脫毒馬鈴薯試管苗生長的影響因素及壯苗措施

李彥軍，滕巍，耿偉，馬燕

（吉林省蔬菜花卉科學(xué)研究院，吉林長春 130033）

馬鈴薯是無性繁殖作物，在種植過程中，病毒可通過種薯無性多代繁殖逐年累積，從而導(dǎo)致種薯退化[1]。馬鈴薯脫毒及種薯生產(chǎn)體系的建立能從根本上解決馬鈴薯種薯退化問題，而脫毒試管苗的生產(chǎn)快繁是整個體系中極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。脫毒馬鈴薯的出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期都早，使馬鈴薯塊莖早膨大、膨大時間長，給予了馬鈴薯足夠的生長發(fā)育時間，且脫毒種薯沒有病毒，也沒有真菌和細(xì)菌性病害以及各種生理性病害，塊莖健康性狀良好，具有較強的增產(chǎn)潛力[2]。

近年來由于馬鈴薯脫毒種薯的推廣和應(yīng)用，脫毒試管苗的生產(chǎn)應(yīng)用越來越廣泛。但在生產(chǎn)中存在許多問題，如生長細(xì)弱、莖葉嫩黃、生根較少等，因此進行馬鈴薯脫毒試管苗促壯研究，培育健壯、優(yōu)質(zhì)脫毒試管苗顯得尤為重要[3-4]。馬鈴薯脫毒苗的壯苗培養(yǎng)是制約脫毒種薯生產(chǎn)的關(guān)健環(huán)節(jié)，要實現(xiàn)脫毒苗的工廠化生產(chǎn)，必須了解抑制馬鈴薯脫毒苗壯苗培養(yǎng)的因素，并采取針對性措施加以克服[5]。已有學(xué)者在馬鈴薯試管苗壯苗培養(yǎng)上做了大量的研究工作，如采用不同的措施促使馬鈴薯試管苗植株矮壯、莖桿變粗、葉片濃綠、根系發(fā)達等[2,4]。本文對影響脫毒試管苗生長的因素進行了探討，旨在為脫毒馬鈴薯的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供依據(jù)。

1 影響脫毒試管苗生長的因素

1.1 培養(yǎng)基

1.1.1 基礎(chǔ)培養(yǎng)基

培養(yǎng)基是馬鈴薯脫毒試管苗培養(yǎng)的基礎(chǔ)，科學(xué)合理的培養(yǎng)基組分能夠加快馬鈴薯試管苗的繁育速度，促進馬鈴薯脫毒小薯的生產(chǎn)。馬鈴薯組培苗培養(yǎng)中通常使用MS+瓊脂的培養(yǎng)基。MS 是由Murashige 和Skoog 于1962年為煙草細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)計的，以其名字命名，其特點是無機鹽和離子濃度較高，是較穩(wěn)定的離子平衡溶液。它的硝酸鹽含量高，養(yǎng)分的數(shù)量和比例合適，能滿足植物細(xì)胞的營養(yǎng)和生理需要，因而適用范圍比較廣。然而，采用瓊脂培養(yǎng)基大批量生產(chǎn)試管苗成本較高，且市售瓊脂質(zhì)量不穩(wěn)定，影響了試管苗的繁殖效果，使其容易出現(xiàn)試管苗生長過旺、苗莖徑細(xì)小、節(jié)間長、葉小、“燒尖”及須根較多等現(xiàn)象，這不僅影響了脫毒苗接種、移栽的工作效率，更降低了脫毒苗的繁殖系數(shù)及移栽成活率。常立國等[4]以馬鈴薯大西洋脫毒試管弱苗為外植體，進行壯苗和生根培養(yǎng)，以探明適宜的壯苗和生根培養(yǎng)基成分。結(jié)果表明，2MS 和3MS 培養(yǎng)基對馬鈴薯試管苗壯苗培養(yǎng)起到了明顯的促進作用；3MS 壯苗效果最好，所得試管苗株高較低，莖稈粗壯，葉片多，葉面積大，葉片厚。為降低生產(chǎn)成本又不影響壯苗培養(yǎng)，有研究者嘗試用卡拉膠、魔芋精粉、普通棉花等制作馬鈴薯培養(yǎng)基，發(fā)現(xiàn)這類方法，雖然能有效降低生產(chǎn)成本，但由于在應(yīng)用過程中，用量不易控制，質(zhì)量參差不齊，推廣應(yīng)用較少。也有學(xué)者采用液體培養(yǎng)基，其在促進生根方面起到了一定的作用[3]。

