馬鈴薯組織培養(yǎng)污染化學(xué)防控研究進展

梁東超，梁俊梅，云 庭

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古正豐馬鈴薯種業(yè)股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031)

馬鈴薯組織培養(yǎng)在新品種選育及品種的大面積推廣過程中起著關(guān)鍵作用，是新品種應(yīng)用于生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。由于組織培養(yǎng)時的溫度、濕度、營養(yǎng)、pH等可以滿足微生物生長所需，因此馬鈴薯組織培養(yǎng)體系容易受到微生物污染。這些污染有可能出現(xiàn)在培養(yǎng)瓶表面、培養(yǎng)基上或培養(yǎng)材料上，會產(chǎn)生不同形狀、顏色和大小的污染痕跡。造成馬鈴薯組織培養(yǎng)污染的原因復(fù)雜，主要包括以下幾點：培養(yǎng)材料帶菌、生產(chǎn)器具帶菌、培養(yǎng)基污染、培養(yǎng)物生長環(huán)境污染等。污染是馬鈴薯組織培養(yǎng)致命的一點，包括在早期導(dǎo)致初代培養(yǎng)失敗、增殖效率下降、培養(yǎng)材料長勢減緩、玻璃苗增加等；在后期導(dǎo)致試管苗移栽困難和死亡，嚴(yán)重時甚至?xí)瘃R鈴薯組培苗遺傳變異。污染控制是馬鈴薯組織培養(yǎng)工廠化生產(chǎn)成敗的關(guān)鍵，如果控制不當(dāng)，不僅會直接影響當(dāng)季生產(chǎn)，使得經(jīng)濟效益下降，而且會導(dǎo)致培養(yǎng)物滅亡。因此，控制好污染是馬鈴薯組織培養(yǎng)中亟需解決的問題。筆者針對馬鈴薯組織培養(yǎng)中的細菌、真菌以蟲害污染及其化學(xué)防控進行綜述，以期為優(yōu)化馬鈴薯組織培養(yǎng)的工廠化生產(chǎn)提供參考。

1 馬鈴薯組織培養(yǎng)中污染分類

馬鈴薯組織培養(yǎng)中的污染源可分成兩大類：第一類是組培苗自帶菌，這與組培苗的生長環(huán)境有關(guān)，其本身帶有較多病菌；第二類是生產(chǎn)過程中環(huán)境污染或操作不當(dāng)使病菌入侵而引起的污染。造成組培苗污染的病原主要是霉菌、酵母菌和細菌三大類。霉菌和酵母菌在培養(yǎng)條件下生長很快，它們所引起的污染在3～5 d會表現(xiàn)出來。而細菌污染存在一定的潛伏期，在馬鈴薯組織培養(yǎng)中進程較為緩慢，有的甚至在繼代培養(yǎng)幾代后才表現(xiàn)出來。在某些特殊環(huán)境中薊馬也可能引起真菌污染。

2 馬鈴薯組織培養(yǎng)中污染防控

2.1細菌污染及化學(xué)防控

2.1.1細菌污染。細菌污染一般是因工作人員操作不當(dāng)和工具消毒不徹底引起的，表現(xiàn)為莖段基部出現(xiàn)渾濁，培養(yǎng)基出現(xiàn)膿狀物和渾水跡。在馬鈴薯組織培養(yǎng)生產(chǎn)過程中，細菌污染時有發(fā)生，尤其是由內(nèi)源細菌引起的污染，其用表面消毒方法不能徹底消除，給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

2.1.2化學(xué)防控。諸多學(xué)者利用抗生素對馬鈴薯組織培養(yǎng)過程中的細菌污染防控進行了研究。彭廣霖等[1]研究發(fā)現(xiàn)，在MS培養(yǎng)基中加入5～10 mg/L次氯酸鈉可達到消除馬鈴薯組培苗細菌污染的目的；楊瓊芬等[2]研究表明，組培苗快繁階段在培養(yǎng)基中添加20 mg/L克林霉素可有效抑制細菌生長；王航等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加400 mg/L青霉素可以使污染率降低到16.6%；王春等[4]研究表明，在培養(yǎng)基中添加20 mg/L氨芐西林鈉或硫酸鏈霉素時,能有效抑制馬鈴薯品種“大西洋”試管苗的細菌侵染,并增強試管苗生長勢，縮短繁殖周期；張小靜等[5]研究表明，冰片、益培隆和鹽酸萬古霉素濃度分別為20、50和80 mg/L時，細菌抑制率達100.0%；鄒曾碩等[6]比較了蒼術(shù)、艾葉與甲醛的熏蒸效果，結(jié)果表明蒼術(shù)的平均滅細菌率為77.9%，艾葉的平均滅細菌率為44.1%，甲醛熏蒸的平均滅細菌率為68.8%。

