試管薯誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’結(jié)薯率的效果

張小川，頡瑞霞*，王效瑜，郭志乾，吳林科，余幫強，張國輝，李玉蓮

（1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏 固原 756000；2.國家馬鈴薯改良中心固原分中心，寧夏 固原 756000）

試管薯誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’結(jié)薯率的效果

張小川1,2，頡瑞霞1,2*，王效瑜1,2，郭志乾1,2，吳林科1,2，余幫強1,2，張國輝1,2，李玉蓮1

（1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏 固原 756000；2.國家馬鈴薯改良中心固原分中心，寧夏 固原 756000）

為探明試管薯誘導(dǎo)期溫度對試管薯結(jié)薯率的影響效果，以馬鈴薯品種‘寧薯14號’為試驗材料，在試管薯誘導(dǎo)期，研究了溫度（13±1）℃、（15±1）℃、（17±1）℃、（19±1）℃和（21±1）℃對‘寧薯14號’結(jié)薯率的影響。結(jié)果表明，試管薯誘導(dǎo)期低溫處理有利于促進試管薯結(jié)薯形成、縮短試管薯結(jié)薯時間，提高試管薯結(jié)薯率和單薯重。在全黑暗條件下，‘寧薯14號’在MS固體基本培養(yǎng)基+白糖（100 g/L）+6-BA（0.25 mg/L）+CCC（0.5 ml/L）培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)期溫度（17±1）℃，試管薯結(jié)薯效果最好，結(jié)薯率為100.0%，大中薯率為83.78%，單薯重57.0 mg。

寧薯14號；試管薯誘導(dǎo)；溫度；結(jié)薯率

馬鈴薯是中國繼水稻、小麥和玉米之后的第四大主糧作物，馬鈴薯無性繁殖方式易使病毒累積而導(dǎo)致優(yōu)良品種特性退化或喪失，造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降，產(chǎn)量損失一般高達30%以上，解決種薯退化主要途徑是生產(chǎn)脫毒種薯。以脫毒苗為核心的寧夏馬鈴薯三級種薯繁育體系，帶動了寧夏馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是由于脫毒試管苗繁育技術(shù)要求嚴、成本高和勞動力需求大等問題大大限制了脫毒種薯的生產(chǎn)與推廣。馬鈴薯試管薯是繼試管苗之后研究發(fā)現(xiàn)的一種生產(chǎn)種薯和保存種質(zhì)材料的新方法，試管薯的質(zhì)量等同于脫毒苗，具有生產(chǎn)不受季節(jié)限制、種薯生產(chǎn)周期短、貯藏和運輸成本低和移栽成活率高等優(yōu)點，是馬鈴薯脫毒種薯生產(chǎn)的發(fā)展方向[1]。大田試驗結(jié)果表明，馬鈴薯塊莖田間形成的適宜溫度為15.6～18.3℃，高于21.1℃塊莖生長速度下降[2,3]。Struik和Kerckhoffs[4]以及連勇等[5]研究發(fā)現(xiàn)試管薯形成的適宜溫度為15～20℃，低于15℃和高于25℃均不利于試管薯形成，在15～20℃的溫度范圍內(nèi)，20℃條件下試管薯單薯重顯著高于15℃條件下的單薯重。試管薯培養(yǎng)的溫度多設(shè)置在15～20℃，溫度對試管薯高效誘導(dǎo)影響仍處于研究階段，大規(guī)模生產(chǎn)仍存在許多技術(shù)問題，如結(jié)薯率低、小薯多等，有關(guān)溫度對試管薯誘導(dǎo)和生長的影響研究還比較少。本研究以誘導(dǎo)期溫度對試管薯結(jié)薯率的影響為切入點，在試管薯誘導(dǎo)期，研究不同溫度對試管薯形成和誘導(dǎo)試管薯結(jié)薯的影響效果，旨在為馬鈴薯試管薯規(guī)?；a(chǎn)中溫度的管理和控制提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1試驗材料

‘寧薯14號’脫毒苗由國家馬鈴薯改良中心固原分中心提供。生育期120 d，屬鮮食晚熟型品種。MS基本培養(yǎng)基（天津市北聯(lián)精細化學(xué)品開發(fā)有限公司），6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）（上海伯奧生物科技有限公司），50%矮壯素水劑（CCC）（陜西省化工總廠）。

