馬鈴薯試管薯生產(chǎn)條件和成本分析

張利霞，趙桂芳，黃金泉 (隴南師范高等?？茖W(xué)校農(nóng)林技術(shù)學(xué)院，甘肅隴南742500)

由馬鈴薯脫毒試管苗生產(chǎn)原原種的3種方式中，試管薯的生產(chǎn)環(huán)境便于人為控制，能在有限的空間多層立體栽培，小薯塊種性高，質(zhì)量好，耐長期儲(chǔ)存，方便運(yùn)輸，在自然低溫、短日照條件下或者人為誘導(dǎo)條件下馬鈴薯試管苗都能結(jié)薯，可周年生產(chǎn)。大力發(fā)展脫毒試管薯生產(chǎn)有助于推動(dòng)優(yōu)良種薯的生產(chǎn)，加快以優(yōu)良種薯更換退化種薯速度，提高大田馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量。研究試管薯生產(chǎn)過程中培養(yǎng)環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量和成本的影響，科學(xué)控制培養(yǎng)環(huán)境條件是實(shí)現(xiàn)試管薯生產(chǎn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低成本的基礎(chǔ)。筆者從試管薯產(chǎn)量的影響因素和成本構(gòu)成2個(gè)方面概括、分析培養(yǎng)環(huán)境和方式對(duì)試管薯產(chǎn)量和成本的影響，為試管薯生產(chǎn)實(shí)踐提供依據(jù)。

1 影響試管薯產(chǎn)量的因素

1.1 培養(yǎng)基成分

1.1.1 蔗糖。MS+3%蔗糖固體培養(yǎng)基上生長的試管苗，在適合條件下可直接結(jié)薯，說明具備條件時(shí)3%蔗糖濃度也適合試管薯形成。很多研究表明8%左右的蔗糖濃度最適合誘導(dǎo)試管薯。歐建龍等［1］和楊莎等［2］分別以不同蔗糖濃度的培養(yǎng)基誘導(dǎo)試管苗結(jié)薯，8%蔗糖濃度的結(jié)薯率最高，且大薯最多。張艷萍等［3］將濃度為10%的白糖水加到培養(yǎng)試管苗的基本培養(yǎng)基中，低溫黑暗下培養(yǎng)55 d，結(jié)薯率達(dá)到100%。不同品種對(duì)糖濃度的反應(yīng)不同，史俊等［4］指出大西洋、夏波蒂、費(fèi)烏瑞它分別在含8%、8%、11%蔗糖下結(jié)薯率最高。在含外源激素或其他誘導(dǎo)物的情況下，適宜的蔗糖濃度不同，當(dāng)培養(yǎng)基中含6 mg/L 6-BA時(shí)，以10%蔗糖為結(jié)薯最早［5］。王肖云等［6］研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)蔗糖濃度為10%時(shí)，6-BA為2 mg/L的結(jié)薯率高，為72.2%，KT為5 mg/L的結(jié)薯率達(dá)100%。韓德俊等［7］研究表明，誘導(dǎo)培養(yǎng)基中含0.5 mmol/L水楊酸時(shí)，蔗糖濃度以10% ～12%最好，結(jié)薯率最高，無水楊酸的培養(yǎng)基中蔗糖濃度以8%～10%為宜。含8%左右蔗糖的培養(yǎng)基有利于誘導(dǎo)試管薯，但不十分適合試管苗生長，因此要用含糖3%的MS培養(yǎng)基作基本培養(yǎng)基培養(yǎng)一定生長量的試管苗，然后用含8%蔗糖的誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)試管薯。

1.1.2 鹽分。一般基本培養(yǎng)基和誘導(dǎo)培養(yǎng)基中的鹽分都用MS配方。金福順等［8］在基本培養(yǎng)基中用2倍的MS，誘導(dǎo)培養(yǎng)基中仍用MS，在黑暗中培養(yǎng)60 d后結(jié)薯率達(dá)92%以上，極大地提高了每塊小薯的重量，而成本增加很少。張志軍［9］根據(jù)馬鈴薯的吸肥特性將MS配方中的部分物質(zhì)含量作了調(diào)整，起到了增加薯塊重量和降低成本的作用。張艷萍等［3］將8%的白糖水和MS+8%白糖水分別作誘導(dǎo)液加到基本培養(yǎng)基中，大薯率無顯著差異，誘導(dǎo)液中去掉MS成分可節(jié)省配藥品的人工費(fèi)和藥品費(fèi)用。

