摘要:为建立一种高质高效和低成本的马铃薯脱毒试管苗快繁技术,试验主要以“中薯1号”脱毒试管苗为材料,对其快繁技术中培养基和光温条件进行研究。结果表明:在5种培养基中,MS和1/2MS是较优的快繁培养基,试管苗生长快,生长势好。在4种不同光温条件中,高温强光(T3)是最好的快繁条件,而自然光温下阳面房问(T2)可充分利用自然光温,且试管苗生长正常,具有节约能源和低耗的特点。MS、1/2MS与T2 、T3的组合中,MS/T3植株生长最旺盛,但所有4个组合间各项生长指标差异均不显著,而1/2MS/T2可充分利用自然光温条件,节省药品,极大节约生产成本,是一种较好的选择。
关键词:脱毒马铃薯;培养基;培养条件;快繁
0 引言
中国是马铃薯生产和消费大国,但在生产上存在着单产低和品质差的问题,造成这一局面的一个重要原因是马铃薯病毒和类病毒病的危害。而马铃薯脱毒种苗和种薯的应用,能有效地克服它们的危害,提高马铃薯产量和改善品质,已表现出巨大的经济社会效益。
高效、快速和低耗的快繁技术是脱毒马铃薯生产的基础,而快繁技术在工厂化和大量生产上还存在各种各样的问题,如成本、效率等,因此进一步优化和分析马铃薯脱毒苗的快繁技术非常必要。在此过程中,培养基是试管苗生长的“土壤”,而不同类型的培养基对试管苗快繁有较大的影响,其质量的好坏关系到试管苗能否健康生长。杨萍等报道采用一种新型培养基培养马铃薯脱毒试管苗,发现小苗的可利用节间多,提高了快繁效率。谭体琼等 研究表明,培养基中可减少琼脂含量,而1/2MS与MS培养基中的试管苗差异不大。苏跃等 研究发现,低廉的卡拉胶可替代琼脂配制培养基。这些措施均可有效地降低生产成本。此外,可通过人工调控温度、光照、水分和营养等条件的优化,在开放条件下的室内快繁马铃薯脱毒试管苗 。如王英等研究了不同的水源和碳源对脱毒马铃薯试管苗的快繁和生长的影响。曹君迈等研究表明2500—5000 lx光照强度能有效促进马铃薯脱毒试管苗生长。
本试验主要通过分析不同培养基和光温条件对脱毒马铃薯试管苗快繁和生长的影响,探索高质高效低成本的马铃薯脱毒试管苗生产技术,为工厂化繁殖优良种苗提供理论和技术支持。
1材料与方法
1.1试验时间、地点
研究试验于2010年4—6月在大连工业大学生物工程学院发酵工程重点实验室大楼内进行。
1.2试验材料
供试材料为辽宁省主栽马铃薯品种“中薯1号”的脱毒试管苗,由大连工业大学生物工程学院提供。
1.3试验方法
1.3.1试验设计 选择生长较为一致的脱毒试管苗在同一天进行转接,用剪刀剪取大小一致1叶1芽的茎段,用镊子将其轻轻插入培养基内,每瓶(100 mL三角瓶)1段,每处理接5瓶,3次重复。
(1)不同培养基的处理。在其他培养条件一致的情况下,分别设置MS、1/2MS、1/4MS、B5和1/2B5等不同处理,比较脱毒小苗在5种培养基中的生长和快繁差异。
(2)不同光温条件的处理。在其他培养条件一致的情况下,分别设置自然光温条件下实验室内阴面房间(T1 )和阳面房间(T2)、高温强光光照培养箱(昼(25士1) 、夜(23土1)℃、光照14 h、光强4000 lx,T3 )和低温弱光培养箱(昼(22士1)℃、夜(20士1) ℃、光照12 h光强、2000 lx,T4 )共4种不同光温处理。
试验期问,每天上午11点左右对不同光向房间记录1次室温,在整个试验处理期间(2010年4月1日一5月30日),T1的室内温度大约在15-24 ℃,平均在18.5℃左右,培养自然光照较弱。T2则为17-26 ℃和21℃左右,光照较充分。
(3)培养基和光温条件2个因素的处理。根据1.3.1(1)和1.3.1(2)的试验结果,选取较好的2种培养基和2种光温条件,组合成4组试验条件,从中筛选出最优的培养基和光温组合。
1.3.2培养和观察 记录每5天观察1次试管苗的生长状况和质量。21天时,对试管苗的几种重要的形态指标进行统计调查,主要包括株高、叶片数、茎粗、生根数、平均根长、有效节数和鲜质量增加量等性状,每1处理统计4瓶,取其平均值为性状值。应用SAS分析软件进行方差分析,分析不同处理和组合的试管苗生长差异。
2结果与分析
2.1不同培养基对试管苗生长的影响
脱毒种苗的生产成本和繁殖效率均取决于试管苗的生长速度和繁殖系数。其中,小苗的株高和节数反映了其生长的快慢,株高越高和有效节数越多则繁殖系数越大。而叶片数越多、根系越发达则表明试管苗的质量越好,扩繁速度也就越快。
