光照時間對寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗瓶內(nèi)誘導(dǎo)小種薯的影響

林佳，楊國榮，嚴(yán)柯雯，謝玲，徐靜霞，顧碧婷，劉宏中，譚曉菁，王芳，魯宇文，嚴(yán)成其，，張志樣*

(1.寧波市惠貞書院，浙江 寧波 315100；2.寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 寧波 315100；3.農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全危害因子與風(fēng)險防控國家重點實驗室，浙江 寧波 315100)

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、玉米、小麥的第四大糧食作物，廣泛分布于世界各地。在馬鈴薯生產(chǎn)過程中遭受病毒侵染會造成種性退化，嚴(yán)重則會導(dǎo)致其減產(chǎn)50%以上[1]。采用馬鈴薯莖尖脫毒苗快繁生產(chǎn)小種薯是解決馬鈴薯病毒侵染造成品種退化問題的最好途徑，該方法同時可以提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。試管薯是馬鈴薯試管苗在培養(yǎng)瓶內(nèi)合適條件下從腋芽中誘導(dǎo)產(chǎn)生的2～10 mm小種薯，具有重量輕，體積小，易儲存，繁殖快，不受季節(jié)限制，栽培成活率高等突出優(yōu)點[2]，本文通過改變培養(yǎng)基形態(tài)及激素含量，探究二者對脫毒馬鈴薯試管苗生長狀況的影響，進一步實驗改變寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗瓶內(nèi)誘導(dǎo)小種薯的光照強度和光照時間來研究其對成薯個數(shù)、薯塊重量、大薯率、最大薯重、薯塊直徑的影響，該實驗為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗來源于寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，在超凈工作臺用剪刀剪下2 cm馬鈴薯試管苗并分別接種在固體和液體(無瓊脂帶濾紙)培養(yǎng)基上。

1.2 培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件

以MS為基本培養(yǎng)基，添加蔗糖207 g·L-1、麥芽糖107 g·L-1、瓊脂7 g·L-1，調(diào)至pH 5.6～5.8，于121 ℃高溫滅菌30 min。外植體接種在溫度(25±2)℃，光照強度為2 000 lx的培養(yǎng)基中，脫毒馬鈴薯試管苗光照時間在0～24 h。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯試管苗的培育

當(dāng)誘導(dǎo)出的馬鈴薯試管苗生長到5～6 cm時在MS+6 BA 0.3 mg·L-1+IAA 2 mg·L-1培養(yǎng)基中進行繼代培養(yǎng)。將30 mL不含瓊脂的MS無菌液體培養(yǎng)基加入到無菌培養(yǎng)瓶中，接種2～3 cm試管苗莖段并進行淺層靜置培養(yǎng)，與常規(guī)的含有瓊脂的固體培養(yǎng)基進行對照，待5周后對試管苗的葉片數(shù)量、苗高等進行測定和記錄。

1.3.2 脫毒馬鈴薯試管苗壯苗培養(yǎng)

為了降低馬鈴薯試管薯生產(chǎn)成本，提高馬鈴薯的經(jīng)濟效益，可在試管苗壯苗誘導(dǎo)前進行擴繁實驗。本文選用31種培養(yǎng)基進行馬鈴薯試管苗的壯苗培養(yǎng)實驗，即MS+BA(0.01、0.05、0.10、0.15、0.2 mg·L-1)、MS+IAA(0.01、0.05、0.10、0.15 mg·L-1)以不加激素的MS基本培養(yǎng)基作對照組。待5周之后觀察、統(tǒng)計和記錄馬鈴薯試管苗數(shù)、芽數(shù)、根、葉數(shù)及苗高的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.3.3 試管薯的誘導(dǎo)

將培養(yǎng)過后的馬鈴薯試管苗切成含有1芽1葉的莖段，然后將其在結(jié)薯培養(yǎng)基(蔗糖80 g·L-1+MS+活性炭 1 g·L-1+香豆素 10、15、20、30、50 mg·L-1)中進行接種，培養(yǎng)溫度為(25±1)℃，光照強度為2 000 lx，結(jié)薯培養(yǎng)基pH值為5.8，光照時間分別為0、4、6、8、12、16、20、24 h·d-1。待60 d后能夠收獲脫毒試管薯，并對其結(jié)薯數(shù)量、成活率、試管薯產(chǎn)量以及塊莖直徑進行統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 液/固體培養(yǎng)基對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

如圖1是馬鈴薯試管苗在液/固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)70 d的情況，研究表明，基因型、光照、溫度和激素等因素都相互影響試管苗的生長。相比于固體培養(yǎng)基來說，液體培養(yǎng)基上生長的脫毒馬鈴薯試管苗狀態(tài)更好，且具有較多的葉片，苗株較為粗壯。實驗證明：低濃度的液體培養(yǎng)基具有促進脫毒馬鈴薯試管苗健壯生長的優(yōu)勢。