1.1.3 瓊脂。瓊脂對(duì)馬鈴薯試管苗起支持固定作用，并不提供營養(yǎng)，不直接影響試管薯產(chǎn)量。不含瓊脂的液體培養(yǎng)基成本低，營養(yǎng)物質(zhì)處于移動(dòng)狀態(tài)而方便根系吸收，苗生長勢強(qiáng)，微型薯產(chǎn)量高，但易倒苗淹苗?；九囵B(yǎng)基若為液態(tài)，瓶裝量宜為固體培養(yǎng)基的1/2～1/3，或者在培養(yǎng)液中加入普通棉花、蛭石。誘導(dǎo)培養(yǎng)基如為液體，一般按20 ml/瓶的量將其加到已經(jīng)培養(yǎng)一定時(shí)期試管苗的基本培養(yǎng)基中，這種固體+液體的雙層培養(yǎng)方式比固體培養(yǎng)方式的單瓶產(chǎn)量高，但污染率也高。帥正彬等［10］將試管苗接于添加蛭石的MS液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基中誘導(dǎo)試管薯，發(fā)揮了液體培養(yǎng)基的優(yōu)點(diǎn)，污染得到較好地控制。固體誘導(dǎo)培養(yǎng)基中試管苗結(jié)薯時(shí)間短而集中，薯之間差異小，產(chǎn)量低。大田生產(chǎn)中對(duì)馬鈴薯多次培土使得基部莖節(jié)處于黑暗下以增加結(jié)薯數(shù)量，劉尚前等［11］模擬這種方式，在含500 ml/L CCC+5 mg/L 6-BA+8%白糖的MS固體培養(yǎng)基上覆蓋30 ml蛭石，單株結(jié)薯1.9粒，大薯率41.5%，顯著大于液體培養(yǎng)基+蛭石及固體培養(yǎng)基并黑暗誘導(dǎo)的。沈清景等［12］和吳秋云等［13］分別以固體、液體的基本培養(yǎng)基和誘導(dǎo)培養(yǎng)基作搭配組合試驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)液體基本培養(yǎng)基與液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基相組合的誘導(dǎo)率和大薯率最高。沈清景等［12］和張艷萍等［3］都認(rèn)為固體基本培養(yǎng)基與液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基的相組合下的單瓶結(jié)薯數(shù)和大薯數(shù)遠(yuǎn)大于固體基本培養(yǎng)基與固體誘導(dǎo)培養(yǎng)基相組合的。不加瓊脂的液體培養(yǎng)基少了瓊脂和熬化瓊脂所帶來的成本，又間接地增加了試管薯產(chǎn)量，如能改進(jìn)設(shè)備和技術(shù)來降低污染和工作量，液體培養(yǎng)基替代固體培養(yǎng)基將大有可為。

1.1.4 外源激素及其他誘導(dǎo)物。培養(yǎng)基中加外源激素能提早結(jié)薯時(shí)間，增加結(jié)薯量，抵消不適宜溫度和光照的不良影響。金福順等［8］研究表明，不含激素的誘導(dǎo)培養(yǎng)基結(jié)薯率只有24%。就單一激素而言，IAA不能誘導(dǎo)試管薯［14］，6-BA適宜的濃度為2～6 mg/L。歐建龍等［1］在固體和液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基中添加不同濃度6-BA，均以4 mg/L綜合表現(xiàn)好。孫慧生等［15］以MS+5 mg/L 6-BA液體培養(yǎng)基誘導(dǎo)，無論黑暗還是8 h/d光照下效果均優(yōu)于無6-BA及含500 mg/L CCC。王肖云等［6］在MS+10%的固體培養(yǎng)基上單獨(dú)加6-BA、KT或者ZT，濃度分別為2、5、1 mg/L的較好。

在6-BA和CCC單獨(dú)使用和配合使用的效果研究方面，沈清景等［12］研究表明100 mg/L CCC與500 mg/L CCC+5 mg/L 6-BA的效果基本相同，都優(yōu)于5 mg/L 6-BA和無任何激素的，無激素的反而比5 mg/L 6-BA的稍好。楊羽宏等［16］以含MS+0.6%瓊脂+8%蔗糖作培養(yǎng)基誘導(dǎo)試管薯，添加5 mg/L 6-BA的優(yōu)于添加500 ml/LCCC的，也優(yōu)于無任何激素的，而添加500 mg/L CCC+5 mg/L 6-BA的最差。香豆素對(duì)馬鈴薯塊莖有誘導(dǎo)作用，使用濃度為10～30 mg/L，也有研究表明60 ml/L香豆素對(duì)試管薯數(shù)量增加有利，30 mg/L對(duì)提高大薯率有效［5］，以30 mg/L加于固體誘導(dǎo)培養(yǎng)基中有效，加于液體培養(yǎng)基中反而減產(chǎn)［3］。金福順等［8］在培養(yǎng)基中加5 mg/L 6-BA+25 mg/L香豆素的效果與只加5 mg/L 6-BA的效果接近，都比單獨(dú)使用香豆素或CCC的好。0.5 mmol/L的水楊酸對(duì)塊莖數(shù)量增加有顯著作用，當(dāng)其與10% ～12%的蔗糖相配合時(shí)，極大地增加了微型薯數(shù)量［7］。0.1% ～0.2%活性炭對(duì)試管薯形成和生長有利［17］。

