不同激素及添加物對馬鈴薯組培苗生長的影響

王艷平 吳娥嬌 林紫薇

摘要：以馬鈴薯賓杰（Bintje）品種為試驗(yàn)材料，研究在馬鈴薯基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加不同外源激素及添加物對馬鈴薯組培苗生長的影響。結(jié)果表明，最適于組培苗增殖的激素配比為2.00 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA，最適于其結(jié)薯和生根的激素配比為2.00 mg/L 6-BA+1.00 mg/L NAA。在培養(yǎng)基中添加馬鈴薯比添加香蕉更有利于馬鈴薯組培苗葉片的生長，最適添加濃度為100 g/L;在培養(yǎng)基中添加香蕉比添加馬鈴薯更可以促進(jìn)馬鈴薯組培苗植株的橫向生長，最適添加濃度為50 g/L。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;組織培養(yǎng);添加物;增殖;結(jié)薯;生根

中圖分類號：S532.043?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）11-0124-04

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是一年生茄科茄屬草本植物，起源于南美洲和玻利維亞，明朝萬歷年間（公元1573—1619年）傳入我國[1]。馬鈴薯作為我國重要的糧、菜、飼兼用作物，營養(yǎng)十分全面，富含蛋白質(zhì)、維生素及各種微量元素，研究表明，每100 g鮮馬鈴薯中含有1.5～2.3 g蛋白質(zhì)、17.5～28.0 g 碳水化合物、0.40～0.94 g脂肪、15～68 mg磷、17.4 mg 鋅、11～60 mg鈣、0.4～4.8 mg鐵、0.03～0.17 mg硫胺素、0.10 mg維生素B1、0.03 mg維生素B2、20～40 mg維生素C，有“地下蘋果”之稱[2-3]。同時(shí)，馬鈴薯具有耐寒、耐旱、耐貧瘠的種植特點(diǎn)，適應(yīng)范圍廣，種植面積和增產(chǎn)空間大，且和小麥、水稻等大宗糧食作物相比水肥等資源利用率更高[4];在我國糧食體系中一直占據(jù)著重要位置，是繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物[5];對保證我國糧食安全、貧困地區(qū)脫貧增收和地區(qū)經(jīng)濟(jì)振興崛起有重大意義[6]。同時(shí)，馬鈴薯生長季節(jié)短，茬口安排豐富，經(jīng)濟(jì)效益高，已成為我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)增效及農(nóng)民增收的主要經(jīng)濟(jì)作物之一[7]。自20世紀(jì)90年代中期以來，我國馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均位于世界前列。2016年2月，農(nóng)業(yè)部出臺《關(guān)于推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》，把馬鈴薯作為主糧產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。同時(shí)提出，到2020年，將馬鈴薯種植面積擴(kuò)大到1億畝（1畝=667 m2）以上。

馬鈴薯生產(chǎn)中多采用塊莖進(jìn)行無性繁殖，由于連年種植導(dǎo)致體內(nèi)病毒積累、品種種性退化、品質(zhì)及產(chǎn)量降低[8-9]。馬鈴薯組織培養(yǎng)技術(shù)是運(yùn)用植物體內(nèi)病毒分布的不均勻性原理，以病毒含量較少或者無毒的離體莖尖分生組織為材料，在無菌環(huán)境下進(jìn)行組織培養(yǎng)獲取脫毒試管苗的一種技術(shù)[10]。該技術(shù)相比于傳統(tǒng)的塊莖繁殖，不僅能夠有效地去除病毒，保留品種優(yōu)勢，延緩品種退化，而且在一定程度上節(jié)省了馬鈴薯原種生產(chǎn)成本[11-13]，為馬鈴薯工廠化育苗和良種繁殖提供了技術(shù)支持[14]。