由表4可知，試驗組的生長性能包括產(chǎn)蛋率、平均蛋重、平均采食量、料蛋比和不合格蛋率，與對照組相比均為差異極顯著（P＜0.01），產(chǎn)蛋率提高2.53%，平均蛋重提高5.44%。

1.2試驗地點

試驗設(shè)在寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院頭營科研基地，國家馬鈴薯改良中心固原分中心組培實驗室。

減壓病是由于高壓環(huán)境作業(yè)后減壓不當(dāng)，體內(nèi)原已溶解的氣體(主要是氮氣)超過了過飽和界限，在血管內(nèi)外及組織中形成氣泡所致的全身性疾病[1]。減壓病的發(fā)病機理中，氣泡形成是原發(fā)因素；但因液氣界面作用，尚可繼發(fā)引起一系列病理生理反應(yīng)[2-4]。本例減壓病的發(fā)病原因主要考慮如下：潛水環(huán)境較差，潛水當(dāng)日水溫較低，10 ℃以下；水下停留時間較長且反復(fù)3次潛水；最主要考慮可能還是每次減壓不正規(guī)(具體減壓時間不詳)。

由表2可知，不同溫度在試管薯誘導(dǎo)期對‘寧薯14號’試管薯初始結(jié)薯期有影響，溫度19～21℃與13～17℃處理間差異極顯著。W2處理試管薯結(jié)薯最早，為9 d，與W4、W5處理差異達到極顯著水平，其中W4、W5處理初始結(jié)薯期分別為21和33 d；W2與W1、W3處理差異不顯著，其中W1與W3的初始結(jié)薯期分別為10和12 d；W5處理試管薯結(jié)薯最遲，與其他4個處理差異達到極顯著水平。低溫有助于促進‘寧薯14號’試管薯形成，高溫延緩‘寧薯14號’試管薯形成。

1.3試驗方法

單薯重（mg）：每瓶總薯重/結(jié)薯數(shù)，反映試管薯膨大能力；

在無菌條件下取試管苗莖段（帶一個腋芽），接種于MS固體培養(yǎng)基的培養(yǎng)瓶（直徑6.5 cm，高9.5 cm，35 mL/瓶），每瓶接種10個莖段，置于（17± 1）℃，光照時間10 h/d，光照強度2 000 lx，培養(yǎng)25～28 d，供試驗處理用。培養(yǎng)基含30 g/L白糖和4.8 g/L瓊脂，不添加任何激素，pH 5.8。

1.3.2 試管薯的誘導(dǎo)培養(yǎng)

在無菌條件下，取上述培養(yǎng)25～28 d植株（去掉頂芽）帶一個腋芽的莖段，接種于試管薯誘導(dǎo)培養(yǎng)基（MS固體基本培養(yǎng)基+100 g/L白糖+0.25 mg/L 6-BA+0.5 ml/L CCC），每瓶接20個莖段，每個處理3瓶，共計60株，3次重復(fù)，共9瓶，接種后直接放置在5個不同溫度的培養(yǎng)箱，全黑暗培養(yǎng)，待試管薯形成（直徑＜3 mm）7 d后，轉(zhuǎn)入（18± 1）℃、全黑暗條件培養(yǎng)，自接種之日起90 d后收獲試管薯。

2.1誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’試管薯初始結(jié)薯期的影響

1.4試驗設(shè)計

單株結(jié)薯數(shù)（個/株）：每瓶結(jié)薯數(shù)/總結(jié)薯株數(shù)，反映試管苗單株形成試管薯能力；

電流頻率選擇的首要原則是透入式加熱，第二原則是感應(yīng)器電效率要高。電效率取決于零件直徑（厚度）與熱狀態(tài)下電流透入深度的比值，此值又稱為電尺寸。當(dāng)電尺寸大于6時，感應(yīng)器的電效率約為80%，且電尺寸越小，感應(yīng)器的電效率越低。綜合考慮，制動器壓盤錐窩感應(yīng)淬火，選擇電流頻率為200kHz。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Experiment design

