pH值、滅菌條件和凝固劑對馬鈴薯組培苗生長的影響

劉芳　陳廣俠　孔海明　馬蕾　楊煜　郭曉　楊曉慧　董道峰　楊元軍

摘要：為改善馬鈴薯組培苗的生長狀態(tài)，本試驗以Favorita組培苗為材料，研究培養(yǎng)基pH值、凝固劑和滅菌條件對馬鈴薯植株生長的影響。結果表明，在120C滅菌20min的培養(yǎng)基上，植株生長較好。培養(yǎng)基pH值為5.5時，植株最高，葉片數最多。植株在5.0g/L車前子膠的培養(yǎng)基上生長健壯，干物質積累量最多。車前子膠培養(yǎng)基的滲透壓最高，其凝膠強度僅為瓊脂培養(yǎng)基的36.14%。

關鍵詞：培養(yǎng)基;滅菌條件;車前子膠;馬鈴薯組培苗

Effects of pH Value， Sterilization Conditions andJelling Agent Plantasan on Growth of Potato PlantletLiu Fang1 ， Chen Guangxia1 ， Kong Haiming2 ， Ma Lei1 ， Yang Yu1 ，

Abstract In order to improve the growth vigor of potato plantlet， the plantlets of cultivar. Favorita wereused as materials to investigate the effects of pH value， jelling agents and sterilization conditions on the growthof potato plantlets. The results showed that the plantlets grew better on the medium sterilized at 120℃ for 20min. The plant height and the number of leaves were higher at pH 5.5. Compared with the agar medium， theplant lets grew more robustly and the dry matter accumulation was higher on the 5.0 - g/L plantasan medium.Moreover， the plantasan medium had the highest osmotic pressure， and the gel strength was only 36.14% ofthat of the agar medium.

Keywords Medium; Sterilization condition; Plantasan; Potato plantlet

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是我國第四大作物，隨著脫毒種薯大面積推廣應用，脫毒組培苗的規(guī)模化繁殖與保存也發(fā)展迅速。但近年來伴隨馬鈴薯組培苗繁殖代數的增加，一些不良癥狀逐漸顯現，表現在植株退化、生長勢減弱、葉片出現生理性愈傷狀凸起等。目前解決這些問題的主要措施：將組培苗移栽至防蚜網棚或溫室，使其恢復生長狀態(tài)，在確保無病毒侵染的前提下，取健壯莖尖組培，再繁殖莖尖產生的脫毒組培苗;優(yōu)化組培苗培養(yǎng)環(huán)境，適當降低溫濕度，紅藍光培養(yǎng)時，增加LED 460 nm藍光比例;調整培養(yǎng)基組分。這些措施綜合應用，可有效使馬鈴薯組培苗復壯。其中調整培養(yǎng)基組分是易于控制和調節(jié)的環(huán)節(jié)。培養(yǎng)基組分除糖和無機鹽外，還有凝固劑。前人在調整培養(yǎng)基礦質元素和碳源種類與濃度方面已有較多研究[1-3]。常用培養(yǎng)基凝固劑有瓊脂、卡拉膠、結冷膠等[4]，車前子膠作為一種常規(guī)凝固劑替代品已逐漸進入研發(fā)者視線，該凝固劑不僅成本低，而且其凝膠狀態(tài)具有較低的滲透勢，對培育壯苗有利，現已用于板藍根[5]、姜黃[6]、煙草[7]、香蕉[8]等物種組培中[910]，但在馬鈴薯組培中的應用尚未見報道。本試驗研究培養(yǎng)基的滅菌條件及瓊脂、卡拉膠和車前子膠對組培苗生長的影響，以期篩選出較優(yōu)的培養(yǎng)基滅菌條件和培養(yǎng)基凝固劑，從而為馬鈴薯組培苗的保存、快繁和壯苗培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生長20d的Favorita脫毒組培苗。

1.2 試驗設計

以MS培養(yǎng)基為基礎培養(yǎng)基，添加不同的凝固劑，在不同條件下滅菌。具體培養(yǎng)基配制如下：

（1）pH=5.8，滅菌時間20 min，滅菌溫度分別為110、115、120、125、130℃。

（2）pH=5.8，滅菌溫度120℃，滅菌時間分別為10、15、20、25、30 min。

（3）滅菌溫度120 0C，滅菌時間20 min，pH值分別為4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0。

（4）pH=5.8，滅菌溫度120C，滅菌時間20min，車前子膠分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0 g/L。

