馬鈴薯克新一號脫毒種苗壯苗培養(yǎng)體系的優(yōu)化

， ， ， ， (.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學， 呼和浩特 0009； .包頭市種子管理站， 內(nèi)蒙古 包頭 0400)

馬鈴薯克新一號脫毒種苗壯苗培養(yǎng)體系的優(yōu)化

黃修梅1，惠霖2，劉金泉1，李明1，馮麗1
(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學， 呼和浩特 010019； 2.包頭市種子管理站， 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

采用正交試驗設(shè)計法，研究了不同濃度的α-萘乙酸(NAA)、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)、比久(B 9)和KH2PO4組合對馬鈴薯品種克新一號脫毒種苗壯苗培養(yǎng)的影響，以探索克新一號脫毒種苗壯苗的生長規(guī)律。結(jié)果表明：4個因素對株高、有效莖節(jié)數(shù)和莖粗的影響大小順序為：NAA>B 9>6-BA>KH2PO4；對根長和根數(shù)影響最大的是6-BA。新復極差法顯著性測定結(jié)果顯示，處理9和處理13對各項指標的影響最顯著，其中處理13對各項指標的促進作用略高于處理9，表明適合克新一號脫毒種苗壯苗培養(yǎng)的最佳培養(yǎng)基為：MS+0.3 mg/L NAA+5 mg/L B 9+0.3 g/L KH2PO4+3%蔗糖+0.6%瓊脂。

馬鈴薯； 正交設(shè)計； 克新一號； 試管苗

2015年，中國啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，將馬鈴薯(SolahumtuberosumL.)作為繼水稻、小麥和玉米之后第四主糧。中國是世界最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，但平均單產(chǎn)僅為15 t/hm2，而歐美發(fā)達國家平均單產(chǎn)為35～43 t/hm2，病毒積累引起的種薯退化是重要的原因之一，也是限制馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[1-2]。病毒在細胞水平上侵染馬鈴薯植株，所以很難用化學藥劑防治，目前解決這一問題最有效的途徑是利用馬鈴薯莖尖脫毒組培技術(shù)，生產(chǎn)出合格的脫毒種薯，供生產(chǎn)上應(yīng)用[3]。但是脫毒種苗在擴繁過程中反復繼代，常遇到試管苗生長慢、莖細弱等現(xiàn)象[4]，這些現(xiàn)象如何調(diào)控還未見系統(tǒng)報道。近年來，已有很多學者對脫毒種苗在光照[5]、大量無機鹽濃度[6]、碳源[7]、外源激素[8]等方面進行了大量研究，取得了一定成果。本研究采用正交試驗設(shè)計法，針對不同濃度的NAA、B 9、6-BA 和KH2PO4組合對克新一號脫毒種苗壯苗培育的影響進行了研究，旨在探索不同組合下脫毒種苗壯苗生長規(guī)律，建立克新一號擴繁壯苗的優(yōu)化培養(yǎng)體系，為馬鈴薯試管苗縮短繼代培養(yǎng)繁殖周期和提高移栽成活率提供參考依據(jù)。同時可為完善馬鈴薯標準化生產(chǎn)體系和馬鈴薯脫毒種薯大規(guī)模工廠化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為馬鈴薯品種克新一號脫毒種苗。

1.2 培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件

以MS為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，附加3%蔗糖、0.7%瓊脂粉，pH值為5.8，培養(yǎng)溫度為(25±2)℃，光照強度 2 000～2 500 lx，光照時間16 h/d。

1.3 試驗設(shè)計

表1 正交試驗設(shè)計

試驗處理組合A(NAA)(mg/L)B(6?BA)(mg/L)C(B9)(mg/L)D(KH2PO4)(g/L)1A1B1C4D200150．12A1B2C3D301100．23A1B3C1D40200．34A1B4C2D103505A2B1C3D10．101006A2B2C4D40．11150．37A2B3C2D30．1250．28A2B4C1D20．1300．19A3B1C1D30．2000．210A3B2C2D20．2150．111A3B3C4D10．2215012A3B4C3D40．23100．313A4B1C2D40．3050．314A4B2C1D10．310015A4B3C3D20．32100．116A4B4C4D30．33150．2

