‘隴薯3號’和‘隴薯7號’試管結薯關鍵條件優化

齊恩芳，王一航，文國宏，賈小霞

（甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730 0 70)

離體條件下誘導形成的試管薯不僅具有試管苗的所有優點，而且體積小、重量輕，繁殖期間杜絕了外來病菌的再次侵染，便于貯藏、運輸和種植。馬鈴薯試管薯的誘導與生產，對于馬鈴薯種質保存、種子交換、脫毒薯生產及在馬鈴薯基因工程研究中作為基因轉移的受體等方面都有重要意義。試管薯的形成受諸多因素的影響，如基因型、試管苗的健壯程度、礦質營養、碳源、外源激素、植物生長延緩劑以及環境因素（溫度、光照）[1-3]等，關于試管薯誘導已有很多成功的實例，但對于自然條件下馬鈴薯試管結薯的研究還未見報道，利用自然光培養室生產試管薯，設備簡單，節約成本，可充分利用自然空間工廠化批量生產試管薯。

本試驗以‘隴薯3號’和‘隴薯7號’為材料，研究了自然光照、溫度、培養基等試管薯生產關鍵條件的誘導效果，進一步探索高效優質低成本規模化生產試管薯的新途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所保存的‘隴薯3號’和‘隴薯7號’脫毒試管苗。

1.2 試驗地點及時間

試驗在甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所脫毒中心進行，試驗時間在冬季（11月至次年2月），該時期晝夜溫差大，日照時間8 h左右。

1.3 試驗方法

1.3.1 試管苗培養

在無菌條件下，將試管苗切成帶1個葉節的莖段，接種于裝有40 mL MS固體培養基和25 mL MS液體培養基（脫脂棉支撐）的250 mL消毒果醬瓶中，每瓶15株，在自然光培養室培養21 d，長成壯苗后用于試管薯誘導試驗。

1.3.2 試管薯誘導

采用兩因素三水平隨機區組試驗設計，共9個處理（表1）。A為光溫條件，A1：自然光照室溫培養，A2：自然光照室溫培養7 d轉黑暗恒溫培養，A3：黑暗恒溫培養。B為培養基類型，B1：“液體+液體”培養基，B2：“液體+固體”培養基，B3：固體培養基。

表1 試驗設計Table 1 Experimental design

上述光溫條件中，自然光照室溫培養在自然光照培養室進行，晝夜溫度范圍為5～22℃，光照時間8 h左右，試驗材料置于培養架最下層，光照強度約1 000～4 000 lx；黑暗恒溫培養在暗室（空調控溫）進行，溫度17±1℃。3種培養基類型為：將液體誘導培養基（MS+8%白糖+5 mg/L 6-BA）分裝入500 mL三角瓶中，滅菌后按每瓶40 mL直接倒入液體培養的試管苗培養瓶誘導試管薯，簡稱“液體+液體”；倒入固體培養的試管苗培養瓶誘導試管薯，簡稱“固體+液體”；將固體培養的試管苗切段轉接入裝有40 mL固體誘導培養基（MS+4.5 g/L瓊脂+8%白糖+5 mg/L 6-BA）的培養瓶中，簡稱“固體”。

1.4 測定指標及數據處理

培養期間記錄結薯時間及薯塊膨大相關數據，于誘導培養56 d后測定薯塊直徑（mm）、單瓶結薯數（d＞3 mm)、單瓶薯重（g/瓶）、單薯重（g/個）、成薯指數（結薯數/接種株數）、大薯數（d＞5 mm）和大薯率。

數據采用SPSS軟件進行二因素方差分析（LSD法）。

2 結果與分析

2.1 培養條件對‘隴薯3號’試管薯誘導效果的影響

從表2分析的結果可知，A因子對‘隴薯3號’試管結薯的各項指標均無顯著影響；B因子對單瓶薯重、平均單薯重、薯塊平均直徑、大薯數及大薯率有影響，B1處理的單瓶薯重、平均單薯重及薯塊平均直徑極顯著高于B2、B3；大薯數及大薯率極顯著高于B3，與B2差異不顯著。