1.1.2 培養(yǎng)基成分

培養(yǎng)基中的蔗糖、水分及氮素等成分組成均會影響脫毒苗的生長，這方面有不少學(xué)者做了研究。如李潤等[5]采用不同水質(zhì)培養(yǎng)基，對不同馬鈴薯品種試管苗進行裂區(qū)設(shè)計試驗，研究了不同水質(zhì)配制培養(yǎng)基對試管苗生長的影響，結(jié)果表明，不同水質(zhì)培養(yǎng)基對葉片數(shù)的影響顯著，對其他農(nóng)藝性狀的影響均不顯著，所以在生產(chǎn)過程中可用自來水代替蒸餾水，從而降低生產(chǎn)成本。李云海等[6]用BY-14 和ZH 2 個馬鈴薯品種（系）的脫毒試管苗為材料，以MS 培養(yǎng)基添加0.2 mg/L 6-BA 和1.0 mg/L NAA 為基本培養(yǎng)基，研究了蔗糖含量對馬鈴薯試管苗生長的影響。結(jié)果表明，在有生長素存在的條件下，調(diào)整蔗糖的用量為20～40 g/L（用量差異與品種不同有關(guān)）時，其壯苗效果很好，主要表現(xiàn)在促進根系發(fā)育、增加莖葉干物質(zhì)的含量，促進試管苗組織老化，以及提高了移栽抗逆性等方面。辛海波[7]通過試驗比較發(fā)現(xiàn)，氮素營養(yǎng)的不同形態(tài)和配比對馬鈴薯試管苗的生長影響巨大，培養(yǎng)基中單以銨態(tài)氮或尿素作氮源不利于幼苗生長，將MS 培養(yǎng)基中氮源改為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮并按一定比例進行配比，可使馬鈴薯試管苗生長量（鮮質(zhì)量）提高78%，葉片大?。ㄩL度）增加16.9%，是一種非常有效的馬鈴薯試管苗專用培養(yǎng)基。趙海紅等[8]以添加胡蘿卜汁、馬鈴薯汁和活性炭的培養(yǎng)基對11 個馬鈴薯品種進行增殖培養(yǎng)，比較了不同附加物對馬鈴薯脫毒試管苗增殖的影響。結(jié)果表明，在培養(yǎng)基中添加上述附加物對馬鈴薯脫毒試管苗增殖壯苗均有明顯的促進作用，胡蘿卜汁對馬鈴薯脫毒試管苗增殖壯苗效果顯著，其次分別為馬鈴薯汁和活性炭，在株高、葉片數(shù)和根數(shù)方面，胡蘿卜汁處理顯著高于其它處理，在根數(shù)方面，胡蘿卜汁與活性炭處理無顯著差異。

1.2 試管苗本身特點

進行莖尖培養(yǎng)的品種材料必須是健康的，不同植物試管苗通過不同程序、不同培養(yǎng)基、不同繼代次數(shù)及不同發(fā)生方式而來，它能否成活及能否從異養(yǎng)變?yōu)樽责B(yǎng)，取決于試管苗本身的特點。凡生活力強、小苗健壯、有較發(fā)達根系的易于移栽和成活；反之，倍性混亂和單倍體小苗、生長不良小苗、弱苗、老化苗、發(fā)黃苗及玻璃化苗，則不易移栽或移栽成活率很低。因此若馬鈴薯帶有類病毒，必須立即將其淘汰。