立項與可行性研究報告的申報及批復(fù)是項目實施的前提，如果沒有上級主管的批復(fù)，意味著項目沒有“正名”，接下來的資金、政策、人力等支持都是不可能的，也是“不合規(guī)不合法的”。因此，在農(nóng)業(yè)基建項目管理中，甲方單位必須特別重視前期立項及可行性研究報告編制，確保報告文本的科學(xué)性、項目實施的可行性、立項的成功率。一旦立項及可行性研究報告得到上級部門批復(fù)，項目就可以依此獲得相應(yīng)的資金支持。同時，甲方還可以此批復(fù)去與地方行業(yè)管理部門溝通，取得項目實施所必須的合法證件，而這在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)項目建設(shè)中是必不可少的環(huán)節(jié)。

試管薯誘導(dǎo)期（d）：腋芽頂端開始膨大形成試管薯，試管薯直徑＜3 mm的時期；

結(jié)薯率（%）：結(jié)薯株數(shù)/總試管苗數(shù)，反映不同處理形成試管薯能力；

1.5測定指標及數(shù)據(jù)處理

試驗設(shè)計見表1。

檢測結(jié)果表明，本次施工路段施工后的各項路用性能指標，均滿足規(guī)范要求。英達就地?zé)嵩偕夹g(shù)得到了廣東廣惠高速公路有限公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的肯定，認為此次施工完全體現(xiàn)了質(zhì)量效益高、環(huán)境社會效益好、經(jīng)濟效益優(yōu)、節(jié)能減排等優(yōu)勢，并要求在以后的養(yǎng)護工作中積極的采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝。

1.3.1 基礎(chǔ)苗的培養(yǎng)及繁殖

初始結(jié)薯期（d）：從轉(zhuǎn)接之日到第1個試管薯形成（直徑≤2 mm）的天數(shù)；

試管薯大?。ㄖ睆絤m）：大薯（≥5 mm）、中薯（5 mm＞直徑≥3 mm）、小薯（＜3 mm），反映試管薯生長情況。

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010和DPS 16.05軟件Duncan新復(fù)極差法分析。

2 結(jié)果與分析

我們村里有棵老柿子樹，我娘跟我老早都爬了上去。那水，太大了，老遠看著跟山一樣，一下子就把我們打了下來。我沉到水底，又浮上來，抓到一塊小棺材板，就趴在上面，朝下漂。后來，我棄了棺材板爬上一個大草垛。大草垛被沖散，我又跳到一個木排上，才沒淹死。

對8眼監(jiān)測井2002—2010年地下水水位埋深每年逐月進行年平均（均值）和單井逐月年平均，如圖2所示。8眼監(jiān)測井地下水水位埋深平均值隨月份變化趨勢不明顯，若要找尋規(guī)律的話，大致在5—10月，水位埋深呈下降趨勢，11月—翌年4月，水位略有回升，埋深減小。以單眼監(jiān)測井逐月水位變動趨勢看，8眼監(jiān)測井的多年年內(nèi)地下水水位埋深變化各有不同，水位達到最低值及回升的時間不相一致，可知地下水水位埋深在年內(nèi)的變化趨勢，因監(jiān)測井位置的不同而存在較大差異。

表2 試管薯誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’結(jié)薯率的影響Table 2 Effects of temperatures on microtuberization rate of'Ningshu 14'in microtuber induction period

2.2誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’試管薯結(jié)薯率、結(jié)薯數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)的影響

綜上所述，黑龍江墾區(qū)的幾種石化產(chǎn)品使用量變動情況將在一定程度上對其未來低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度產(chǎn)生一定的影響，所以如何降低以及控制碳源含量較高的農(nóng)用生產(chǎn)資料的使用，成為后期墾區(qū)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)要解決的首要問題。

由表2還可知，誘導(dǎo)期不同溫度對試管薯結(jié)薯率、結(jié)薯數(shù)及單株結(jié)薯數(shù)影響效果顯著。隨著試管薯誘導(dǎo)期溫度的不斷升高，結(jié)薯率、結(jié)薯數(shù)和單株結(jié)薯數(shù)均呈“高-低-高-低”變化趨勢。試驗結(jié)果表明，W1、W3和W4的試管薯結(jié)薯率最高、均為100.0%，與W2處理差異達到顯著水平，與W5處理差異達到極顯著水平；W2結(jié)薯率次之，為93.89%，與W5差異達到極顯著水平；W1、W3和W4的結(jié)薯率較W5處理均提高了18.89個百分點。