外源激素作為植物生長調(diào)節(jié)的重要物質(zhì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于馬鈴薯組織培養(yǎng)研究[15-17]。添加物作為一種天然外源能量和激素，在金線蓮[18]、鐵皮石斛[19-21]、觀賞蘭花[22-25]、猴頭菇[26]等組織培養(yǎng)中已經(jīng)得到了廣泛的研究，并且成功應(yīng)用于生產(chǎn)中，帶來了很大的經(jīng)濟(jì)收入，但在馬鈴薯組織培養(yǎng)研究中的相關(guān)報(bào)道甚少。本研究通過試驗(yàn)，探討在培養(yǎng)基中添加生長激素及添加物對馬鈴薯組培苗增殖、試管薯誘導(dǎo)及壯苗生根的影響，篩選適合其植株生長、生根及結(jié)薯的培養(yǎng)基配方組成，為馬鈴薯規(guī)模化生產(chǎn)組培苗和試管薯提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯品種：賓杰（Bintje）。

1.1.1 外植體的獲取 將解除休眠后的馬鈴薯塊莖播種于經(jīng)過干熱滅菌的泥炭土中，深度為3 cm左右，澆透水后置于20 ℃左右的溫室中生長，定期澆水保濕，待植株長至10 cm左右高度時(shí)剪取頂芽，包于紗布內(nèi)流水沖洗2 h，使用經(jīng)過消毒的剪刀剪去傷口，在超凈工作臺中用75%乙醇溶液浸泡 10 s，20%過氧化氫中浸泡15 min（其間振蕩3～5次），無菌水沖洗5次，放在無菌濾紙上吸干表面水分，切取約0.50 cm長莖尖接種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同激素配比對馬鈴薯組培苗生長的影響 以MS培養(yǎng)基+30 g/L蔗糖+8 g/L瓊脂為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，分別加入不同濃度的6-BA和NAA共9個(gè)處理，編號為L1～L9;以基本培養(yǎng)基為對照，編號為L10（表1）。培養(yǎng)基分裝后置于 121 ℃ 高壓鍋中滅菌20 min備用。每個(gè)處理接15瓶，每瓶接種2個(gè)莖段，培養(yǎng)室溫度為22 ℃，光照時(shí)間為12 h/d，光照強(qiáng)度為2 000 lx，30 d后對馬鈴薯的生長情況進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，60 d后統(tǒng)計(jì)馬鈴薯的結(jié)薯率。

1.2.2 不同添加物及其含量對馬鈴薯組培苗生長的影響 以MS培養(yǎng)基+30 g蔗糖+8 g瓊脂為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，添加不同濃度馬鈴薯，編號分別為W1、W2、W3。添加不同濃度香蕉，編號分別為X1、X2、X3。以基礎(chǔ)培養(yǎng)基為對照組，編號為L10（表2）。培養(yǎng)基分裝后置于121 ℃高壓鍋中滅菌20 min備用。每個(gè)處理接10瓶，每瓶接種3個(gè)莖段，培養(yǎng)室溫度為 21 ℃，光照時(shí)間為12 h/d，光照度為2 000 lx，30 d后對馬鈴薯的生長情況進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，60 d后統(tǒng)計(jì)馬鈴薯結(jié)薯率。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)使用Excel 2016及SPSS 17.0軟件進(jìn)行分析，用Student-Newman-Keuls（S-N-K）法分析顯著性差異。生根率=（生根的苗數(shù)/接種的總苗 數(shù)）×100%，結(jié)薯率=（結(jié)薯苗數(shù)/接種的總苗數(shù)）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素配比對馬鈴薯組培苗生長的影響

將馬鈴薯重生芽接種到添加不同濃度6-BA和NAA的培養(yǎng)基中生長30 d后，對馬鈴薯組培苗的平均株高進(jìn)行方差分析。由表3可以看出，添加不同濃度6-BA和NAA對馬鈴薯組培苗株高的影響均達(dá)到了極顯著水平（P<0.01，下同），且兩者的交互作用影響也達(dá)極顯著水平。由圖1可知，隨著 6-BA 濃度的增加，馬鈴薯組培苗的平均株高出現(xiàn)了先升高后下降的趨勢，最適添加濃度為2.00 mg/L，平均株高達(dá) 6.60 cm，與添加1.00、4.00 mg/L 6-BA之間差異顯著（P<0.05）。隨著NAA濃度的增加，馬鈴薯組培苗的平均株高呈逐漸下降趨勢，各處理之間差異均達(dá)到顯著水平，最適添加濃度為0.01 mg/L，平均株高達(dá)7.83 cm。