選用同一批次、長勢相同的基礎(chǔ)苗，在無菌條件下切成帶有 1 個莖節(jié)、1 片葉片且生長健壯的試管苗莖段作為外植體，且統(tǒng)一取試管苗中部莖段作為接種材料，腋芽朝上插在附加不同水平濃度的NAA、6-BA、B 9和KH2PO4的 MS 培養(yǎng)基上。每瓶插 10株，每個處理10 瓶，重復 3 次。采用正交試驗設(shè)計法，正交表選用 L16(45)(表1)。

表2 正交試驗設(shè)計組合對試管苗生長的影響

試驗處理株高(cm)有效莖節(jié)(節(jié)/株)根長(cm)根數(shù)(條/株)莖粗(mm)1 5．61±0．3b 2．89±0．84h 6．31±1．15a 6．33±0．57d 0．77±0．11de2 5．30±0．78b 4．06±0．42de 3．15±2．19bc 3．67±1．53ef 0．79±0．02de3 5．32±0．15b 4．22±0．69bcd 0．44±0．35e 0．67±0．58f 0．74±0．07e4 5．27±0．37b 3．50±0．17efg 0．00±．00e 0．00±0．00f 0．95±0．1cd5 4．13±0．18d 3．44±0．51efg 2．82±0．20bc 20．67±3．79c 1．04±0．09c6 4．32±0．46cd 4．56±0．51bc 0．70±0．20de 1．67±1．15ef 0．91±0．16cde7 5．14±0．46b 4．22±0．39bcd 0．24±0．21e 1．00±1．00ef 0．98±0．03c8 4．95±0．76bc 3．61±0．35ef 0．53±0．24de 1．67±0．58ef 0．99±0．2c9 6．53±0．29a 5．67±0．34a 2．47±0．05c 25．67±1．15b 1．28±0．12ab10 3．76±0．23de 3．11±0．19fg 1．02±0．37de 10．67±0．58d 1．37±0．04a11 3．77±0．15de 3．44±0．51efg 0．79±0．12de 4．33±3．21ef 1．02±0．1c12 3．78±0．2de 3．22±0．19efg 1．06±0．09de 4．00±0．00ef 1．03±0．17c13 7．01±0．56a 5．17±0．76ab 2．73±0．29bc 44．67±7．77a 1．43±0．08a14 5．60±0．2b 4．83±0．76abc 1．84±0．59cd 16．67±6．43c 1．10±0．06bc15 4．99±0．28bc 5．22±0．39ab 3．68±1．06b 18．33±2．52c 1．27±0．07ab16 3．19±0．37e 3．89±0．84dcef 0．00±0．00e 0．00±0．00f 1．29±0．04ab

1.4 調(diào)查項目與數(shù)據(jù)處理

取樣調(diào)查于接種外植體25 d后進行，每個處理隨機抽取5瓶試管苗測定株高(cm)、有效莖節(jié)數(shù)(節(jié)/株)、根數(shù)(條/株)、根長(cm)、莖粗(mm)，試驗設(shè) 3 次重復。試驗數(shù)據(jù)用Excel 和 SPSS 19.0 軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗優(yōu)化不同處理對試管苗苗高和有效莖節(jié)數(shù)的影響

馬鈴薯試管苗的株高和有效莖節(jié)數(shù)是關(guān)系繼代培養(yǎng)時繁殖周期和繁殖倍數(shù)的主要因素，試管苗長得越快，繼代需要的周期越短；有效莖節(jié)數(shù)越多，繁殖倍數(shù)越高。從正交試驗結(jié)果(表2，圖版1)可以看出，馬鈴薯試管苗可以在16 種培養(yǎng)基上生長。

極差分析(表3)表明，株高極差R值的大小是A>C>B>D，有效莖節(jié)數(shù)極差 R 值的大小也是A>C>B>D，因此對馬鈴薯試管苗株高和有效莖節(jié)數(shù)產(chǎn)生影響作用的順序依次均是NAA、B 9、6-BA和KH2PO4。從方差分析結(jié)果(表4)可以看出，6-BA、B 9、NAA 3種因素對苗高的效應(yīng)均達極顯著水平，KH2PO4對苗高的效應(yīng)達到顯著水平；NAA、B 9、KH2PO43種因素對有效莖節(jié)數(shù)的效應(yīng)均達極顯著水平，6-BA對有效莖節(jié)數(shù)的效應(yīng)未達到顯著水平。經(jīng)Duncan新復極差法顯著性測定結(jié)果(表2)顯示，處理9、10、13、15、16對株高的影響處于顯著最高水平，處理9、13、15對有效莖節(jié)數(shù)的影響處于顯著最高水平，綜合分析，處理9、13、15共同適合株高生長和有效莖節(jié)數(shù)增加。

