分蘗洋蔥脫毒苗和實(shí)生苗種性提升比較試驗(yàn)

張爽爽 王健鸝 王劍鋒 張悅

(吉林省蔬菜花卉科學(xué)研究院，吉林 長春 130033)

分蘗洋蔥(A.cepa Aggregatum group)，百合科蔥屬，以鱗莖或嫩葉為主要產(chǎn)品的二年生草本植物，是洋蔥(Allium cepa L.)的一個變種[1]。分蘗洋蔥與普通洋蔥的區(qū)別是植株小、葉片窄，每株可分蘗多個至10多個鱗莖，鱗莖相對小、簇生，干物質(zhì)含量高，耐儲存，耐寒能力強(qiáng)[2-4]。分蘗洋蔥主要在我國黑龍江省、吉林省、廣東省、湖北省等地區(qū)種植生產(chǎn)；國外在印度尼西亞、美國及法國等歐洲國家均有栽培[2，5-7]。

分蘗洋蔥在國內(nèi)外大多數(shù)地區(qū)很少抽薹開花，主要以小鱗莖進(jìn)行無性繁殖[1，2]。長期的無性繁殖導(dǎo)致種球感染病毒、種性退化十分嚴(yán)重，生產(chǎn)上常表現(xiàn)為植株矮化、葉片皺縮、抗性差等，農(nóng)民每年施入大量的葉面肥及植物生長調(diào)節(jié)劑促進(jìn)其生長，嚴(yán)重影響分蘗洋蔥的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前生產(chǎn)上解決這一問題的主要方法是通過組織培養(yǎng)獲得脫毒苗或利用有性繁殖恢復(fù)種性，提高植株長勢及產(chǎn)量。徐啟江等對分蘗洋蔥莖尖脫毒技術(shù)進(jìn)行研究，得到無毒的分蘗洋蔥試管苗，細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，脫毒試管苗仍保持原材料的遺傳穩(wěn)定性[8]；蘇雪嬌利用莖尖脫毒技術(shù)及微鱗莖盤快繁技術(shù)獲得大量分蘗洋蔥組培苗，并通過田間馴化及栽培獲得脫毒苗二代種球，與常規(guī)無性繁殖的分蘗洋蔥種球相比，脫毒苗二代種球生長快，田間表現(xiàn)好，且產(chǎn)量及品質(zhì)均優(yōu)于常規(guī)種球[9]；Sumarno等研究發(fā)現(xiàn)，使用真種子繁殖的分蘗洋蔥可以避免種球繁殖攜帶病毒的同時(shí)，種子繁殖的分蘗洋蔥植株更健康、少病，比種球繁殖的分蘗洋蔥產(chǎn)量更高[10]；Getachew等對種子繁殖的分蘗洋蔥進(jìn)行研究，通過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種子繁殖的分蘗洋蔥品種比常規(guī)種球繁殖的品種產(chǎn)量高44%～86%[11]。前人對分蘗洋蔥常規(guī)種球與脫毒苗二代種球及實(shí)生苗分別進(jìn)行了比較研究，但是目前對于分蘗洋蔥脫毒苗及實(shí)生苗種性恢復(fù)比較研究還未見報(bào)道，本試驗(yàn)擬通過組培脫毒和有性繁殖2種方式獲得分蘗洋蔥種苗，并對脫毒苗和實(shí)生苗的田間表現(xiàn)及產(chǎn)量進(jìn)行比較研究，旨在為分蘗洋蔥生產(chǎn)及新品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以莖尖脫毒組培苗和有性繁殖實(shí)生苗為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 分蘗洋蔥脫毒種苗的獲得方法

以MS加0.1mg·L-1NAA為培養(yǎng)基，0.3mm分蘗洋蔥莖尖組織為外植體，誘導(dǎo)成苗；成苗后利用ELISA技術(shù)檢測病毒，以不攜帶病毒的植株為原始種苗。利用MS加0.1mg·L-1NAA加45g·L-1蔗糖誘導(dǎo)結(jié)球，當(dāng)脫毒種苗試管微鱗莖直徑達(dá)到8mm以上時(shí)，利用MS加0.1mg·L-1NAA加0.4mg·L-16-BA進(jìn)行增殖培養(yǎng)，增殖后將組培苗分株接種于1/2 MS加0.1mg·L-1NAA培養(yǎng)基中生根培養(yǎng)，將生根后的分蘗洋蔥組培苗移栽至基質(zhì)中馴化，馴化成功后，5月初定植于田間[9，12]。