由表4可以看出，培養(yǎng)基中添加6-BA和NAA對馬鈴薯組培苗葉片與株高的影響一致，添加不同濃度6-BA和NAA對馬鈴薯組培苗平均葉片數(shù)的影響均達(dá)到了極顯著水平（P<0.01），且兩者的交互作用對馬鈴薯組培苗平均葉片數(shù)的影響也極顯著。由圖1可知，隨著6-BA濃度的升高，平均葉片數(shù)呈逐漸升高趨勢，最適葉片生長濃度為添加 4.00 mg/L 6-BA，平均葉片數(shù)達(dá)5.94張，是最低6-BA添加濃度平均葉片數(shù)的近3倍（添加6-BA 1.00 mg/L 的平均葉片數(shù)為2.09張）。此外，在培養(yǎng)基中添加不同濃度的NAA對馬鈴薯組培苗株高和葉片數(shù)的影響一致，均隨著NAA濃度的升高呈降低趨勢，NAA添加濃度為0.01 mg/L時(shí)，平均葉片數(shù)最多，達(dá)6.90張。

2.2 不同添加物及其含量對馬鈴薯組培苗株高和葉片的影響

將馬鈴薯重生芽接種到添加不同濃度6-BA和NAA的培養(yǎng)基中生長30 d后，對馬鈴薯組培苗的平均株高和平均葉片數(shù)進(jìn)行方差分析。由圖2、表5、表6可以看出，在培養(yǎng)基中添加馬鈴薯和香蕉均有利于馬鈴薯組培苗的生長，添加馬鈴薯更有利于葉片的生長，添加香蕉更有利于植株長高。在培養(yǎng)基中添加100 g/L的馬鈴薯時(shí)，馬鈴薯組培苗的平均株高最高，達(dá)12.14 cm，平均葉片數(shù)為16.73張，僅次于添加 50 g/L 馬鈴薯（17.33張），但兩者間差異不顯著，表明在培養(yǎng)基中添加100 g/L馬鈴薯時(shí)對馬鈴薯組培苗的增殖最有利。隨著培養(yǎng)基中香蕉濃度的升高，馬鈴薯的平均株高和葉片數(shù)均呈下降趨勢。培養(yǎng)基中添加不同濃度的香蕉對馬鈴薯組培苗平均株高的影響差異不顯著，而培養(yǎng)基中香蕉添加量為最低濃度（50 g/L）時(shí)，平均葉片數(shù)與添加濃度為100、150 g/L之間差異均顯著;香蕉添加量為100、150 g/L時(shí)，平均葉片數(shù)差異不顯著。

2.3 不同激素含量及添加物含量對馬鈴薯組培苗結(jié)薯和生根的影響

將馬鈴薯重生芽接種到添加不同濃度6-BA和NAA的培養(yǎng)基中生長60 d后，對馬鈴薯組培苗的結(jié)薯率和生根率進(jìn)行方差分析。由圖3可以看出，與對照組相比，培養(yǎng)基中添加不同濃度的6-BA和NAA均有助于馬鈴薯組培苗結(jié)薯和生根。最適于馬鈴薯組培苗結(jié)薯的6-BA濃度為2.00 mg/L，與最適于馬鈴薯組培苗長高的濃度一致（圖1）。當(dāng)培養(yǎng)基中添加2.00 mg/L 6-BA時(shí)，隨著NAA濃度的升高，馬鈴薯組培苗的結(jié)薯率和生根率均逐漸升高。但當(dāng)提高6-BA濃度，添加量為4.00 mg/L時(shí)，隨著NAA濃度的升高，馬鈴薯組培苗的結(jié)薯率和生根率均呈下降趨勢，這說明兩者對馬鈴薯組培苗的結(jié)薯和生根存在一定的交互作用。可以看出，當(dāng)培養(yǎng)基中添加 2.00 mg/L 6-BA和0.10 mg/L NAA時(shí)馬鈴薯的結(jié)薯率和生根率最高，均為96.67%。

