甘薯試管苗在土壤混合物為支撐物培養(yǎng)基上的培養(yǎng)與移栽技術(shù)研究

張自啟，王利霞，韓瑞華，王淑枝，張向月，段愛菊

（洛陽農(nóng)林科學(xué)院，河南 洛陽 471023）

甘薯傳入我國已有400 多年的歷史，其產(chǎn)量高、用途廣、適應(yīng)性強(qiáng)，已成為全球性種植的主要塊根作物之一，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、輕化工業(yè)和飼料工業(yè)[1]。目前我國甘薯種植面積和產(chǎn)量居世界首位，甘薯種植面積占世界的70%～75%，單產(chǎn)達(dá)到19 000 kg·hm-2，是世界平均水平的130%[2]。

甘薯以營養(yǎng)繁殖方式繁殖后代，感染病毒后病毒便不斷蔓延，最終導(dǎo)致種性退化。據(jù)調(diào)查，甘薯病毒病導(dǎo)致減產(chǎn)25%左右，有的品種減產(chǎn)高達(dá)50%以上，特別是甘薯SPVD 病毒發(fā)生，其危害程度遠(yuǎn)大于國內(nèi)以往報道的甘薯其他病毒，減產(chǎn)幅度可達(dá)50%～90%[3-5]。目前，國內(nèi)外還沒有有效防治甘薯病毒病的特定農(nóng)藥，也無高抗病毒病的甘薯品種，利用甘薯脫毒苗是防治甘薯病毒病唯一比較有效的途徑[6-9]。

脫毒甘薯試管苗的馴化移栽是甘薯脫毒苗生產(chǎn)過程中極為重要的一部分[10]。目前試管苗常規(guī)的生根培養(yǎng)與移栽方法是：將莖尖(或莖段)接種于以瓊脂做支撐物的1/2 MS 培養(yǎng)基中，培養(yǎng)獲得生根試管苗，將培養(yǎng)瓶放置在半遮光的環(huán)境開瓶煉苗，然后洗去試管苗根上的瓊脂，移入營養(yǎng)缽基質(zhì)中，營養(yǎng)缽要放置在濕度80%以上、溫度在22～25 ℃的環(huán)境中。待試管苗恢復(fù)生長后，再移栽到帶有拱棚的土壤畦面上，待其生長發(fā)杈，形成試管苗種苗，剪枝種植大田繁種[11]。這種生根及移栽方法存在以下問題：培養(yǎng)中需要使用大量瓊脂，成本增加；瓊脂支撐的培養(yǎng)基開瓶后易受污染；移栽時清洗很容易傷害根系，同時瓊脂在根系的包裹下不易清洗干凈，易生雜菌感染，成活率降低；移栽時裸根移栽，移栽后根系環(huán)境變化劇烈，根系吸收功能差，緩苗時間長；試管苗移栽后對環(huán)境條件要求非常嚴(yán)格，管理難度大、用工多、成本高。為了解決以上技術(shù)缺陷，筆者利用土壤及泥炭土混合物為支撐物取代瓊脂的甘薯脫毒試管苗生根培養(yǎng)基，提高脫毒試管苗移栽的成活率，降低環(huán)境條件，操作簡便，減少移栽次數(shù)，縮短了從移栽至成活的生長周期，降低了生產(chǎn)成本，為脫毒甘薯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供一種嶄新方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料與準(zhǔn)備

1.1.1 供試甘薯品種 將附加0.4 mg·L-1IBA 的MS 培養(yǎng)基上生長35 d 的‘商薯19’‘普薯32’‘煙薯25’等甘薯試管苗作為試材，當(dāng)試管苗莖長4 cm 以上時，取試管苗莖段做試驗(yàn)。

1.1.2 培養(yǎng)基土壤混合物支撐物的制備 取試驗(yàn)地前茬未使用過除草劑且長期耕作的農(nóng)田耕作層土壤，土質(zhì)為黏壤土，全鹽含量為0.403‰，pH 值為8.02，水解氮含量為74.38 mg·kg-1，有效磷含量為38.25 mg·kg-1，速效鉀含量226.02 mg·kg-1。土壤在太陽下曬干、碾碎，土壤顆粒粒徑≤2 mm。選擇市場購買的泥炭土和河沙，泥炭土同樣在太陽下曬干后碾碎，顆粒粒徑≤2 mm，河沙通過晾曬后過篩，篩選出細(xì)沙，細(xì)沙粒徑≤2 mm。然后，將備好的土壤、泥炭土、細(xì)沙按質(zhì)量組份為2∶3∶3 的比例混合均勻裝入培養(yǎng)瓶，高度約1 cm，蓋好瓶蓋，在121 ℃下滅菌20 min 后備用。