表3 正交試驗設(shè)計組合對試管苗株高和有效莖節(jié)數(shù)影響的極差分析

因素 株高(cm) 有效莖節(jié)(節(jié)/株) ABCDABCD均值15．7185．8175．3744．6923．6674．2924．4583．806均值25．1764．7444．6354．8263．9584．1394．1253．708均值34．5494．8044．5785．3333．7364．2783．9864．333均值44．2194．2975．0764．9854．9033．5563．6944．417極差1．4991．5200．7960．6411．2360．7360．7640．611

表4 正交試驗設(shè)計組合對試管苗生長影響的方差分析

試驗處理株高(cm)有效莖節(jié)(節(jié)/株)根長(cm)根數(shù)(條/株)莖粗(mm)A33．850??9．590??16．305??115．048??26．293??B32．190??3．27263．539??180．317??2．158C8．521??4．057??8．552??27．741??2．974D5．501?12．089??15．757??5．714??2．343

注：“*”，“**”分別表示在0.05和0.01水平差異顯著。

2.2 正交試驗優(yōu)化不同處理對試管苗根數(shù)和根長的影響

試管苗根系越長，根系吸收移栽介質(zhì)中營養(yǎng)成分能力越強，移栽成活率越高。試管苗根數(shù)越多，根系吸收能力越強，移栽后成活率越高。極差分析(表5)表明，根長極差R值的大小是 B>C>D>A，對馬鈴薯試管苗根系生長產(chǎn)生影響作用順序依次是6-BA、B 9、KH2PO4和NAA，其中B 9、KH2PO4和NAA影響程度接近; 根數(shù)極差R值的大小是B>A=C>D，對馬鈴薯試管苗根數(shù)產(chǎn)生影響作用順序依次是6-BA、B 9、NAA和KH2PO4，其中NAA和B 9影響程度接近，因此6-BA對馬鈴薯試管苗根長和根數(shù)影響程度最大。從方差分析結(jié)果(表4)可以看出，6-BA、B 9、NAA和KH2PO44種因素對根數(shù)和根長的效應(yīng)均達極顯著水平。經(jīng)Duncan新復極差法顯著性測定結(jié)果(表2)顯示，處理1對根長的影響處于顯著最高水平，處理2、5、9、13、14、15之間差異不顯著，顯著低于處理1。處理13對根數(shù)的影響處于顯著最高水平，其次為處理9；如圖版1所示，其中脫毒苗在處理4、7和處理16幾乎沒有根，而形成大量的愈傷組織。綜合分析處理9、13共同適合根數(shù)增加和根系生長。

圖版1 各正交試驗設(shè)計組合對試管苗生長的影響

表5 正交試驗設(shè)計組合對試管苗根長和根數(shù)影響的極差分析

因素 根長(cm) 根數(shù)(條) ABCDABCD均值12．4743．5791．3851．3613241610均值21．0721．6780．9322．8866899均值31．4001．2882．6781．5291661212均值41．9970．3991．9491．16715138極差1．4013．1811．7461．7191323134

2.3 正交試驗優(yōu)化不同處理對試管苗莖粗的影響

試管苗莖粗影響移栽后緩苗能力，莖稈越粗，移栽后莖稈保持直立能力越強，緩苗越快，成活率越高。極差分析(表6)表明，莖粗極差R值的大小是A>C>B=D，對馬鈴薯試管苗莖粗產(chǎn)生影響作用順序依次是NAA、B 9、6-BA和KH2PO4。從方差分析結(jié)果(見表4)可以看出， NAA對莖粗的效應(yīng)達到極顯著水平，其余未形成顯著差異。經(jīng)Duncan新復極差法顯著性測定結(jié)果(表2)顯示，各處理間形成顯著差異，處理9、10、13、15和處理16之間差異不顯著，顯著高于其余處理。