1.3 光照條件

扦插后的光照條件是試管苗成活的關(guān)鍵，生根前扦插苗最怕光，應(yīng)注意遮陰。李潤等[9]研究光照強度對兩種馬鈴薯品種組培苗各農(nóng)藝性狀的影響。結(jié)果表明，14 h/d光照、強度為2 000 lx 是馬鈴薯脫毒試管苗生長的最優(yōu)光照條件，其次為自然光條件。辛國斌等[10]研究得出，在馬鈴薯試管苗培養(yǎng)時，強光照（6 000 lx）能促進試管苗的生長。曹君邁等[11]研究得出，馬鈴薯脫毒試管苗在生長過程中受營養(yǎng)、水分、光照條件等諸多因素的影響。光照不當(dāng)會導(dǎo)致玻璃化試管苗的出現(xiàn)，輕則無法擴繁，重則造成資源的浪費和損失。

1.4 外源激素

在馬鈴薯試管苗的生長過程中通常加入外源激素以促進試管苗的生長[10]。通常來說，植物生長素（NAA）對試管苗根部作用明顯；6-芐基腺嘌呤（6-BA）對試管苗莖葉作用明顯；2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）對試管苗株高有顯著促進作用；激動素（KT）單獨使用對試管苗有較強的抑制作用[6]。有學(xué)者分析得出，0.2～0.4 mg/L 多效唑能有效提高移栽莖段壯實程度和移栽成活率，而0.6～0.8 mg/L多效唑能有效延長試管苗保存時間[3]。

事實上，有很多學(xué)者研究得出，培養(yǎng)基、外源激素等綜合作用因素能提高馬鈴薯試管苗的成活率，增強健壯性。黃修梅等[12]以改良1/2 MS 為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，在馬鈴薯脫毒試管苗組培快繁不同階段加入不同劑量的植物生長延緩劑B9，配合較低溫度和強光條件培養(yǎng)，能夠顯著改變試管苗的生理指標(biāo)。秦廷豪等[13]通過試驗表明，在23 ℃和2 200 lx 以上光照下，馬鈴薯快繁階段添加4～8 mg/L的B9，能有效促進脫毒試管苗莖徑、有效莖節(jié)數(shù)及根數(shù)的增加，并且葉片增厚、葉色濃綠，繼代周期減到14～18 d，在脫毒苗移栽前的培養(yǎng)基內(nèi)加入10～15 mg/L 的B9，21 ℃和3 000 lx 下培養(yǎng)，脫毒試管苗的莖變得更粗壯、節(jié)間較短、莖木質(zhì)化程度更高，移栽成活率達97%以上。

2 壯苗措施

試管苗扦插是生產(chǎn)馬鈴薯脫毒小薯的有效方法，但在實際生產(chǎn)中，由于技術(shù)不過關(guān)，造成成活率很低，導(dǎo)致大量死苗，增加了脫毒小薯的生產(chǎn)成本，影響其推廣應(yīng)用。

2.1 選擇合適的基質(zhì)

馬鈴薯脫毒苗無土基質(zhì)栽培對基質(zhì)的要求不嚴(yán)，用蛭石、珍珠巖、棉籽皮、鋸末、灰渣、森林土等均可，但必須對材料進行高溫消毒，如無條件進行高溫消毒，也可在扦插前20 d 左右用福爾馬林100 倍液7～10 kg/m2進行消毒。為了保證基質(zhì)的疏松和通氣性，生產(chǎn)中常采用蛭石或蛭石的混合物。

2.2 培養(yǎng)基的制備

試管苗健壯生長的關(guān)鍵是使用適宜的培養(yǎng)基，能夠低成本、高效率地進行試管苗的繼代繁殖和壯苗培養(yǎng)，培養(yǎng)出根系發(fā)達、莖稈粗壯、葉色濃綠的試管苗，保證較高的生物量和干物質(zhì)含量，才有可能獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯。事實上，培養(yǎng)基的生產(chǎn)能力受培養(yǎng)方式、碳源及其他生長調(diào)節(jié)劑的綜合影響，其中以碳源影響最大。

2.2.1 選擇蔗糖作為碳源

在馬鈴薯試管苗的組織培養(yǎng)快繁中，蔗糖不僅是較常用的碳源，而且它對調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透勢也具有重要作用。蔗糖濃度能顯著影響馬鈴薯試管苗離體培養(yǎng)根系的生長和地上部形態(tài)的建成，無蔗糖培養(yǎng)中馬鈴薯試管苗根系的生長和發(fā)育受阻，而高濃度的蔗糖培養(yǎng)能顯著抑制馬鈴薯試管苗植株的生長和側(cè)枝的萌發(fā)，同時促進根系的發(fā)育。室溫培養(yǎng)條件下，20～30 g/L（用量差異與品種不同有關(guān)）的蔗糖培養(yǎng)是馬鈴薯試管苗離體培養(yǎng)的最佳濃度，能使植株生長健壯，根系發(fā)達，移栽抗逆性增強。