1.2 外部環(huán)境條件

1.2.1 溫度。馬鈴薯塊莖形成的最適溫度為15.6～18.3℃，比試管苗生長的適宜溫度低5℃左右。劉尚前等［18］、帥正彬等［10］、馬偉清等［19］先后對(duì)(19 ±1)℃恒定低溫、(25 ±1)℃恒定高溫、白天(25±1)℃和夜間(19±1)℃的室溫變溫對(duì)試管薯的影響研究，都認(rèn)為白天(25±1)℃、夜間(19±1)℃的室溫變溫以及(19±1)℃恒定低溫的結(jié)薯率或大粒薯率都高于高溫恒溫。沈清景等［12］研究表明，(19±1)℃恒定低溫比(25±1)℃恒定高溫下的每瓶薯粒數(shù)多3.3粒。在生產(chǎn)中將試管苗繁殖培養(yǎng)與試管薯誘導(dǎo)安排在各自適宜的季節(jié)，利用有利的自然室溫生長和結(jié)薯，省去人工調(diào)節(jié)溫度費(fèi)用，降低成本。

1.2.2 光照。光照時(shí)間和光照強(qiáng)度既影響試管薯產(chǎn)量，也影響試管薯的休眠期，其中以光照時(shí)間對(duì)試管薯產(chǎn)量的影響最大。鄂薯5號(hào)在全暗下結(jié)薯率為92%，自然光照和散射光下為24% ～26%［1］。隴薯3號(hào)在含6 mg/L 6-BA的誘導(dǎo)配養(yǎng)基上全暗誘導(dǎo)比8 h/d短光照誘導(dǎo)的結(jié)薯早12.3 d，結(jié)薯率多43.7%［5］。魯馬鈴薯1號(hào)全黑暗誘導(dǎo)比短日照下結(jié)薯數(shù)增加30.7%［15］。在液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基中及19℃溫度下，克新3號(hào)試管苗進(jìn)行全暗誘導(dǎo)的開始結(jié)薯時(shí)期為5 d，單瓶結(jié)薯數(shù)為7.4粒，大薯率為85.4%，而長日照處理下3項(xiàng)指標(biāo)分別是30 d、1.2 粒、35.2%［12］，可見全暗、低溫十分有利于試管薯誘導(dǎo)。黑暗誘導(dǎo)以苗齡較大者好，具有5～7片葉最好。即使在自然光和室溫變溫下，也應(yīng)以苗齡較大的作為誘導(dǎo)材料［18］。研究表明，短日照、低溫也有利于試管薯形成。龍維彪等［20］以米拉為材料在MS+5 mg/L 6-BA+8%蔗糖培養(yǎng)基上進(jìn)行光照影響試驗(yàn)，結(jié)果表明，結(jié)薯率和單瓶薯重按4 h/d、0 h/d、8 h/d、12 h/d 的順序依次降低。張志軍等［9］研究表明克新1號(hào)暗培養(yǎng)好，而荷蘭無花8 h/d光照培養(yǎng)好。史俊等［4］在含NAA的液體誘導(dǎo)培養(yǎng)基和25℃下以全暗、8 h/d、全光照誘導(dǎo)費(fèi)烏瑞它、夏波蒂、克新1號(hào)，它們在8 h/d光照下結(jié)薯率和大薯率都最高，全暗下結(jié)薯率也較好，24 h/d全光照下結(jié)薯率小得多，全暗下大薯率最低。馬偉清等［19］將費(fèi)烏瑞它、大西洋、克新1號(hào)試管苗接于含糖6%的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上用不同光照時(shí)間和光照強(qiáng)度處理28 d，然后全暗培養(yǎng)28 d后統(tǒng)計(jì)，它們分別在16 h/d、8 h/d、12 h/d的光照時(shí)間處理下大薯數(shù)量最高，費(fèi)烏瑞它和克新1號(hào)在光照度強(qiáng)的處理下大薯多，大西洋相反。呂長文等［21］在MS+2 mg/L 6-BA+l mg/L NAA+10 mg/L B9+10%蔗糖培養(yǎng)基上誘導(dǎo)米拉，12 h/d、16 h/d光照下的產(chǎn)量都高。薯塊一旦形成后，在長日照下生長快，淀粉積累多，質(zhì)量好，所以將暗培和光照培養(yǎng)相結(jié)合，先暗培促使結(jié)薯然后見光促進(jìn)其生長和物質(zhì)積累，或者先讓試管苗見光生根后再暗培誘導(dǎo)，結(jié)薯后再光照下培養(yǎng)，都取得了較好的效果。全暗誘導(dǎo)的試管薯有明顯休眠期，短光照誘導(dǎo)的發(fā)芽率高［10，20］。