1.1.3 培養(yǎng)液的制備 培養(yǎng)液成份為減半大量元素和微量元素的不含瓊脂的MS 培養(yǎng)液的組份，按比例混合均勻，并附加0.4 mg·kg-1的IBA 和15 g·L-1的蔗糖，pH 值調(diào)至6.0。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同支撐物的培養(yǎng)基對‘商薯19’脫毒試管苗的生長影響試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)3 個處理，不同處理按表1 中處理方法進(jìn)行，同時pH 值均調(diào)至6.0。不同處理分別裝入培養(yǎng)瓶后蓋好蓋，在121 ℃條件下下滅菌20 min。降溫后，在無菌環(huán)境下按不同處理的培養(yǎng)瓶分別接入4根長約1.5 cm‘商薯19’試管苗莖段，放入培養(yǎng)室。培養(yǎng)條件為：溫度26 ℃，光照強(qiáng)度2 000～3 000 lx，光照時間14 h。培養(yǎng)35 d 后，調(diào)查各處理試管苗生根及生長情況。

表1 試驗(yàn)設(shè)計的不同處理方法

1.2.2 不同支撐物的培養(yǎng)基對不同甘薯品種脫毒試管苗的生長影響試驗(yàn) 分別以‘煙薯25’‘普薯32’脫毒試管苗2 個品種為試驗(yàn)對象，每個品種轉(zhuǎn)接到分別以土壤混合物為支撐物的不含大量元素培養(yǎng)基和以瓊脂為支撐物的MS 培養(yǎng)基上，其他試驗(yàn)方法同1.2.1。分別調(diào)查不同品種試管苗在培養(yǎng)基上的生根及生長情況。

1.2.3 不同支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)試管苗的開瓶煉苗和帶土坨移栽試驗(yàn) 將‘商薯19’試管苗分別以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基（培養(yǎng)前在培養(yǎng)瓶內(nèi)安放4 個取苗器[7]）和瓊脂為支撐物培養(yǎng)基培養(yǎng)35 d后對其進(jìn)行開瓶煉苗，將培養(yǎng)瓶放置在半遮光的大棚內(nèi)3 d，隨后打開瓶蓋分別放置5、8、10 d。環(huán)境溫度控制在15～25 ℃，環(huán)境濕度控制在50%以上，觀察試管苗的健良狀況。對以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，分別將開瓶后5、8、10 d 的試管苗進(jìn)行大棚內(nèi)移栽。大棚中起壟，在壟上開溝，澆底水。在培養(yǎng)瓶中，用攝子提取出取苗器，將取苗器上的試管苗及土坨輕輕放置在溝內(nèi)覆土，半遮光3 d后正常管理，觀察其生長情況，10 d 后檢查其成活率。對以瓊脂為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，洗去培養(yǎng)基后，一半試管苗直接移栽至大棚內(nèi)，方法同帶土坨移栽，另一半試管苗用基質(zhì)（泥炭土）栽至營養(yǎng)缽內(nèi)，澆透水，放置于半遮光大棚內(nèi)，環(huán)境濕度在80%以上，及時補(bǔ)充水分，培養(yǎng)20 d，觀察其成活率，然后將成活的營養(yǎng)缽苗同上方法移栽至大棚內(nèi)10 d后觀察其成活率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)基處理對脫毒試管苗生長的影響

由表2 可知，不同處理對脫毒試管苗的成苗率差異不顯著，說明不同處理對試管苗的成活率沒有任何影響。從根數(shù)上看，處理1 根數(shù)較處理2 根數(shù)稍少一點(diǎn)，但差異不顯著；處理2 根數(shù)稍低于處理3 的根數(shù)，但差異也不顯著；處理1 和處理3 的根數(shù)相差較大，差異顯著，說明通過以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基對甘薯試管苗的根數(shù)有一定的影響，但隨著在以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基中不添加大量元素后，對根數(shù)的影響較小。根的長度的生長情況與根的條數(shù)情況基本相一致。從葉片數(shù)可以看出，處理1的葉片數(shù)明顯低于處理2 和處理3，且處理2 和處理3 之間差異不明顯。這說明以土壤混合物為支撐物后，大量元素的添加量對葉片的生長有一定的影響。從株高上看，處理1 和處理2 株高差異不顯著，但處理3 株高明顯高于處理1 和處理2。這說明以土壤混合物為支撐物后明顯對株高生長有一定的影響，但株高已達(dá)到所需試管苗的高度。因此，以土壤混合物為支撐物的MS 培養(yǎng)基可以作為甘薯脫毒試管苗的培養(yǎng)基。從試管苗的莖粗可以看出，處理2 的試管苗莖粗明顯粗于處理1 和處理3，且處理1 和處理3 之間差異不明顯。

表2 不同培養(yǎng)基處理對脫毒試管苗生長的影響

2.2 不同支撐物的培養(yǎng)基對不同甘薯品種脫毒試管苗的生長影響

從表3 可以看出，‘煙薯25’‘普薯32’脫毒試管苗在不同支撐物培養(yǎng)基上培養(yǎng)，試管苗成苗率、根數(shù)、根長、葉片數(shù)等指標(biāo)差異不明顯，且以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基的株高有一定降低，莖粗有一定的加粗。這說明通過以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)后對試管苗的生長情況影響不大，且明顯提高了試管苗的健壯程度。