左邊兩瓶為固體培養(yǎng)基，右邊兩瓶為液體培養(yǎng)基。

2.2 激素含量對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

激素含量的不同對脫毒馬鈴薯試管苗生長狀況具有較大的影響(表1)，結(jié)果表明，在MS+6BA 0.01 mg·L-1+IAA 0.1 mg·L-1中脫毒馬鈴薯試管苗生長最好，共長苗6.2個，芽9.1個，芽高6.2 cm，根長6.3 cm，葉數(shù)為11.3片，當(dāng)IAA濃度為0.01 mg·L-1和0.10 mg·L-1時，脫毒馬鈴薯試管苗的芽數(shù)較多，苗高較高，但隨著激素含量的增加，其芽數(shù)和苗高逐漸下降；其中脫毒馬鈴薯試管苗的芽數(shù)和苗高隨IAA濃度的增加呈現(xiàn)下降趨勢，但其根數(shù)增多。

表1 激素含量對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

2.3 不同光照時間對寧波1號馬鈴薯試管薯結(jié)薯率的影響

脫毒馬鈴薯試管苗在結(jié)薯培養(yǎng)基(蔗糖80 g·L-1+MS+活性炭1 g·L-1+香豆素20 mg·L-1)上誘導(dǎo)培養(yǎng)60 d，實驗探究不同光照強度(1 000、2 000、3 000和4 000 lx)對馬鈴薯試管苗生長狀態(tài)的影響。結(jié)果表明：在2 000 lx和3 000 lx光照強度下，試管苗長勢好，其鮮樣質(zhì)量和干物質(zhì)均高于低光密度處理。表2是在光照2 000 lx的基礎(chǔ)上探究不同光照時間對馬鈴薯試管薯結(jié)薯率的影響，實驗表明,光照時間保持在6 h·d-1時，馬鈴薯試管薯結(jié)薯率最高，平均每瓶長薯6.5個，其結(jié)薯指數(shù)、薯塊重量、大薯率、最大薯重、薯塊直徑均高于其他光照處理，其次為光照4 h·d-1和8 h·d-1分別長薯3.8個和2.1個。其他處理時間不產(chǎn)生小種薯或小薯數(shù)量很少。

表2 不同光照條件對試管薯結(jié)薯的影響

3 小結(jié)與結(jié)論

培養(yǎng)方法對脫毒馬鈴薯試管苗生長有較大影響，本實驗探究并優(yōu)化了固體培養(yǎng)基，液體(無瓊脂加濾紙)培養(yǎng)基，試管苗壯苗培養(yǎng)及結(jié)薯誘導(dǎo)階段培養(yǎng)基的配方及培養(yǎng)條件，獲得了較高的成薯指數(shù)、薯塊重量、大薯率和薯塊直徑，其結(jié)果均優(yōu)于固體培養(yǎng)基。本實驗中脫毒馬鈴薯試管苗在液體培養(yǎng)基中加濾紙生根，可以減少污染，節(jié)約成本。

脫毒馬鈴薯試管苗生長發(fā)育受多種外源激素的影響，根據(jù)馬鈴薯品種的不同其對激素的敏感程度也有所不同。研究表明，IAA或6BA單獨使用時不適合試管苗生長，IAA對試管苗的生根作用明顯，6BA對試管苗莖葉的生長有顯著作用，這2種激素同時使用時試管苗生長狀況較好，這與前人研究的結(jié)果一致[3]。

在組織培養(yǎng)條件下，馬鈴薯試管薯的形成受到多種環(huán)境因素的調(diào)控。光照、溫度以及培養(yǎng)基類型等都會影響試管薯的形成及發(fā)育。光照不僅作為光合作用的能量來源，而且還作為一種重要的信號分子，調(diào)節(jié)基因的表達(dá)、影響酶活性以及形態(tài)建成等[4]，光照可以促使植物更好地適應(yīng)外界環(huán)境，更是馬鈴薯試管薯形成的主要影響因素。不同品種的試管薯形成和膨大對光照強度的反應(yīng)不同。常規(guī)試管薯誘導(dǎo)多在全黑暗條件下進行，而在本實驗中不同品種試管薯的形成對光質(zhì)(光密度等)的要求有一定差異[5]。

隨著暗期的延長，經(jīng)濟產(chǎn)量和平均薯重都明顯下降，但不是暗期越短越有利。研究發(fā)現(xiàn)，在2 000 lx以6 h·d-1進行結(jié)薯培養(yǎng)可以延遲葉片衰老并不斷地為試管薯的生長和發(fā)育提供能量。光照6 h·d-1處理的試管薯在膨大期會超出液體培養(yǎng)基，因此，采摘時的發(fā)芽率高，而黑暗條件下誘導(dǎo)的試管薯采摘時發(fā)芽率低，有休眠期，這與前人的研究結(jié)果一致[5]。