表6 正交試驗設(shè)計組合對試管苗莖粗影響的極差分析

因素莖粗(cm)ABCD均值10．8131．1301．0671．029均值20．9831．0441．1461．101均值31．2140．9991．0321．123均值41．2351．0670．9990．992極差0．4220．1310．1470．131

3 討 論

馬鈴薯苗在試管培養(yǎng)條件下，經(jīng)反復繼代，脫毒種苗往往出現(xiàn)嚴重的徒長現(xiàn)象，莖稈細弱、節(jié)間過長、節(jié)數(shù)少、葉片小，這不僅影響馬鈴薯試管苗的質(zhì)量、減少繁殖倍數(shù)，而且降低了移栽成活率。加入適量的生長調(diào)節(jié)劑可達到快繁及培養(yǎng)大量可供移栽的試管壯苗的目的[9]。張小靜等認為，15～20 mg /L B 9處理可促進試管苗移栽后植株生長勢強，莖粗葉茂，葉色濃綠[10]。李鳳云的研究表明，在 MS 培養(yǎng)基中加入適量濃度的 NAA 有利于馬鈴薯品種早大白試管苗根的伸長和莖的增粗[11]。但是，也有報道與本試驗結(jié)果不盡相同，如李玉梅等認為，B 9對根數(shù)和葉數(shù)無影響[12]。劉海英發(fā)現(xiàn)KH2PO4對馬鈴薯試管苗植株和根系生長作用差異很大[6]。由于馬鈴薯品種和激素配比不同，加之培養(yǎng)方式的差異，不同學者的研究結(jié)果會有一定的差異。

本研究結(jié)果表明，在 4 個因素中，對株高、有效莖節(jié)數(shù)和莖粗的影響大小是NAA >B 9>6-BA>KH2PO4；對根長和根數(shù)影響最大的是6-BA。其中NAA降低株高、根長，增加有效莖節(jié)數(shù)、根數(shù)和莖粗；6-BA對株高、有效莖節(jié)數(shù)、根長和根數(shù)均呈降低趨勢，對莖粗影響無規(guī)律；B 9降低有效莖節(jié)數(shù)，KH2PO4增加有效莖節(jié)數(shù)，對其他指標的影響無規(guī)律。Duncan新復極差法顯著性測定結(jié)果顯示，處理9、10、13、15、16對株高的影響處于顯著最高水平，處理9、13、15對有效莖節(jié)數(shù)的影響處于顯著最高水平；處理1對根長的影響處于顯著最高水平，其次為處理2、5、9、13、14、15；處理9對根數(shù)的影響處于顯著最高水平，其次為處理13；處理9、10、13、15和處理16對根長的影響處于顯著最高水平，綜合分析各項指標，處理9和處理13對各項指標的影響最顯著(見圖版1)，其中處理13對各項指標的促進作用略高于處理9，因此最佳培養(yǎng)基為： MS+0.3 mg/L NAA+5 mg/L B 9+0.3 g/L KH2PO4+3%蔗糖+0.6%瓊脂。馬鈴薯試管苗株高越高，試管苗快繁周期越短；有效莖節(jié)數(shù)越多，繁殖倍數(shù)越高；根系越發(fā)達，移栽后成活率越高; 莖越粗，緩苗越快，生產(chǎn)的微型薯產(chǎn)量和質(zhì)量也越高，因此本試驗為馬鈴薯試管苗工廠化生產(chǎn)時制備 MS 培養(yǎng)基提供指導依據(jù)。

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Optimization for Vigorous Seedling Culture System for the Virus-free Tube Potato Plantlets

HUANGXiumei1,HUILin2,LIUJinquan1,LIMing1，F(xiàn)ENGLi1

2016-03-28

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金(編號：2012 MS 0319)； 內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金(編號：2016 MS 0361)。

黃修梅(1971—)，女，講師，博士，主要從事馬鈴薯種薯病毒檢測與質(zhì)量控制研究；E-mail：huangxm0404@126.com。

劉金泉(1972—)，男，副教授，碩士生導師，主要從事園藝作物栽培生理研究；E-mail：liujinquanzy1997@sohu.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.076

S 532

A

1001-4705(2016)08-0076-04