5個處理間結(jié)薯數(shù)與單株結(jié)薯數(shù)差異性表現(xiàn)一致，W3處理的結(jié)薯數(shù)與單株結(jié)薯數(shù)最高，分別為74.0和1.23個，與W2、W4和W5差異均達到極顯著水平；W1處理的結(jié)薯數(shù)與單株結(jié)薯數(shù)次之，分別為71.7和1.19個，與W2、W4和W5差異均達到極顯著水平，W3與W1處理間差異不顯著。W5結(jié)薯數(shù)與單株結(jié)薯數(shù)最少，分別為48.6和0.81個；W3、W1與W5相比，結(jié)薯數(shù)分別增加了25.4和23.1個。結(jié)果表明，在試管薯誘導(dǎo)期，低溫有助于促進試管薯形成，誘導(dǎo)期低溫處理提高了試管薯結(jié)薯率和單株結(jié)薯數(shù)。W3和W5的結(jié)薯結(jié)果見圖1。

2.3誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’試管薯單薯重、大中薯率的影響

由表2可知，W3處理單薯重最高，為57.0 mg，與W2、W5差異達到顯著水平或極顯著水平；W1處理單薯重次之，為51.0 mg，與W5處理差異達到極顯著水平，W1與W3處理間差異不顯著；W5處理單薯重最低，為22.7 mg，W5與W1、W3、W4的單薯重相比，差異均達到極顯著水平；W3、W1和W4的單薯重較W5分別增加34.3，28.3和23.6 mg，增產(chǎn)幅度依次為151%、124%和103%。

圖1 誘導(dǎo)期溫度對‘寧薯14號’結(jié)薯的影響Figure 1 Effects of temperatures on microtuberization of'Ningshu 14'in induction period

由表2還可知，W1、W2、W3、W4和W5的大中薯率分別為73.50%、72.97%、83.78%、74.25%和15.02%。隨著誘導(dǎo)期溫度的不斷升高，大中薯率和單薯重總體均呈先增加后降低趨勢，且溫度越高，大中薯率和單薯重下降越快。W3大中薯率最高為83.78%，W4次之為74.25%，W5最低為15.02%；W3較W4、W5大中薯率分別增加9.53和68.76個百分點。結(jié)果表明，誘導(dǎo)期低溫有助于試管薯單薯重增加，單薯重的增加與初始結(jié)薯期、大中薯率表現(xiàn)為正相關(guān)，即相對結(jié)薯早的處理單薯重較高。

3 討論

馬鈴薯是典型的喜冷涼環(huán)境的作物。低溫可誘導(dǎo)馬鈴薯塊莖形成，高溫則可以完全抑制。Gopal等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在試管薯的生產(chǎn)試驗中，前期母株培養(yǎng)在25℃條件下，后期塊莖誘導(dǎo)形成期降低溫度至18℃，可以顯著提高試管薯的單株結(jié)薯數(shù)和薯重。試管薯的形成和生長溫度以18℃為宜，在此溫度條件下試管薯形態(tài)發(fā)育正常，塊莖較大。齊恩芳等[1]研究發(fā)現(xiàn)，自然光培養(yǎng)室有日夜溫差，在變溫5～22℃與恒溫17℃2種溫度條件下，‘隴薯3號’與‘隴薯7號’均能結(jié)薯。以上研究中溫度處理沒有區(qū)分試管薯形成和生長期，本試驗在試管薯誘導(dǎo)期采取不同溫度處理誘導(dǎo)試管薯，研究發(fā)現(xiàn)13～21℃‘寧薯14號’均能生成試管薯，低溫促進試管薯形成，高溫延緩試管薯形成，誘導(dǎo)期低溫顯著提高了‘寧薯14號’試管薯的結(jié)薯率、大中薯率、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重。相關(guān)研究證明，溫度較低時，不利于淀粉的合成和積累；較高溫度時，呼吸作用增強，不利塊莖發(fā)育并最終導(dǎo)致淀粉合成受阻[7]。該結(jié)論正好解釋本試驗中（17±1）℃與（13±1）℃、（19±1）℃處理的結(jié)薯率結(jié)果相同，單薯重和大中薯率均略低于（17±1）℃處理的結(jié)果。還可能與本試驗在整個試管薯生長期間采用暗培養(yǎng)有關(guān)，無光照條件可促進光合產(chǎn)物向塊莖中分配，但黑暗處理時間過長會造成植株生活力下降，從而影響營養(yǎng)的吸收和轉(zhuǎn)化，最終降低結(jié)薯能力，故光周期必須適宜，才能更高效的誘導(dǎo)試管苗結(jié)薯。有關(guān)光照、基因型、培養(yǎng)基配比與誘導(dǎo)期溫度互作對馬鈴薯試管薯形成與生長的影響，還需要更深入的研究。