2.2真菌污染及化學(xué)防控

2.2.1真菌污染。馬鈴薯組織培養(yǎng)中真菌污染大多表現(xiàn)為污染部分長出不同顏色的霉菌,其在整個培養(yǎng)期間都會出現(xiàn)，其中酵母菌污染的菌落表現(xiàn)為粉紅色。污染的原因是外植體自帶菌、培養(yǎng)基滅菌不徹底、接種工具消毒不徹底、操作不規(guī)范、環(huán)境清潔不夠徹底等。在馬鈴薯組織培養(yǎng)過程中一旦暴發(fā)真菌污染會導(dǎo)致整個培養(yǎng)材料報廢。

2.2.2化學(xué)防控。諸多學(xué)者對馬鈴薯組織培養(yǎng)中真菌污染防控也做了大量研究。陳亞蘭等[7]研究表明在MS培養(yǎng)基中添加70%甲基硫菌靈可濕性粉劑和50%多菌靈可濕性粉劑可有效抑制馬鈴薯組培苗生產(chǎn)中常見的青霉菌、細菌和酵母菌，且對馬鈴薯試管苗生長及生根的負影響最?。秽u曾碩等[6]比較了蒼術(shù)、艾葉與甲醛的熏蒸效果，結(jié)果表明蒼術(shù)的平均滅真菌率為44.8%，艾葉的平均滅真菌率為 68.4%，甲醛熏蒸的平均滅真菌率為70.2%；宋景榮等[8]分別應(yīng)用常用表面消毒劑、不同濃度梯度氟康唑和不同濃度抗生素配比防除霉菌，結(jié)果表明次氯酸鈉(7%)+吐溫 20(2%)+氟康唑(50 mg/L)處理殺菌效果最佳；張小靜等[5]研究表明，冰片與益培隆濃度為20和50 mg/L時，對青霉菌的抑制率達100.0%，冰片、益培隆和制霉菌素濃度為50、80和80 mg/L時，對黑曲霉的抑制率達100.0%，3種抑菌劑濃度均為20 mg/L時，試管苗生長發(fā)育及成活率為最佳；張薪薪等[9]研究表明，在培養(yǎng)基中添加62.500 0 mg/L的 YI-1抑菌劑能有效抑制微球菌、葡萄球菌，在培養(yǎng)基中添加濃度分別為15.625 0、7.812 5 mg/L的YI-1抑菌劑能有效抑制棕曲霉、黑青霉菌絲生長；康俊[10]研究表明，在培養(yǎng)基中添加0.10 g/L多錳鋅(多菌靈含量16%、代森錳鋅含量34%、可濕性粉劑)抑菌效果較好且馬鈴薯組培苗的生長不受影響；陳英等[11]研究表明，在培養(yǎng)基中加0.1 g/L二氯異氰尿酸納(SDIC)不用高壓滅菌就能殺死雜菌且對組培苗生長不造成影響；楊瓊芬等[2]研究表明，組培苗快繁階段在培養(yǎng)基中添加20 mg/L克林霉素可有效抑制霉菌。

2.3薊馬污染及化學(xué)防控

2.3.1薊馬污染。薊馬是馬鈴薯組織培養(yǎng)中常見的蟲害污染。這種污染蔓延迅速，難以控制，常常會造成極大的經(jīng)濟損失。造成薊馬污染的原因主要是組培室與外界隔離不嚴(yán)，引起微型蟲體侵入組培苗中。近年來，馬鈴薯組織培養(yǎng)迅速發(fā)展，所處環(huán)境各異，組培室發(fā)生薊馬為害的情況越來越多。國外曾有因薊馬為害造成組培工廠化生產(chǎn)全軍覆沒的報道。目前我國有薊馬發(fā)生頻率增多、危害加重的趨勢，特別是在一些超過5年的老組培室中更為常見。薊馬侵入培養(yǎng)瓶中會為害瓶苗葉片及生長點，形成不規(guī)則綠色小黑斑，嚴(yán)重時斑點連成片，造成葉片干枯脫落，甚至造成瓶苗枯死。由于組培苗生長環(huán)境特殊，易形成較大蟲口密度，同時通過組培苗轉(zhuǎn)接，蟲體易擴散到組培苗中，可短時間為害整個組培室，薊馬活動不僅會引起細菌污染還會造成真菌污染。由于薊馬一般存在于組培瓶中，滅蟲必須在無菌條件下進行，且整個組培室中的所有組培苗都要進行殺蟲處理，以保證徹底清除蟲體，因此防治有一定困難。