2 試管薯生產(chǎn)成本分析

2.1 試管苗直接結(jié)薯的成本 MS+3%蔗糖+0.7%瓊脂培養(yǎng)基上生長的試管苗在秋冬室內(nèi)低溫和短日照下也結(jié)薯，平均每瓶結(jié)薯8.1粒，直徑大于0.5 cm的大薯4.6粒，現(xiàn)以這個(gè)結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行成本核算。為了降低成本，用食用白砂糖代替分析純蔗糖，用自來水代蒸餾水，用2元/只的果醬瓶代替三角瓶，把試管薯生產(chǎn)季節(jié)安排在秋季，省去空調(diào)、暖氣等費(fèi)用。假設(shè)年計(jì)劃生產(chǎn)10萬粒直徑大于5 mm的大薯，試管苗污染率以5%計(jì)算，則共需要培養(yǎng)22 884瓶試管苗，每瓶裝30 ml培養(yǎng)基，要配制687.2 L培養(yǎng)基，每L培養(yǎng)基成本2.45元，687.2 L培養(yǎng)基的成本為1 684元。電子分析天平、高壓鍋、超凈工作臺(tái)、冰箱、電磁爐、培養(yǎng)架等儀器設(shè)備的年折舊費(fèi)用為5 200元。培養(yǎng)瓶、燒杯、量筒、燈管等低值易耗品年損耗按10%計(jì)，年損耗費(fèi)用為4 300元。乙醇、甲醛等藥品年消耗費(fèi)用800元。高壓鍋等用電器的年用電量1 360 kW時(shí)，總電費(fèi)680元。培養(yǎng)基配制、分裝、滅菌需一名技術(shù)工80個(gè)工作日，接種需要一名技術(shù)工105個(gè)工作日，洗滌、搬運(yùn)要一名普通工人20個(gè)工作日，技術(shù)工和普通工的日工資分別按150元、80元計(jì)，總?cè)斯こ杀緸?9 350元。以上各項(xiàng)成本費(fèi)用合計(jì)42 014元，試管苗繁殖系數(shù)為6，則試管苗成本7 003元，總成本為49 017元，平均每粒大薯的成本為0.49 元。

2.2 誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)結(jié)薯的成本 將苗齡較大的試管苗接入固體或液體(含蛭石)誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)試管薯，除培養(yǎng)基外其他費(fèi)用與上述相同。當(dāng)1 L誘導(dǎo)培養(yǎng)基含1MS、2MS、80 g白砂糖、8 g瓊脂、30 ml蛭石、100 mg矮壯素時(shí)，成本分別是0.26 元、0.52 元、0.96 元、1.82 元、0.67 元、0.08 元。其他成分如外源激素、活性炭等用量少或價(jià)格低廉，不影響成本。經(jīng)粗略估算，此種方法的平均成本為(0.49±0.01)元/粒。

采用固+蛭石、液+液、固+液雙層培養(yǎng)，需要在原基本培養(yǎng)基中加誘導(dǎo)液或者蛭石，或者將液體淺層靜置培養(yǎng)的試管苗重新接入誘導(dǎo)培養(yǎng)基中結(jié)薯，這些工作所造成的人工費(fèi)、電費(fèi)、乙醇等藥品消耗費(fèi)約為試管苗直接結(jié)薯的同類費(fèi)用成本的1/2。所以，試管苗培養(yǎng)和試管薯誘導(dǎo)分步進(jìn)行的試管薯產(chǎn)量高，但成本也很高。以固+液雙層培養(yǎng)法同樣培養(yǎng)22 884瓶試管薯為例，固體基本培養(yǎng)基(30 ml/瓶)培養(yǎng)試管苗的總成本為49 017元，培養(yǎng)一段時(shí)期后加入MS+8%蔗糖的誘導(dǎo)液20 ml/瓶，誘導(dǎo)液成本為559元，人工工資、電費(fèi)、乙醇等費(fèi)用共15 415元，誘導(dǎo)期間污染仍按5%計(jì)，從試管苗培養(yǎng)到試管薯誘導(dǎo)的總成本為68 412元，只有當(dāng)每瓶大于5 mm的薯超過6粒，才比試管苗直接結(jié)薯有利可圖?？偝杀局杏?4 025元為人工工資，這既體現(xiàn)了勞動(dòng)創(chuàng)造價(jià)值，也極大地提高了成本。

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