（5）pH=5.8，滅菌溫度1200C，滅菌時間20min，瓊脂分別為4.0、5.0、6.0 g/L。

（6）pH =5.8，滅菌溫度120C，滅菌時間20min，卡拉膠分別為3.0、4.0、5.0、6.0 g/L。

將滅菌后的培養(yǎng)基充分破碎后，于4000r/min離心10 min，取10 μL上清液，利用WES-COR Vapro 5520露點滲透壓儀（美國）測定滲透壓，每處理重復3次。

將滅菌后的培養(yǎng)基置于SMS TA. XT Plus質構儀（英國）上，選擇PO.5探頭進行測試，測試速率為0.5mm/s，測后速率為10 mm/s，記錄凝膠破裂時的最大力，并根據探頭截面積得到凝膠強度，每處理重復3次。

選擇生長一致的馬鈴薯組培苗，去掉頂芽，切成含有1cm左右的莖段，每段留一個腋芽、一片葉。將其接種到不同配比的滅菌培養(yǎng)基上，每瓶接6段，每處理6瓶，重復5次，接種20d后統(tǒng)計各處理生長情況，測定株高、葉片數（每株）、地上部鮮重和干重（每瓶）、地下部鮮重和干重（每瓶）。

2 結果與分析

2.1 培養(yǎng)基的不同滅菌溫度對組培苗生長的影響

組培苗株高、葉片數隨著培養(yǎng)基滅菌溫度的升高呈先上升后下降的趨勢。在1200C時，株高最高，達到8.36 cm，葉片數最多，達到7片。地上部鮮重也呈上升趨勢，在120℃和130℃時，地上部鮮重較高（圖1）。馬鈴薯植株在120C滅菌的培養(yǎng)基上生長情況最好。

2.2 培養(yǎng)基的不同滅菌時間對組培苗生長的影響

由圖2可以看出，隨著培養(yǎng)基滅菌時間的延長，組培苗的株高呈上升趨勢，葉片數略微下降，地上部鮮重變化不明顯。在滅菌時間為20min和25 min時，株高超過10.40cm。在培養(yǎng)基滅菌時間為20 min時，馬鈴薯植株生長情況較好。

2.3 培養(yǎng)基的不同pH值對組培苗生長的影響

培養(yǎng)基pH值為4.0、4.5和5.0時不能凝固，無法接種組培苗。當pH值處于5.5～7.0時，組培苗株高隨著培養(yǎng)基pH值的升高呈先下降后上升的趨勢，葉片數呈下降趨勢，地上部鮮重變化不明顯。在pH值達到6.5時，植株最矮。在pH值為5.5和6.0時，植株較高，葉片數較多（圖3）。

2.4 培養(yǎng)基中的不同凝固劑對組培苗生長的影響

2.4.1 車前子膠含量對組培苗生長的影響 隨著培養(yǎng)基中車前子膠含量的升高，組培苗株高和地上部鮮重呈明顯的下降趨勢。葉片數呈先上升后下降的趨勢。由于葉片數變化不明顯，所以地上部鮮重的增加源于株高的增加。在培養(yǎng)基中車前子膠含量達到5.0g/L時，植株最高。此時地上部鮮重明顯高于其它處理，比9.0g/L和12.0g/L時分別增加131.69%和157.50%（圖4）。2.4.2培養(yǎng)基的不同瓊脂含量對組培苗生長的影響 由圖5可以看出，在瓊脂為4.O～6.Og/L的培養(yǎng)基上，隨瓊脂含量的升高，組培苗株高和葉片數呈先上升后下降的趨勢，地上部鮮重略微上升。在瓊脂含量為5.0 g/L時，株高和葉片數達到最大值，分別較6.0g/L時增加13.53%、12.10%。

2.4.3 培養(yǎng)基的不同卡拉膠含量對組培苗生長的影響在卡拉膠為3.0～6.0g/L的培養(yǎng)基上，隨卡拉膠含量的升高，組培苗株高和地上部鮮重呈先上升后下降的趨勢。葉片數變化不明顯，因而地上部鮮重的增加源于株高的增加（圖6）。