由表1(略)可看出,在5种不同培养基中,MS培养基中植株生长健壮,叶色浓绿,生长势最强。在相同时间内,叶片和株高增长速度最快,分别可达12.67片和5.17 cm。根系最发达,生根数最多和根长最大,分别为13.43条和2.45 cm。鲜质量增加最多,为2.82 g。有效节数最多,为6.5节,表明繁殖系数最高。在1/2MS培养基上植株较健壮,叶色淡绿,生长势中强。其相应的形态指标分别为11.08片、5.09 cm、12.67条、2.34 cm、2.54 g和6.2节,均比MS小,但它们各性状问差异不显著。表明1/2MS不仅能降低培养基药品成本节省资金,又能保证试管苗正常生长,可用于马铃薯试管苗培养。
其他3种培养基与上述2种培养基比较,各种指标均要小,生长势较弱,大多数性状差异达到显著水平。此外,观察结果发现它们的植株叶片叶色泛黄,表现为营养不良和呈不健康状态,影响其光合作用效率和鲜重的增加,进而影响小苗的健壮和生长。在1/4MS培养基上小苗还有落叶现象发生。它们均不适合作马铃薯试管苗快繁培养基。
2.2不同光温条件的影响
由表2(略)结果可看出,高温强光(T3 )处理的小苗植株生长最迅速,各项指标是4种处理中最好的。叶片、株高、生根数、根长、鲜质量增加量和有效节数分别为10.17片、6.33 cm、12.33条、2.36 cm、2.45 g和7.0节。而阳面房间自然光温(T 2)和低温弱光(T4 )处理的生长情况相似,各种指标与T3差异不大,大多数未达显著性水平。T 1处理的脱毒马铃薯植株生长缓慢,生长势较弱。
结果表明,光温条件对脱毒马铃薯快繁有较大影响,较长光照和较高温度能促进生长和获得健壮的小苗,有利于提高试管苗的繁殖系数。虽然]r3处理是最适合脱毒马铃薯快繁,而从成本和简便的角度分析,T2处理也是较好选择,因为它可充分利用自然光温,具有明显的低成本特点。
2.3培养基和光温条件的组合试验
依据上述试验结果,选择MS和1/2MS培养基与T2 、T3培养条件组合成4组处理,分别培养小苗。在4组试验中,MS/T3植株生长最旺盛,枝繁叶茂,根系发达,是最好的组合。而其余3种组合的生长情况相似,且所有4个组合问的各项指标差异均不显著。
在生产实践中,根据情况选择任何一种组合,但可优先选择1/2MS/T2组合,因为它不仅充分利用了自然光温条件,而且还降低培养基药品成本,极大地节省了资金和能源,还能保证小苗的正常生长,表现出十分好的生产应用价值。
3结论
(1)MS和1/2MS是马铃薯试管苗快繁的较优培养基,它们均能保证小苗的正常生长,而1/2MS可减少用药量,大大地节约生产成本。
(2)高温强光(T3)最适合脱毒马铃薯的快速繁殖,但室内阳面(T2)处理可充分利用自然光温,保证小苗正常生长,进行工厂化扩繁和生产,它具有节约能源的特点。
(3)虽然MS和高温强光组合下植株生长最旺盛,效果最好,但MS/室内阳面则会充分利用自然光温条件,可进一步节约生产成本,是一种较好的培养条件选择。
4讨论
MS固体培养基有较高的无机盐浓度,特别是硝酸盐、钾和铵,这对保证马铃薯小苗生长所需的矿质营养十分有利。而B5培养基的主要特点是含有较低的铵,不同的植物在B5培养基的情况会有所不同。本研究表明,MS较B5培养基更有利于马铃薯试管苗的生长。1/2MS既能降低培养基药品成本、节省资金,又能保证试管苗生长比较正常,可很好地用于马铃薯试管苗培养㈣。
马铃薯是喜光和需温作物,在生长期间日照时间长、光照强度大,有利于光合作用,而温度高将有利于其旺盛生长 。有研究表明,试管苗放置在日光温室内或者散射太阳自然光照下培养,其生长情况反而优于人工光照,表现为自然光培养试管苗株高显著降低、茎粗增加,有利于培养壮苗而避免出现纤细苗;单株有效节数显著增加;单株鲜重显著增加;移栽后比人工光照培养的试管苗成活率高 。本研究也表明,生产上可充分利用自然光温条件进行试管苗工厂化扩繁,它具有高效和低成本的特点。
将培养基和光温条件综合在一起,更可大大降低成本,提高工作效率,在生产实践中将有更高的实用价值。
基金项目:辽宁省教育厅科学技术研究项目“马铃薯脱毒苗培养、种薯诱导和检测技术研究”(2009S011);大连市科学技术基金项目“脱毒马铃薯的培养和检测技术研究”(2010J21DW015)。