1.2.2 分蘗洋蔥實(shí)生苗的獲得方法

將分蘗洋蔥種球播種于營養(yǎng)缽中，待3～5片真葉時(shí)，放置于3～6℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)30d后定植于網(wǎng)棚[13]。常規(guī)的田間管理，待抽薹開花時(shí)，進(jìn)行人工輔助自交授粉，種子成熟后收獲種子。第2年2月底播種于溫室，5月初定植于田間，與脫毒馴化苗在同一地塊。

1.2.3 測定指標(biāo)及方法

5月10日定植后進(jìn)入緩苗期，自5月20日起，每15d田間隨機(jī)取5株分蘗洋蔥，測量葉片數(shù)、株高、假莖粗、葉綠素含量(乙醇丙酮浸泡法)及根系活力(TTC法)。7月20日采收后測定分蘗洋蔥產(chǎn)量性狀，包括分蘗數(shù)、單球重、單株重；鱗莖的干物質(zhì)含量，烘干稱重法；可溶性糖含量，蒽酮比色法；可溶性蛋白含量，考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；維生素C含量，2，6-二氯酚靛酚滴定法；游離氨基酸含量，水合茚三酮比色法。試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)；同時(shí)調(diào)查田間發(fā)病情況，采用5點(diǎn)法調(diào)查，每點(diǎn)取100株。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用DPS進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗洋蔥脫毒苗的獲得

利用組培脫毒，經(jīng)病毒檢測后獲得原始種苗88株，通過結(jié)球、增殖、生根培養(yǎng)后獲得組培苗5120株，田間馴化成活3630株定植于田間。

2.2 分蘗洋蔥實(shí)生苗的獲得

通過人工誘導(dǎo)春化，獲得抽薹的分蘗洋蔥106株，人工輔助授粉收獲種子11.7g。第2年2月播種于溫室，苗齡60d定植于田間，幼苗成活率達(dá)78.2%。

圖1 分蘗洋蔥脫毒苗的獲得過程

圖2 分蘗洋蔥實(shí)生苗的獲得過程

2.3 生長期形態(tài)指標(biāo)比較

2.3.1 葉片數(shù)

由圖3可知，脫毒苗和實(shí)生苗的葉片數(shù)隨著生長而增加，7月5日達(dá)到最高，隨著種球成熟及植株衰老，葉片數(shù)下降；6月5日前實(shí)生苗葉片數(shù)高于脫毒苗，達(dá)到顯著差異；6月20日實(shí)生苗和脫毒苗葉片數(shù)相近；7月5日之后脫毒苗葉片數(shù)高于實(shí)生苗，達(dá)到顯著差異。

圖3 脫毒苗和實(shí)生苗的葉片數(shù)比較

2.3.2 株高

由圖4可知，脫毒苗和實(shí)生苗的株高隨著生長而增加；6月5日前脫毒苗株高高于實(shí)生苗，達(dá)到顯著差異；6月20日后脫毒苗高于實(shí)生苗，達(dá)到顯著差異。

圖4 脫毒苗和實(shí)生苗的株高比較

2.3.3 假莖粗

由圖5可知，脫毒苗和實(shí)生苗的假莖粗隨著生長而增加，6月5日前實(shí)生苗假莖粗大于脫毒苗，達(dá)到顯著差異；6月20日脫毒苗假莖粗大于實(shí)生苗，達(dá)到顯著差異。

圖5 脫毒苗和實(shí)生苗的莖粗比較

2.4 生長期葉綠素含量和根系活力比較

由圖6、圖7可知，葉綠素含量和根系活力隨著生長發(fā)育逐漸增加，6月20日達(dá)到峰值，隨著鱗莖的膨大及成熟，葉綠素含量和根系活力含量下降。

圖6 脫毒苗和實(shí)生苗的葉綠素含量比較

圖7 脫毒苗和實(shí)生苗的根系活力比較

2.5 田間病毒病發(fā)病情況比較

脫毒苗和實(shí)生苗病毒病田間發(fā)病情況調(diào)查結(jié)果顯示，5月20日脫毒苗和實(shí)生苗均沒有發(fā)??；6月5日起有發(fā)病植株，隨著生長發(fā)病株數(shù)增加，但是脫毒苗和實(shí)生苗發(fā)病率均不高，在1.2%～5%，詳見表1。

