)量受的影響最小，干旱敏感植物的生物學(xué)產(chǎn)量受的影響最大，抗旱品種的選擇直接影響著植物的產(chǎn)量。

通過抗旱系數(shù)來反映植株對干旱的敏感程度。隨著PEG濃度的增加，耐旱、中度耐旱和干旱敏感類資源材料的抗旱系數(shù)都呈遞減趨勢，說明干旱脅迫越來越強，產(chǎn)量越來越少；同一PEG濃度時，耐旱、中度耐旱和干旱敏感類資源材料的抗旱系數(shù)呈依次遞減的趨勢，說明相同干旱脅迫條件下，耐旱植物的生物學(xué)產(chǎn)量更高。當(dāng)PEG濃度為4mM時，耐旱和中度耐旱類資源材料的抗旱系數(shù)較接近，說明在此條件下時，耐旱植物和中度耐旱植物的生物學(xué)產(chǎn)量相接近，抗旱敏感程度幾乎相同。

抗旱指數(shù)反映的是材料在整個群體中的表現(xiàn)，所以，抗旱指數(shù)在考察材料產(chǎn)量的同時，也兼顧材料旱地產(chǎn)量。隨著PEG濃度的增加，中度耐旱和干旱敏感的資源材料的抗旱指數(shù)依次呈遞減的趨勢，說明隨著干旱脅迫的增加，旱地產(chǎn)量遞減；耐旱類資源材料的抗旱指數(shù)從2.90降到2.22，然后又增加到2.91，說明該材料在整個群體中的旱地產(chǎn)量表現(xiàn)上出現(xiàn)了重復(fù)，根據(jù)抗旱指數(shù)的計算可以知道，在不同濃度4mM和6mM下時，干旱脅迫不同，與對照組相比，在干旱脅迫下的生物學(xué)產(chǎn)量相接近，耐旱植物對干旱敏感程度相同，旱地產(chǎn)量穩(wěn)定，說明耐旱植物在干旱脅迫下的產(chǎn)量比較穩(wěn)定。同一PEG濃度時，耐旱、中度耐旱和干旱敏感資源材料的抗旱指數(shù)依次遞減，說明在相同的干旱脅迫條件下耐旱植物的產(chǎn)量更穩(wěn)定，旱地產(chǎn)量更高，在干旱條件下抗旱品種的選擇影響著產(chǎn)量（圖1）。

4.結(jié)論

結(jié)果表明：①根據(jù)抗旱系數(shù)，結(jié)合PEG對生物學(xué)產(chǎn)量的影響，85份資源可以分為3類，其中13份為抗旱材料（抗旱系數(shù)>0.4），34份對PEG模擬脅迫敏感（抗旱系數(shù)<0.25），其余38份為中度敏感材料；②添加了PEG的馬鈴薯資源材料生物學(xué)產(chǎn)量在根、莖葉鮮重均有不同程度的下降；同種馬鈴薯資源材料試管苗隨著PEG濃度的增加，馬鈴薯根、莖葉鮮重呈現(xiàn)遞減的趨勢；③通過PEG濃度變化表現(xiàn)出干旱脅迫對根的脅迫影響更大；④不同馬鈴薯品種在PEG干旱脅迫下，對莖葉和根的影響不同。

參考文獻：

[1]魏延安.世界馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及特點[J].世界農(nóng)業(yè)，2005，

[2]戴朝曦.全能食物.馬鈴薯[J].森林與人類，2008.

[3]焦志麗.馬鈴薯干旱危害及提高抗旱性的研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2012.