綜合考慮結(jié)薯率、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重等指標，在全黑暗條件下，MS固體基本培養(yǎng)基+100 g/L白糖+0.25 mg/L 6-BA+0.5 ml/L CCC，‘寧薯14號’在誘導(dǎo)期溫度為（17±1）℃，生長期溫度為（18± 1）℃，試管薯結(jié)薯效果最好，結(jié)薯率為100.0%，大中薯率為83.78%，單薯重57.0 mg。

[1] 齊恩芳,賈曉霞,張武,等.自然條件下馬鈴薯試管結(jié)薯研究[J].種子,2015,34(4):64-69.

[2] 李曙軒.蔬萊栽培生理[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979: 267.

[3] 哈里斯P M.馬鈴薯改良的科學(xué)基礎(chǔ)[M].蔣先明,田玉豐,趙越,等譯.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1984:128-133.

[4] Struik P C,Kerckhoffs L H J.Temperature effects on the developmentof shoots,stolons,tubers and roots in Solanum tuberosum L.[C].Golden Jubilee Symp.Genetic research and education:currenttrends and the nextfifty years.New Delhi,India,1991:194-197.

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[7] Geigenberger P,Geiger M,Stitt M.High-temperature perturbation of starch synthesis is attributable to inhibition of ADP-glucose pyrophosphorylase by decreased levels of glycerate-3-phosphate in growing potato tubers[J].PlantPhysiology,1998,47:1307-1316.

Effects ofTemperature on Microtuberization Rate of'Ningshu 14'in Microtuber Induction Period

ZHANG Xiaochuan1,2,XIE Ruixia1,2＊,WANG Xiaoyu1,2,GUO Zhiqian1,2,WU Linke1,2, YU Bangqiang1,2,ZHANG Guohui1,2,LIYulian1

(1.Guyuan Branch of Ningxia Academy ofAgriculture and Forestry Sciences,Guyuan,Ningxia 756000,China; 2.Potato Improvement Center of China(Guyuan Center),Guyuan,Ningxia 756000,China)

ract:The effects oftemperature(13±1)℃,(15±1)℃,(17±1)℃,(19±1)℃and(21±1)℃on microtuberization rate were studied using potato variety'Ningshu 14'in order to investigate temperature effects on microtuberization in microtuber induction period.Low temperature treatment was favorable to mirotuberization,shortened the time to microtuberization,and increased microtuberization rate and weight per microtuber.The best results were achieved when single-node cuttings were cultured on MS solid medium+sugar(100 g/L)+6-BA(0.25 mg/L)+CCC(0.5 ml/L)at (17±1)℃in fulldarkness,with microtuberization rate of100.0%,large-and miedum-sized microtuber rate of83.78%and single microtuber weightof57.0 mg.

ords:Ningshu 14;microtuberinduction;temperature;tuberization rate

S532

B

1672-3635（2017）03-0134-04

2015-09-22

寧夏農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新先導(dǎo)項目（NKYJ-16-13、NKYZ-16-0101）；寧夏自然科學(xué)基金項目（NZ14269）；寧夏農(nóng)業(yè)育種專項（2014NYYZ01）。

張小川（1965-），男，工程師，主要從事馬鈴薯種薯脫毒快繁研究。

頡瑞霞，助理研究員，主要從事馬鈴薯新品種選育與種薯繁育，E-mail:nxxrx534@163.com。