馬鈴薯組織培養(yǎng)技術(shù)研究進(jìn)展

高龍梅 吳明陽 劉小英 楊小麗 李益 胡振興

摘要：馬鈴薯組織培養(yǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在馬鈴薯育種、脫毒快繁等應(yīng)用研究方面，以及細(xì)胞、組織的代謝生理及生化方面的基礎(chǔ)理論研究上，具有十分重要的意義。文章對(duì)馬鈴薯組織培養(yǎng)中外植體材料的選擇及預(yù)處理、愈傷組織的誘導(dǎo)和繼代培養(yǎng)、再生植株的誘導(dǎo)三個(gè)方面進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;組織培養(yǎng);外植體;愈傷組織

馬鈴薯組織培養(yǎng)是指通過無菌操作將馬鈴薯植株上的器官或組織的片段（外植體）切取下來，接種到培養(yǎng)基上，在人工控制的條件下進(jìn)行培養(yǎng)，使其產(chǎn)生完整植株的過程，主要包括外植體的選擇及預(yù)處理、愈傷組織的誘導(dǎo)和繼代培養(yǎng)、愈傷組織分化為再生植株等步驟。

1 外植體材料來源及預(yù)處理

目前，用于馬鈴薯組織培養(yǎng)的外植體種類較多，通常根據(jù)不同的組織培養(yǎng)用途選擇不同的外植體。誘導(dǎo)再生植株，進(jìn)行馬鈴薯快繁擴(kuò)繁通常選用馬鈴薯莖段、葉片、塊莖等組織作為外植體。韓善華等通過對(duì)馬鈴薯幼莖切段、幼芽的培養(yǎng)獲得了再生植株，并且指出細(xì)胞分裂素6-BA是苗分化不可缺少的調(diào)節(jié)劑。雙寶等通過對(duì)葉片、塊莖的培養(yǎng)獲得了再生植株，并且指出0.5平方厘米大小的葉片誘導(dǎo)植株再生的效果最佳。進(jìn)行馬鈴薯脫毒，獲得無病毒植株通常選用馬鈴薯莖尖進(jìn)行培養(yǎng)。馬鈴薯莖尖的分生組織含病毒量少或不含病毒，因此能較高效率的獲得無病毒的馬鈴薯植株，從而改善病毒的侵染造成的馬鈴薯質(zhì)量退化、產(chǎn)量下降的問題。研究表明帶1～2個(gè)葉原基的離體莖尖具有較好的脫毒再生效果。馬鈴薯栽培種大多為同源四倍體，通常選用馬鈴薯花藥、子房等器官進(jìn)行培養(yǎng)獲得其他倍性的馬鈴薯遺傳育種材料。如陶自榮等離體培養(yǎng)未授粉的馬鈴薯子房獲得了雙單倍體再生植株。賀苗苗對(duì)20個(gè)馬鈴薯資源的花藥進(jìn)行培養(yǎng)，獲得了3個(gè)品種資源的單倍體再生植株。

由于外植體材料大部分取自田間，附有大量的微生物，在培養(yǎng)基上，微生物的生長遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于馬鈴薯外植體的生長，導(dǎo)致植株的生長不良甚至死亡。因此，接種前應(yīng)對(duì)外植體進(jìn)行表面消毒等預(yù)處理，以防止真菌、細(xì)菌等微生物的浸染。預(yù)處理時(shí)，通常先用自來水流水沖洗一定時(shí)間，再用消毒劑進(jìn)行消毒。常用的消毒劑有酒精、升汞、次氯酸鈉、過氧化氫、漂白粉、新潔爾滅等。

2 愈傷組織誘導(dǎo)和繼代培養(yǎng)

馬鈴薯愈傷組織的誘導(dǎo)一般在溫度為23～25℃，光照時(shí)間為12～14小時(shí)/天，光照強(qiáng)度為2000～3000勒克斯的條件下進(jìn)行，影響愈傷組織誘導(dǎo)的關(guān)鍵因素主要有培養(yǎng)基配方的選擇和培養(yǎng)過程中褐化的控制等因素。誘導(dǎo)馬鈴薯愈傷組織的培養(yǎng)基通常為MS培養(yǎng)基添加NAA、2，4-D、IAA、6-BA、ZT、KT等植物生長激素。楊春研究生長素和細(xì)胞分裂素在馬鈴薯愈傷組織分化中的作用表明，MS+1.5毫克/升6-BA+1.0毫克/升NAA+3%蔗糖+0.6%瓊脂有利于莖段愈傷組織的生長。楊瓊芬等研究馬鈴薯葉片愈傷組織再生體系表明，馬鈴薯云薯501愈傷組織誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA3毫克/升+NAA0.3毫克/升+GA310毫克/升，愈傷誘導(dǎo)率為100%;會(huì)-2的愈傷組織誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+6-BA3毫克/升+NAA0.5毫克/升+GA310毫克/升，愈傷誘導(dǎo)率為95.7%。史滟滪等研究表明馬鈴薯塊莖誘導(dǎo)松軟型愈傷組織的最佳培養(yǎng)基配方為1/4MS+1.0毫克/升2，4-D+15克/升蔗糖。

誘導(dǎo)的愈傷組織在培養(yǎng)基上生長一段時(shí)間后，營養(yǎng)物枯竭，水分散失，產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，此時(shí)需要將其轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)基上進(jìn)行繼代培養(yǎng)。褐化是馬鈴薯愈傷組織誘導(dǎo)和繼代培養(yǎng)過程中的常見問題，外植體在培養(yǎng)過程中多酚氧化酶被激活，使細(xì)胞里的酚類物質(zhì)氧化成棕褐色的醌類物質(zhì)，嚴(yán)重影響外植體的生長和繼代培養(yǎng)，最終變褐而死亡。通常情況下，通過改善培養(yǎng)條件、加入抗氧化劑的方式來控制褐化。王清等研究表明，溫度、PH等培養(yǎng)條件能影響褐變反應(yīng)中的關(guān)鍵酶多酚氧化酶得活性。龔曉潔研究表明，硫代硫酸鈉、活性炭、維生素C、檸檬酸等防褐劑均能較好的減弱馬鈴薯外植體愈傷組織誘導(dǎo)分化時(shí)的褐變現(xiàn)象。

3 再生植株誘導(dǎo)

馬鈴薯外植體經(jīng)過離體培養(yǎng)后形成愈傷組織，愈傷組織分化后形成再生植株。通常情況下，通過控制添加植物生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度來誘導(dǎo)馬鈴薯愈傷組織的分化形成再生植物。羅源、李娟等研究表明6-BA在馬鈴薯愈傷組織分化形成再生植株中起主要作用。李鳳云等以10個(gè)不同品種的馬鈴薯為供試材料篩選出以莖段為外植體的再生植株誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+0.01毫克/升NAA+2毫克/升BA+5毫克/升GA3。王萍等研究了幼葉、莖段、微型薯、種薯的塊莖等不同外植體的植株再生時(shí)分化率的差異，表明ZT是誘導(dǎo)馬鈴薯芽分化的理想激素。王丹等研究表明培養(yǎng)基中加入0.2毫克/升ABA能提高馬鈴薯葉圓片植株再生頻率，高濃度ABA（>1毫克/升）抑制再生。