2.2.2 使用細(xì)胞分裂素處理

細(xì)胞分裂素能促進馬鈴薯試管苗的發(fā)育，根據(jù)前人經(jīng)驗得出細(xì)胞分裂素中以芐氨基腺嘌呤（BA）效果最顯著，這是因為BA 能促進細(xì)胞分裂和擴展，解除植物體內(nèi)源生長素等對腋芽的抑制，刺激某些酶的活性，改變植物體的生理代謝活動，使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易于向細(xì)胞分裂素所在部位運輸[9]。因此，扦插過程中可用BA（15～30 mg/kg）+維生素B9（1～10 mg/kg）等植物生長調(diào)節(jié)劑溶液處理扦插莖段，可使每個腋芽快速萌發(fā)并生根、成苗，既可促進生根，又可控制前期徒長，大大降低了成本，提高了效率。

2.2.3 選擇適宜的培養(yǎng)方式

固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基均可用于馬鈴薯試管苗的培養(yǎng)，生產(chǎn)上多選擇營養(yǎng)液培養(yǎng)試管苗，如MS 液體培養(yǎng)基。具體選擇哪種培養(yǎng)方式，一方面取決于成本，另一方面則取決于生長需求。相比于固體培養(yǎng)，液體培養(yǎng)的試管苗愈傷組織形成早、生長快，根系發(fā)達，莖粗壯，生長速度快，而且成本較低，常用于試管苗的復(fù)壯。

多年實踐經(jīng)驗表明，液體培養(yǎng)更有利于植株吸收營養(yǎng)，植株生長速度快，成苗早，這對于短期內(nèi)快速繁殖和壯苗是非常重要的。據(jù)推算，液體培養(yǎng)能比MS 固體培養(yǎng)降低成本50%以上[10]；而且以2 倍MS 液體培養(yǎng)處理的試管苗生長茁壯、葉色濃綠，加速了干物質(zhì)累積，使繼代培養(yǎng)周期從3～4 周縮短為2～3 周。

2.3 調(diào)控好外界環(huán)境

形成馬鈴薯產(chǎn)量的干物質(zhì)中，占總干質(zhì)量90%～95%的有機物是從光合作用中得到的，因此光照與馬鈴薯植株長勢及產(chǎn)量密切相關(guān)。在實際生產(chǎn)中，通常由于環(huán)境條件或技術(shù)措施控制不當(dāng)，使大批脫毒試管苗死亡，而影響扦插苗成活的關(guān)鍵是環(huán)境條件和技術(shù)措施是否合適。扦插后的環(huán)境條件是試管苗成活的關(guān)鍵，直接扦插不適應(yīng)外界環(huán)境，易失水，不易成活，因此在扦插前應(yīng)打開瓶口，煉苗4～5 d。生根前扦插苗最怕光，應(yīng)注意遮陰，空氣濕度保持在95%～100%。扦插初期小棚不放風(fēng)，過7～10 d 后即可生根，成活后，逐漸增加光照強度，加強營養(yǎng)，促進苗壯。

3 小結(jié)

有關(guān)試管苗誘導(dǎo)培養(yǎng)基研究報道較多，大多是在MS 基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加其他物質(zhì)，包括有機物、生長素、細(xì)胞分裂素等，如蔗糖、葡萄糖、BA 等，單獨或結(jié)合使用。在一定程度上導(dǎo)致試管苗的生產(chǎn)誘導(dǎo)培養(yǎng)基的重復(fù)性研究較多，系統(tǒng)性不足。而且由于外源激素種類較多，目前尚無標(biāo)準(zhǔn)界定，更沒有考慮這些物質(zhì)對馬鈴薯的安全性，因此仍未形成統(tǒng)一和形成共識的誘導(dǎo)培養(yǎng)基。