影響馬鈴薯與枸杞嫁接成活率及生長速率因子的探究

祁利潘，王 寬，馮 琰，王 燕，龔學臣，邢叢會，尹 江

(1.河北北方學院旱作農(nóng)業(yè)研究中心，河北 張家口 075000；2.河北北方學院農(nóng)林科技學院，河北 張家口 075000)

影響馬鈴薯與枸杞嫁接成活率及生長速率因子的探究

祁利潘1，王 寬1，馮 琰1，王 燕2，龔學臣2，邢叢會2，尹 江1

(1.河北北方學院旱作農(nóng)業(yè)研究中心，河北 張家口 075000；2.河北北方學院農(nóng)林科技學院，河北 張家口 075000)

目的 為獲得馬鈴薯與枸杞遠緣雜交種子進而從其后代篩選出高抗優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯種質(zhì)，采取先無性嫁接后進行有性雜交的方法進行二者遠緣雜交的研究，但馬鈴薯與枸杞分屬于草本和木本植株，二者嫁接存在難度。方法 從遮陰與否和嫁接位高低2個方面研究不同處理對馬鈴薯與枸杞嫁接苗成活率與生長速率的影響，探索高質(zhì)量嫁接苗培育的條件，為后續(xù)有性雜交提供物質(zhì)基礎。結(jié)果 高嫁接位馬鈴薯和枸杞嫁接苗的成活率和平均生長速率分別87%和0.95 mm·d-1，而低嫁接位的成活率和平均生長速率分別為63%和0.84 mm·d-1。遮陰處理馬鈴薯和枸杞嫁接苗的成活率和平均生長速率分別83%和0.79 mm·d-1，而對照的成活率和平均生長速率分別63%和1.04 mm·d-1。結(jié)論 為得到高成活率和生長健壯的嫁接苗，應盡量選擇高位嫁接，更有利于嫁接苗的成活與生長。在嫁接初期應進行遮陰以提高成活率，進入營養(yǎng)生長期后需要及時撤掉遮陰網(wǎng)，給予充分光照，有利于培植壯苗。

馬鈴薯；枸杞；嫁接；成活率；生長速率

馬鈴薯原產(chǎn)南美洲安第斯山，茄科茄屬植物，營養(yǎng)價值全面，且易被人體吸收，在歐美被稱為“第二面包”[1]。隨著馬鈴薯加工業(yè)的日益壯大，中國馬鈴薯也由原來以鮮食為主轉(zhuǎn)變?yōu)轷r食和加工高附加值產(chǎn)品并重的格局。2015年農(nóng)業(yè)部把馬鈴薯主糧化工作列入重要議程[2]，這意味著人們對馬鈴薯的需求也將會大大增加。中國馬鈴薯栽培面積和總產(chǎn)量均居世界第一，但單產(chǎn)比世界平均水平低20%，不到發(fā)達國家的一半[3]，直接原因是馬鈴薯病害發(fā)生較重。晚疫病是世界馬鈴薯常見病害，一般可致減產(chǎn)20%～30%，嚴重的情況下可導致絕收。1845年愛爾蘭大饑荒就是由于晚疫病導致的馬鈴薯絕收，致使幾十萬人被餓死，150多萬人背井離鄉(xiāng)[4]。如果能攻克馬鈴薯晚疫病，將會對馬鈴薯增產(chǎn)產(chǎn)生舉足輕重的影響。國內(nèi)馬鈴薯栽培種遺傳基礎狹窄，近交現(xiàn)象嚴重，馬鈴薯抗性育種受到資源限制。枸杞同為茄科植物，不會發(fā)生晚疫病，且枸杞耐旱、耐鹽堿，是鹽堿地開樹先鋒[5]。因此，如果馬鈴薯與枸杞遠緣雜交育種獲得成功，后代可能會出現(xiàn)許多優(yōu)良抗性功能，但二者直接雜交不能獲得結(jié)實。寧夏王成玉通過先嫁接后雜交方法獲得枸杞與辣椒的遠緣雜交后代——枸杞辣椒[6]。日本學者Ohta多年來從事辣椒嫁接雜交試驗，不僅獲得了嫁接雜種，而且還進一步從基因水平上對嫁接雜種進行研究，總結(jié)了一些孟德爾性狀在嫁接后的遺傳變異特點，發(fā)現(xiàn)誘導這些變異的機制與高等生物的轉(zhuǎn)化機制相似[7]。德國科學家Sandra Stegemann和Ralph Bock將兩種轉(zhuǎn)基因煙草品系進行嫁接，研究指出，標記基因可以頻繁地在嫁接部位的細胞間交換，說明砧木和接穗之間存在著橫向基因轉(zhuǎn)移[8]。因此，本試驗采用嫁接的方法，將草本的馬鈴薯嫁接在木本枸杞上，使得兩者營養(yǎng)物質(zhì)和遺傳物質(zhì)互相交流[9]、接近，這將為有性遠緣雜交成功提供可能。但馬鈴薯與枸杞間的嫁接并未見報道，本文通過研究遮陰與嫁接位高低對嫁接苗成活率和生長速率的影響，以期為馬鈴薯與枸杞間遠緣雜交提供技術(shù)支撐和理論基礎。