A×B交互作用對單瓶薯數和成薯指數無顯著影響，但對單瓶薯重、平均單薯重及薯塊平均直徑影響顯著（P＜0.05）（表2）。其中A1B1（“液體+液體”培養基，自然光照室溫培養）為最優條件，A1B1條件下平均單薯重0.30 g，顯著高于A1B2、A1B3、A2B3和A3B3；薯塊平均直徑為7.83 mm，顯著高于A1B2、A1B3、A2B1、A2B3、A3B2和A3B3；在A2B1、A2B2和A3B2培養條件下的平均單薯重均顯著高于A1B3、A2B3和A3B3；在A2B2培養條件下的薯塊平均直徑也顯著高于A1B3、A2B3和A3B3。‘隴薯3號’試管結薯情況見圖1A。

2.2 培養條件對‘隴薯7號’試管薯誘導效果的影響

從表3分析的結果可知，A因子對‘隴薯7號’試管薯的單瓶薯數、成薯指數、單瓶薯重及大薯數有影響，A1處理極顯著高于A2、A3處理。B因子對單瓶薯重、平均單薯重、薯塊平均直徑、大薯數及大薯率均有影響，以B1最優，與B3間差異極顯著。B1與B2之間，薯塊平均直徑差異極顯著，平均單薯重差異顯著，其余指標差異不顯著。B2與B3間，薯塊平均直徑、大薯率差異極顯著；單瓶薯重、平均單薯重及大薯數差異顯著。

A×B交互作用對單瓶薯數、成薯指數、平均單薯重、薯塊平均直徑、大薯數及大薯率均無顯著

影響，但對單瓶薯重影響顯著。其中A1B1（“液體+液體”培養基，自然光照室溫培養）條件下‘隴薯7號’試管薯單瓶薯重為6.74 g，與A1B2差異不顯著，但顯著高于其他處理；A1B2處理也顯著高于A2B3、A3B1、A3B2和A3B3。‘隴薯7號’試管結薯情況見圖1B。

表2 不同培養條件對‘隴薯3號’試管薯誘導與發育的影響Table 2 Effects of different cultural conditions on induction and development of'Longshu 3'microtuber

表3 不同培養條件對‘隴薯7號’試管薯誘導與發育的影響Tab 3 Effect of different cultural conditions on induction and development of'Longshu 7'microtuber

圖1 ‘隴薯3號’（A）和‘隴薯7號’（B）誘導試管薯Figure 1 'Longshu 3'(A)and'Longshu 7'(B)microtuber induction

3 討論

光周期是馬鈴薯結薯的主要誘導因子。無光條件可促進光合產物向塊莖中分配，減少光合產物在地上莖中的分配，但黑暗處理時間過長會造成植株生活力下降，從而影響營養的吸收和轉化，最終降低結薯能力，故光周期必須適宜，才能誘導試管結薯。在該領域已有較多的研究[4-7]，認為誘導期間進行一定階段光照處理有利于試管薯的形成，柳俊和謝從華[8]也認為，黑暗處理和短日照條件對試管塊莖的形成是有利的，黑暗處理有利于匍匐莖的發生，短日照有利于試管薯的膨大。劉夢蕓等[9]研究發現，長時間的暗處理使塊莖形成顯著提早，但結薯數少，植株莖葉生長受阻，塊莖淀粉含量降低。沈清景等[10]研究表明，全黑暗條件對試管薯形成、結薯數量和平均鮮重具有極顯著的促進作用。Gopal等[11]研究認為，較短光周期，較低光照強度對不同基因型的品種的適應性較好，能獲得較多的試管薯個數和較高的產量。以上研究中的短日照處理均是在室內日光燈補充光照，利用日光作為光源補充誘導結薯的研究未見報道。本試驗利用自然光照作試管薯誘導中光照處理，研究發現，短日照條件與全黑暗均能誘導2品種結薯，而且塊莖形成對發育階段無特殊要求，剛剛生長1片葉的植株就能形成塊莖（圖1A和1B）。就本試驗而言，從結薯數與結薯大小來看，自然光照室溫條件更有利于‘隴薯7號’試管薯的形成，其產量還高于黑暗培養。這可能是由于本試驗在冬季進行，屬短日照期，且自然光培養室光照弱，整體環境適于試管薯的誘導。