表3 不同支撐物的培養(yǎng)基對不同甘薯品種脫毒試管苗的生長影響

從表4 可以看出，通過不同開瓶煉苗時間，以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，5～8 d內(nèi)沒有任何影響，10 d 后由于瓶內(nèi)培養(yǎng)基內(nèi)水份的散失，有一小部分試管苗失水萎焉。以瓊脂為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，5 d 時有一小部分葉片失水萎焉，8 d 后部分葉片萎焉、葉緣干枯，培養(yǎng)基上有雜菌感染，10 d 后大部分試管苗由于失水死亡。這說明在濕度50%的環(huán)境下，瓊脂培養(yǎng)基極易失水，且培養(yǎng)基易受雜菌感染。從營養(yǎng)缽的移栽成活率可以看出，5 d 的移栽成活率較8 d 后的移栽成活率高，但也僅為86.3%，移栽大棚后成活率也僅為90.6%，綜合成活率僅為78.2%。這說明通過洗根、裸根移栽對試管苗損傷較大，大大影響了試管苗的成活率。通過大棚移栽成活率可以看出，以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，直接帶坨移栽后成活率均在92.8%以上，且不同開瓶煉苗時間后的移栽成活率差異不顯著；以瓊脂為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗，洗根后直接移栽到大棚，成活率最高僅為62.3%。這說明洗根對根部的損傷、裸根直接移栽大棚，還有大棚的環(huán)境濕度的影響，對其成活率影響較大。綜合以上分析說明，以土壤混合物為支撐物的培養(yǎng)基培養(yǎng)的試管苗開瓶煉苗可長達(dá)10 d 且不發(fā)生污染危害，可帶土坨移栽，成活率最高達(dá)到94.5%，大大縮短了培養(yǎng)時間，降低了生產(chǎn)成本。

表4 不同開瓶煉苗時間對試管苗健康狀況及帶土坨移栽成活率影響

柴慈江[12]等在無核棗試管苗生根培養(yǎng)中以土壤為支撐物進(jìn)行了研究，然而在甘薯脫毒試管苗的培養(yǎng)上成活率低，生長不健壯。本研究各項(xiàng)指標(biāo)顯示：用土壤混合物做培養(yǎng)基的支撐物時，甘薯脫毒試管苗能夠基本上成苗，可以正常移栽，在以土壤混合物做支撐物的培養(yǎng)基中不添加大量元素時，試管苗各項(xiàng)素質(zhì)上較添加大量元素的培養(yǎng)基較優(yōu)，且比在以瓊脂為支撐物的培養(yǎng)基明顯提高了苗的粗度。這說明有一定的壯苗作用。因此，以不添加大量元素的土壤混合物為支撐物培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法是一種行之有效的試管苗培養(yǎng)方法，且此方法不僅提高了試管苗的質(zhì)量，而且培養(yǎng)成本明顯降低，有利于試管苗的移栽成活。移栽是植物組織培養(yǎng)快速繁殖技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。解曉紅[13]等甘薯脫毒苗圃地直接移栽技術(shù)進(jìn)行了研究，然而整個移栽技術(shù)復(fù)雜、操作繁鎖。本研究是以無機(jī)基質(zhì)取代瓊脂進(jìn)行試管苗的生根培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)試管苗的帶土坨移栽，可以簡化試管苗移栽后的管理，提高移栽成活率并降低成本。

3 討論與結(jié)論

本研究以土壤和泥炭土、細(xì)沙混合物為支撐物的培養(yǎng)基中添加減半或不含大量元素、微量元素的MS 培養(yǎng)基成分，接種甘薯脫毒試管苗莖段進(jìn)行生根培養(yǎng)，可以形成正常的試管苗。莖桿的加粗、株高的降低，表明形成了壯苗，且不同甘薯品種之間差異不明顯。在培養(yǎng)過程中，少用了瓊脂，節(jié)省去了部分大量、微量元素，并省略了融化瓊脂所需要的加熱工序。這說明這種方法既可以降低試管苗成本，又為簡化試管苗的移栽奠定了基礎(chǔ)。

本研究是以無機(jī)基質(zhì)取代瓊脂進(jìn)行試管苗的生根培養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)試管苗的帶土坨移栽,可以簡化試管苗移栽后的管理,提高移栽成活率并降低成本。本研究結(jié)果表明，移栽前進(jìn)行5～10 d 的開瓶煉苗,可使其葉片氣孔的關(guān)閉功能得到充分恢復(fù),進(jìn)而增強(qiáng)其地上部的保水能力，將開瓶煉苗后的試管苗帶土坨直接移入大棚內(nèi)，移栽后不噴霧、不覆膜，在空氣相對濕度為50%～60%的較低濕度環(huán)境中，移栽成活率達(dá)到94.5%。本研究提供了一種以土壤混合物為支撐物的甘薯脫毒試管苗生根培養(yǎng)及移栽方法，可顯著提高脫毒試管苗移栽的成活率，降低環(huán)境條件，操作簡便，減少移栽次數(shù)，縮短了移栽至成活的生長周期，降低了生產(chǎn)成本，有利于脫毒甘薯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。