2.1 材料與方法

試驗于2016年5月至10月在河北北方學院旱作農(nóng)業(yè)研究中心智能溫室進行。以馬鈴薯冀張薯8號的2～3片完全展開葉幼苗為嫁接接穗；2年生“寧杞7號”枸杞為砧木；嫁接固定用銀針為“華佗牌針灸針”，規(guī)格φ0.25 mm×25 mm；保鮮膜為市場所購買普通保鮮膜。

嫁接前先用75%的酒精擦拭刀片和手，進行消毒。嫁接采用劈接法，用雙面刀片從砧木頂端一側(cè)垂直向下切莖，刀口深度約1.0～1.5 cm。用刀片將馬鈴薯幼苗從基部切下，摘去全部展開葉，只留心葉，然后用刀片將接穗削成斜面的楔形，楔面大小與砧木切口大小一致，保持楔面干凈整潔；將接穗插入砧木切口，使二者切口對齊，然后用銀針和保鮮膜固定。

每處理嫁接3組，每組嫁接數(shù)為30個。嫁接位高低指：靠近枸杞主莖頂端10 cm以內(nèi)的嫩枝為高嫁接位枝條，靠近其根部10 cm以內(nèi)嫩枝為低嫁接位枝條。在嫁接前，所有待嫁接的枸杞苗木在露地正常生長。遮陰是指：嫁接后，嫁接苗上方2 m處搭有透光率為40%的遮陰網(wǎng)，嫁接后全生育期進行遮陰處理。對不同處理下嫁接成活數(shù)進行統(tǒng)計，計算成活率；對嫁接苗的成活初期(6月20日)、苗期(7月17日)、現(xiàn)蕾期(8月4日)、開花期(8月31日)的株高用直尺進行測量，讀數(shù)精確到毫米；嫁接苗整個生育期劃分為3個時期：緩苗期、快速生長期、生殖生長期，分別計算各時期嫁接苗的生長速率；平均生長速率是指整個生育期凈增長量與整個生育期天數(shù)的比值。

3 結(jié)果與分析

3.1 嫁接位對嫁接苗成活率和生長速率的影響

表1 嫁接位對嫁接苗成活率和生長速率的影響

由表1可知，高嫁接位的嫁接苗成活率為87%，低嫁接位的嫁接苗成活率為63%，高嫁接位較低嫁接位的成活率增加24個百分點。從生長速率來看，嫁接苗的生長速率均呈“慢-快-慢”的趨勢：緩苗期的生長速率為3個時期的生長速度最慢的時期；嫁接苗度過緩苗期進入營養(yǎng)生長階段，此時的生長速率最快；嫁接苗進入現(xiàn)蕾期至開花期，生長中心由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長，此階段的生長速率減緩。高嫁接位的各階段生長速率和周期速率均高于低嫁接位，其中高嫁接位的平均生長速率較低嫁接位增加13%。由此可知，高嫁接位有利于馬鈴薯與枸杞嫁接苗的成活與生長。

3.2 遮陰對嫁接苗成活率和生長速率的影響

表2 遮陰對嫁接苗成活率和生長速率的影響

由表2可知，遮陰后嫁接苗的成活率為83%，對照為63%，遮陰能顯著提高嫁接苗的成活率。兩種環(huán)境下，嫁接苗的生長速率均表現(xiàn)為“慢-快-慢”的趨勢，這與表1中嫁接苗生長速率規(guī)律表現(xiàn)一致。遮陰處理的嫁接苗各階段生長速率均較低，其中緩苗期和快速生長期的生長速率均顯著低于對照，分別較對照低75%和17.4%，生殖生長二者之間生長速率差異不大。遮陰的平均生長速率較對照顯著低31.6%。由此可知，嫁接初期，遮陰有利于嫁接苗的成活，但當嫁接苗成活后，應及時撤掉遮陰網(wǎng)，增加光照，促進嫁接苗的生長。

4 結(jié)論與討論

影響馬鈴薯與枸杞嫁接成活和生長的因素有很多，本文從嫁接位高低和遮陰對嫁接苗的生長狀況進行了研究，結(jié)果表明，嫁接苗的生長速率在整個生育期呈“慢-快-慢”的趨勢，在緩苗結(jié)束后至現(xiàn)蕾期生長速率最快。高嫁接位有利于馬鈴薯與枸杞的嫁接苗的成活與生長，這可能與高嫁接位有頂端優(yōu)勢有關(guān)，這是因為頂端合成的生物素向下運輸會抑制下部枝條的生長。遮陰棚內(nèi)的氣溫比棚外自然環(huán)境低、光照弱、蒸發(fā)量小、濕度較大，因而高濕的遮陰環(huán)境更適宜嫁接苗成活，但陰郁寡照的環(huán)境卻不利于嫁接苗后期生長，其生長速率顯著低于自然環(huán)境。