將馬鈴薯重生芽接種到含有不同添加物的培養(yǎng)基中生長60 d后，對馬鈴薯組培苗的平均株高進(jìn)行方差分析。由圖4可以看出，在培養(yǎng)基中添加不同濃度的馬鈴薯和香蕉時(shí)，馬鈴薯的生根率均達(dá)到了100%，但結(jié)薯率水平不一致。在培養(yǎng)基中添加100 g/L的馬鈴薯時(shí)，馬鈴薯組培苗的結(jié)薯率最高，達(dá)100%。隨著香蕉濃度逐漸升高，馬鈴薯組培苗的結(jié)薯率呈逐漸下降趨勢，當(dāng)添加量達(dá)150 g/L時(shí)，結(jié)薯率為20.00%低于對照組（46.67%），表明高濃度的香蕉添加量對馬鈴薯的結(jié)薯存在抑制作用。

3 結(jié)論與討論

在馬鈴薯植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中添加不同的外

源激素對其生長有著不同程度的影響[27-28]，適量的外源激素有利于組培苗的增殖，但濃度過高、過低或使用時(shí)間不當(dāng)會對組培苗產(chǎn)生不利影響[29]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，最適于馬鈴薯組培苗長高的6-BA和NAA濃度分別為2.00、0.01 mg/L;最適于馬鈴薯組培苗葉片生長的6-BA和NAA濃度分別為4.00、0.01 mg/L;最適于結(jié)薯和生根的6-BA濃度為 2.00 mg/L，NAA濃度為1.00 mg/L。綜合本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，最適于賓杰（Bintje）組培苗增殖的激素配比為2.00 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA，最適于其結(jié)薯和生根的激素配比為2.00 mg/L 6-BA+1.00 mg/L NAA。

本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯組織培養(yǎng)過程中不添加任何外源激素時(shí)，植株也能正常生長，這與冉毅東等報(bào)道的結(jié)果[30]相似。但不添加任何激素的培養(yǎng)基中馬鈴薯組培苗的生長周期短，與培養(yǎng)基中添加激素的馬鈴薯組培苗相比，其更早出現(xiàn)葉片黃化和植株衰老現(xiàn)象;此外，培養(yǎng)基中不添加任何激素的馬鈴薯組培苗所結(jié)種薯與在培養(yǎng)基中添加外源激素的組培苗相比所結(jié)種薯要小一些，因此，在培養(yǎng)基中添加一定濃度的激素對馬鈴薯組培苗的生長是有益的，這與任凝輝等在馬鈴薯莖尖培養(yǎng)及快速繁殖技術(shù)的研究中所得結(jié)論[31]相似。在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加2.00 mg/L的6-BA時(shí)，馬鈴薯的生根率隨著所添加NAA濃度的升高而升高，這說明NAA對馬鈴薯根的分化有促進(jìn)作用，這與張玲在馬鈴薯組織培養(yǎng)技術(shù)研究中所得結(jié)果[8]一致。

添加物作為一種天然激素和能量供應(yīng)體，對組培苗的生長起到了很好的促進(jìn)作用，如在馬鈴薯試管苗繼代增殖培養(yǎng)基中添加25 ml/L的椰子汁，平均增值倍數(shù)高達(dá)3.07倍[1]。本研究通過在馬鈴薯基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加一定濃度的香蕉和馬鈴薯試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加一定濃度的馬鈴薯有利于馬鈴薯組培苗葉片的生長，添加一定濃度的香蕉有助于馬鈴薯組培苗長高。

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