2.3.2化學(xué)防控。目前關(guān)于薊馬污染防治報道較少。張西英等[12]研究表明，將0.4 g/L吡蟲啉(70%的固體粉末狀可溶性藥劑) 加入固體培養(yǎng)基，可達到很好的薊馬污染防治效果，且該技術(shù)操作方便、刺激性氣味?。涣_智敏等[13]研究表明，在MS培養(yǎng)基中添加20% 吡蟲啉可溶性液劑(每瓶針劑2 mL)經(jīng)高壓滅菌，具有良好的滅蟲效果。

3 展望

馬鈴薯組織培養(yǎng)快繁技術(shù)發(fā)展至今仍然存在一些難題，如組織培養(yǎng)過程中的污染防控問題。國內(nèi)學(xué)者對馬鈴薯組織培養(yǎng)中的污染問題做了大量研究，形成了諸多的理論成果，解決了馬鈴薯組織培養(yǎng)中部分污染問題，但若從根本上解決這一技術(shù)難題還需從以下方面繼續(xù)加強研究。

(1)加強對細菌污染防治中抗生素使用的研究?？股匾话悴环€(wěn)定，遇酸、堿或加熱都易分解而失去活性。長期使用抗生素，必然對組織培養(yǎng)苗的生長、分化、生根產(chǎn)生一定影響。所以還有待于尋找和開發(fā)性能穩(wěn)定、價格適宜的抑菌劑。

(2)加強對真菌污染防治中酵母菌和霉菌的研究。目前針對真菌污染防治的研究相對較少，而真菌污染在馬鈴薯組織培養(yǎng)中造成的損失非常大，其污染迅速、難控制，對其污染防治大多數(shù)采用組合藥物，但組合藥物遇酸、堿或加熱易分解而失去活性，使用不方便，造成成本增加，仍需要進一步研究。

(3)重視對馬鈴薯組培苗中薊馬的防治。薊馬防治必須在無菌條件下進行，且整個組培室中的組培苗都要進行殺蟲處理，以保證徹底清除蟲體，而目前針對馬鈴薯組培苗中薊馬污染防治的研究還有待加強。

[1] 彭廣霖,李青,衣淑玉,等.次氯酸鈉防治組培苗污染的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(16):8806-8808.

[2] 楊瓊芬,白建明,李世峰,等.馬鈴薯脫毒快繁抗菌污染的研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報,2007,20(6):1318-1323.

[3] 王航,張西英,陳芳.不同抗生素對馬鈴薯組培苗細菌污染抑制效果比較[J].農(nóng)村科技,2014(6):38.

[4] 王春.醫(yī)用抗生素在馬鈴薯組織培養(yǎng)中的抑菌效應(yīng)研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2004(10):15-16.

[5] 張小靜,李德明,陳富,等.抑菌劑抑菌效果及對馬鈴薯試管苗生長發(fā)育的影響[J].中國馬鈴薯,2017,31(3):129-133.

[6] 鄒曾碩,劉國鳳,唐偉,等.蒼術(shù)和艾葉用于馬鈴薯組培室熏蒸的研究[J].中國馬鈴薯,2010,24(1)：43-46.

[7] 陳亞蘭.不同抑菌劑對馬鈴薯試管苗生長的影響[J].中國馬鈴薯,2012(5):260-263.

[8] 宋景榮,王秀芝,翟鋒.馬鈴薯脫毒試管苗霉菌污染的防除效果[J].北方農(nóng)業(yè)學(xué)報,2015(3):62-63.

[9] 張薪薪,唐金花,王關(guān)林.抑菌劑在開放組培中的使用及效果研究[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,28(4):466-469.

[10] 康俊.真菌抑菌劑在馬鈴薯開放式組織培養(yǎng)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,44(26):108-110.

[11] 陳英,張西英,劉江娜.SDIC在馬鈴薯脫毒組培苗開放式快繁生產(chǎn)中的應(yīng)用試驗研究[J].新疆農(nóng)墾科技,2014,37(11):38-40.

[12] 張西英,李東方,張愛萍,等.馬鈴薯組培苗薊馬污染防治試驗[J].新疆農(nóng)墾科技,2014(6):31-32.

[13] 羅智敏,李戍彤,劉曉暉,等.馬鈴薯組培苗中煙薊馬的為害及防治[J].中國蔬菜,2012(11):29.