馬鈴薯與枸杞的嫁接苗緩苗期近1個月，這比近緣植物嫁接苗的緩苗期要長，這可能是由馬鈴薯與枸杞的組織結(jié)構(gòu)差異過大，兩者的疏導系統(tǒng)連接不通暢導致。隨著時間的推移，馬鈴薯與枸杞疏導系統(tǒng)連接逐漸緊密，且兩者之間遺傳物質(zhì)交流日益頻繁，后期的生長速率加快。但隨著接穗生長中心由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長，營養(yǎng)生長速率逐漸變慢。自然生長條件下的嫁接苗葉色偏黃，說明接穗和砧木之間營養(yǎng)運輸可能仍受到一定的限制，影響馬鈴薯與枸杞嫁接成活及生長的因素還需進一步探索。后期肥水管理需加強，以保證嫁接苗的健壯生長，為有性雜交做準備。

草本馬鈴薯可以嫁接成活在木本枸杞上，并能夠正常開花，這將為兩者間有性遠緣雜交奠定研究基礎。枸杞中的抗性基因如果能通過嫁接雜交的方式而不是通過轉(zhuǎn)基因的分子手段進入到馬鈴薯中，將會在植物育種領域開辟一種新的技術(shù)方法，更將在農(nóng)產(chǎn)品生物安全方面產(chǎn)生深遠的影響。

[1]何林夫,楊重衛(wèi).馬鈴薯食用價值及早春大棚套種促早栽培技術(shù)[J].現(xiàn)代園藝,2011，(16):27.

[2]盧肖平.馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的意義、瓶頸與政策建議[J].華中農(nóng)業(yè)大學學報:社會科學版,2015，(03):1-7.

[3]谷悅.馬鈴薯主糧化為國家糧食安全戰(zhàn)略重要一步——農(nóng)業(yè)部公開解答關(guān)于馬鈴薯主糧化的問題[J].中國食品，2015，(03):36-39

[4]肖悅巖.“愛爾蘭饑饉”的啟示[J].Nongchanpin Shichang Zhoukan,2010，(19):32-33.

[5]朱杰,李興平,韓多紅.張掖引種寧夏枸杞的結(jié)果分析[J].中國林業(yè),2011，(12):54.

[6]王成玉,馬貴齡.枸杞和辣椒、茄子的嫁接雜交方法[P].中國專利：101904266 B.2013.

[7]Ohta Y.Graft-transformation,the mechanism for graft-induced genetic changes in higher plants[J].Euphytica,1991,55(01):91-99.

[8]Stegemann S,Bock R.Exchange of genetic material between cells in plant tissue grafts[J].Science,2009,324(5927):649-651.

[9]Fuentes I,Stegemann S,Golczyk H,et al.Horizontal genome transfer as an asexual path to the formation of new species[J].Nature,2014,511(7508):232-235.

[責任編輯：劉守義 英文編輯：劉彥哲]

Factors Affecting Survival Rate and Growth Rate of Grafting Potato onto Medlar

QI Li-pan1,WANG Kuan1,FENG Yan1,WANG Yan2,GONG Xue-chen2,XING Cong-hui2,YIN-Jiang1

(1.Dryland Agriculture Research Center,Hebei North University,2.School of Agriculture and Forestry Science and Technology,Hebei North University,Zhangjiakou,Hebei 075000,China)

Objective To obtain distant hybrid seeds from potato and medlar and screen high quality potato germplasms from its progenies,the procedure of first grafting the two plants in asexual way for nutrition and genetic material exchange and then sexually hybridizing two plants was taken.But the potato and medlar belong to herbaceous and woody plants respectively,so it has difficulty in grafting the two plants together.Methods The paper studied the effects of the shading and grafting sites on the survival rate and the growth rate of the grafted seedlings of potato and medlar.It explored cultivation conditions for high quality grafted seedlings to provide the material basis for subsequent sexual hybridization.Results The survival rate and the average growth rate of the high site graft treatment were 87% and 0.95 mm/d,respectively,whereas the low site graft treatment was 63% and 0.84 mm/d,respectively.The survival rate and the average growth rate of shading treatment were 83% and 0.79 mm/d respectively,and the control were 63% and 1.04 mm/d respectively.Conclusion To get high survival rate and strong growth of grafted seedlings,it should choose high site grafting,which is more conducive to the survival and growth of grafted seedlings.At the initial stage of grafting,the seedling should be shaded to improve the survival rate,and when the seedling goes into the vegetative growth period,the shade should be removed for sunlight.

potato(SolanumtuberosumL.);medlar(LyciumbarbarumL.);graft;survival rate;growth rate

河北省高校馬鈴薯應用技術(shù)研發(fā)中心項目(YF201408)；河北北方學院自然科學青年基金項目(Q2014009)

祁利潘(1987-)，女，河北石家莊人，河北北方學院助理研究員，在讀博士，從事馬鈴薯育種與栽培研究。

尹江，研究員，主要從事馬鈴薯育種和栽培研究。

S 532

A

10.3969/j.issn.1673-1492.2016.11.010

來稿日期：2016-06-29