表1 脫毒苗和實(shí)生苗病毒病田間發(fā)病情況

2.6 采收期產(chǎn)量性狀比較

通過對產(chǎn)量性狀進(jìn)行測量，脫毒苗及實(shí)生苗收獲種球的分蘗數(shù)及單株重都達(dá)到差異顯著；脫毒苗及實(shí)生苗收獲種球的單球重差異不顯著；脫毒苗及實(shí)生苗收獲種球的折合產(chǎn)量分別為1144.57kg·667m-2及1429.11kg·667m-2，實(shí)生苗產(chǎn)量比脫毒苗高24.9%，詳見表2。

表2 脫毒苗和實(shí)生苗產(chǎn)量性狀比較

2.7 采收期種球品質(zhì)比較

通過對脫毒苗及實(shí)生苗收獲種球的品質(zhì)性狀進(jìn)行測量，脫毒苗及實(shí)生苗收獲種球的干物質(zhì)含量、可溶性糖、可溶性蛋白、維生素C及游離氨基酸含量差異均不顯著，詳見表3。

表3 脫毒苗和實(shí)生苗品質(zhì)性狀比較

3 討論

本試驗(yàn)首次對分蘗洋蔥脫毒苗及實(shí)生苗的田間表現(xiàn)、產(chǎn)量及品質(zhì)等性狀進(jìn)行比較研究。研究結(jié)果表明，脫毒苗與實(shí)生苗相比，生長期形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)、發(fā)病率及品質(zhì)性狀差異不顯著，脫毒苗的表現(xiàn)略好于實(shí)生苗。但是實(shí)生苗的分蘗數(shù)高于脫毒苗，且二者差異顯著，在單球重差異不顯著的情況下，導(dǎo)致單株重差異顯著，每667m2實(shí)生苗產(chǎn)量比脫毒苗高24.9%。分蘗數(shù)是影響分蘗洋蔥產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，通過研究發(fā)現(xiàn)，脫毒苗、脫毒二代種球及實(shí)生苗的分蘗數(shù)有很大差異[11，14]。Getachew等研究表明，不同品種的分蘗洋蔥實(shí)生苗的分蘗數(shù)在2.00～4.30，利用種球種植的分蘗洋蔥分蘗數(shù)在7.30左右，種子種植的分蘗洋蔥分蘗數(shù)低于常規(guī)種球[11]；本試驗(yàn)實(shí)生苗的分蘗數(shù)為3.50，與前人研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)脫毒苗的分蘗數(shù)為3.00，顯著低于常規(guī)種球；蘇雪嬌研究表明，脫毒苗二代種球的分蘗數(shù)為10.80，與常規(guī)種球差異不大[14]；說明脫毒苗分蘗數(shù)低于常規(guī)種球，但是脫毒苗二代種球的分蘗數(shù)與常規(guī)種球達(dá)到相同水平。

現(xiàn)階段利用莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒苗已成為解決因病毒病導(dǎo)致分蘗洋蔥種性退化問題的有效方法，但是脫毒苗繁育體系還不完善，未能達(dá)到工廠化生產(chǎn)水平，種苗數(shù)量不能滿足生產(chǎn)需要。依靠有性繁殖可獲得大量植物種子，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)不同品種間優(yōu)良基因的交換和重組，因此開展分蘗洋蔥有性繁殖對于選育優(yōu)良新品種具有重要意義。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道印度尼西亞農(nóng)業(yè)部制定了2016—2045年TSS分蘗洋蔥真種子繁殖重大計(jì)劃，且在相關(guān)研究部門進(jìn)行種子的研發(fā)工作[15-17]，說明有性繁殖已成為未來分蘗洋蔥生產(chǎn)的主要方向。

4 結(jié)論

綜上所述脫毒苗與實(shí)生苗田間表現(xiàn)差異不大，實(shí)生苗的產(chǎn)量高于脫毒苗，本試驗(yàn)研究結(jié)果可為分蘗洋蔥生產(chǎn)及新品種選育提供參考。