溫度影響試管薯形成。低溫可誘導馬鈴薯塊莖形成，高溫則可以完全抑制[12]。田間試驗證明，馬鈴薯塊莖田間形成的適宜溫度為15.6～18.3℃，高于21.1℃，塊莖生長速度下降[13]。馬鈴薯試管薯是在試管微環境條件下生長發育的，對溫度條件的要求更嚴格，連勇等[14]認為，對試管薯形成大小及薯重而言，溫度效應高于外源誘導劑，溫度對平均單瓶結薯數影響不顯著。他還認為，在全黑暗誘導條件下，‘中薯3號’試管薯形成的最適溫度為15～20℃，劉志云[15]研究發現，低溫可誘導馬鈴薯塊莖形成，溫度增至32℃不產生塊莖，對于‘克山予64’，最適宜的溫度為18℃，適宜范圍為18～22℃。本試驗中，自然光培養室有日夜溫差，在變溫5～22℃與恒溫17℃2種溫度條件下，‘隴薯3號’與‘隴薯7號’均能結薯。

培養基對試管薯形成有明顯的影響。本研究認為，無論是試管苗的增殖生長還是試管薯的誘導發育，液體培養基一般優于固體培養基，液體培養可復壯試管苗，提高其增殖率，促進試管薯提早結薯與增加薯重等[10,16]。本試驗采用3種培養基方式誘導結薯，結果表明，“液體+液體”誘導培養，試管薯大薯多、產量高，‘隴薯3號’試管薯單薯重達到0.26 g，平均直徑7.15 mm，大薯率（d＞5 mm）達到90.06%；‘隴薯7號’試管薯單薯重達到0.24 g，平均直徑6.54 mm，大薯率（d＞5 mm）達到91.18%，“液體+液體”培養基處理下2個品種單瓶薯重、平均單薯重、薯塊平均直徑、大薯數和大薯率均極顯著高于“固體+液體”和“固體”培養基，“固體+液體”培養基誘導培養，程序簡便，試管薯產量較高，固體培養基直接誘導培養結薯時間短，試管薯之間差異小，成熟整齊一致。此外，黑暗恒溫培養條件下，“液體+液體”、“固體+液體”和“固體”3種培養基在結薯時間上也有差異，‘隴薯3號’初始結薯時間分別為12，15和22 d，‘隴薯7號’初始結薯時間分別為15，19和21 d，表明“液體+液體”培養基方式下結薯時間早。至于基因型對結薯時間的影響，有人認為，早熟品種試管薯誘導結薯早，結薯能力強[17]，本試驗中兩供試品種均為中晚熟品種，在結薯時間上沒有品種差異。

通過試驗可以得到如下結論。試驗在自然光照培養室進行，自然光照條件誘導結薯不受空間限制，且節約能源，光照條件提高了試管苗的生活力，利于試管薯的膨大，對于工廠化規模生產試管薯具有很好的指導作用。因該試驗在冬季進行，日照時間短，自然光培養室光照弱，晝夜溫差大，可能正好具備試管薯誘導的光溫條件，在其他季節，自然光誘導的效果如何，還需要進行更深入的研究。試管薯發育具有基因型差異，試管薯在誘導過程中，對光溫條件的敏感程度因品種而異。試驗中，‘隴薯3號’對光照、溫度及黑暗處理時間的反應均不敏感；但光溫對‘隴薯7號’試管薯發育影響明顯，自然光照利于其試管薯的形成。“液體+液體”培養基處理結薯時間早，數量多，大薯率高，而且不使用瓊脂，相對節約成本，可作為試管薯生產的主要方式。

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