2.4.4 培養(yǎng)基中不同凝固劑對組培苗生長的影響 為研究培養(yǎng)基中不同凝固劑對馬鈴薯組培苗生長的影響，選取馬鈴薯生長情況較好的不同凝固劑的培養(yǎng)基，即瓊脂含量為5.0g/L，卡拉膠含量為4.0g/L，車前子膠含量為5.0g/L的培養(yǎng)基，接種馬鈴薯莖段，比較植株的生長情況，結果見表1。在不同凝固劑的培養(yǎng)基上，組培苗的生長情況不同。在含卡拉膠的培養(yǎng)基上植株最高，在含車前子膠的培養(yǎng)基上最矮。在含瓊脂培養(yǎng)基上，植株葉片數最多，在含車前子膠培養(yǎng)基上最少。在含車前子膠培養(yǎng)基上馬鈴薯植株地上部和地下部鮮重最高，在含卡拉膠培養(yǎng)基上次之，在含瓊脂培養(yǎng)基上最低。地上部和地下部干重與地上部和地下部鮮重的變化是一致的。

為分析不同凝固劑培養(yǎng)基上植株生長不一致的原因，本試驗測定了不同凝固劑培養(yǎng)基的滲透壓和凝膠強度。結果表明，不同凝固劑培養(yǎng)基的滲透壓和凝膠強度差異明顯（表2）。含車前子膠培養(yǎng)基的滲透壓最高，含瓊脂培養(yǎng)基滲透壓最低，兩者相差104.00mmol/kg。含車前子膠培養(yǎng)基凝膠強度最小，是含瓊脂培養(yǎng)基凝膠強度的36.14%;含車前子膠的培養(yǎng)基凝膠破裂距離最大，為5.09mm，是含卡拉膠培養(yǎng)基的5.53倍、含瓊脂培養(yǎng)基的2.47倍。

3 討論與結論

培養(yǎng)基滅菌溫度120℃、滅菌時間20min時，馬鈴薯植株生長情況較好。滅菌溫度和時間會影響培養(yǎng)基的營養(yǎng)，不恰當的滅菌溫度和時間甚至會對培養(yǎng)物產生毒害[11，12]。此試驗結果與目前生產中用的參數一致，說明導致組培苗長期繼代退化的主要原因與此無關。

培養(yǎng)基pH值為5.5時，馬鈴薯組培苗植株較高，葉片數較多，生長狀態(tài)最佳。pH值高低會影響組培苗對礦質元素的吸收。同時也會影響培養(yǎng)基的凝固，培養(yǎng)基酸性越強，越不易凝固[13]。該結果較目前卡拉膠采用pH=6.0的低，可對規(guī)?；囵B(yǎng)基配制提供參考。

車前子膠對馬鈴薯組培苗生長影響較大，可明顯降低植株高度、減少莖節(jié)數、促進根系生長，增加干物質含量積累。這主要與車前子膠的成分有關。車前子膠的主要成分是多糖和部分單糖，含有D-木糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖醛酸、D-半乳糖、D-甘露糖、海藻糖等[14-16]。而糖會影響滲透壓的變化，改變培養(yǎng)基的滲透壓可以調控馬鈴薯組培苗的生長[17]。因此，含車前子膠培養(yǎng)基多糖含量高，引起滲透壓增加，從而使組培苗株高降低、植株粗壯，進而增加了植株干物質積累量。此外，本研究中含車前子膠培養(yǎng)基凝膠強度低，有利于根的伸長，促進了營養(yǎng)的吸收。

本試驗中，含瓊脂和卡拉膠的培養(yǎng)基上，組培苗植株較高;在含卡拉膠的培養(yǎng)基上，植株葉片數明顯多于含瓊脂和車前子膠的培養(yǎng)基。而在含車前子膠的培養(yǎng)基上，植株的物質積累量最高。與瓊脂和卡拉膠培養(yǎng)基相比，車前子膠培養(yǎng)基上植株生長健壯，但株高較矮。基于以上研究結果，可以根據生產或試驗需要，選擇不同的凝固劑，或將車前子膠與瓊脂、卡拉膠按不同比例混合，用于組培苗快繁、種質資源試管苗保存、以及需要低滲透勢的花藥胚狀體誘導，或胚性愈傷誘導（用于細胞懸浮培養(yǎng)）。另外，車前子膠價格較低，在繁殖組培苗時替代瓊脂可以降低生產成本。

參考文獻：

[1] 劉志文，陳陽，侯英敏.不同培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件對脫毒馬鈴薯快繁生長的影響[J].中國農學通報，2011， 27（24）：179 - 182.

[2] 劉道敏.不同糖分含量對馬鈴薯試管苗生長的影響[J].安徽農業(yè)科學，2008.36（26）：11275 - 11276.