霧培條件下不同脫毒馬鈴薯品種比較分析

廖霏霏 劉興貴 王克秀 杜勇利 熊湖 張德銀

摘要：為篩選出適宜川南地區馬鈴薯原原種霧培生產的優勢品種，本試驗選用7個馬鈴薯品種的脫毒苗，以‘費烏瑞它’為對照，采用原原種霧培法進行品比試驗，對不同品種的農藝性狀和產量進行比較分析。結果表明，‘早大白’和‘中薯19號’結薯數分別為10.4粒/株和10.1粒/株，較對照分別增加33.3%和29.5%。綜合評價，‘早大白’和‘中薯19號’在參試品種中農藝性狀表現較好、產量較高，適合川南地區馬鈴薯原原種霧培生產。

關鍵詞：霧培法；原原種；比較試驗；農藝性狀；結薯率；產量

中圖分類號：S532文獻標志碼：A論文編號：cjas20191100278

Virus-free Potato Varieties in Aeroponics： Comparative Analysis

Liao Feifei1， Liu Xinggui1， Wang Kexiu2， Du Yongli1， Xiong Hu1， Zhang Deyin1

（1Yibin Academy of Agricultural Sciences， Yibin 644000， Sichuan， China；

2Sichuan Academy of Agricultural Sciences， Crop Research Institute， Chengdu 610066， Sichuan， China）

Abstract： To select the potato varieties suitable for the aeroponics production of pre-basic seeds in southern Sichuan， the agronomic traits and yield of seven virus-free plantlets of potato varieties were compared with the control‘Favorita’in aeroponics. The results showed that the tuber number per plant of‘Zao dabai’and‘Zhongshu 19’was 10.4 and 10.1， respectively， increased by 33.3% and 29.5% compared with that of the control. Evaluating comprehensively，‘Zaodabai’and‘Zhongshu 19’show better agronomic traits and higher yield among the tested varieties， which are suitable for pre-basic seeds production in aeroponics.

Keywords： Aeroponics； Pre-Basic Seeds； Comparison Test； Agronomic Traits； Rate of Tuber； Yield

0引言

四川省南部立體氣候明顯，具有天然優厚的馬鈴薯生產條件[1]，但本區域脫毒種薯應用率相對較低，種薯退化現象較嚴重，導致馬鈴薯病害重、產量低，嚴重制約了當地馬鈴薯產業發展[2-3]。優質脫毒種薯的高效生產是解決此問題的關鍵，而原原種生產是優質脫毒種薯的質量保障。脫毒馬鈴薯原原種生產主要采用基質栽培和營養液霧化培養2種方式[4]。霧培法是1988年由Weathers等[5]提出的一種新型植物培養方法，與其他方法相比，具有可控性、生產自動化、成本低和效率高等優點[6-8]，因此被廣泛應用于脫毒馬鈴薯原原種的生產。關于霧培生產脫毒馬鈴薯原原種的技術研究較多，主要涉及設備智能化、營養液配方、生產管理和抗性等方面[9-11]。對于不同品種，在同一環境和處理下的長勢和產量均有差異。前人對馬鈴薯品種間差異性的研究多在大田[12-14]，而在霧培上較少。汪翠存等[15]研究了不同品種的帶根苗與頂端扦插苗霧培的差異。賀曉霞[16]利用霧培法進行品比試驗，篩選出品種‘莊薯4號’和‘天薯11號’生長性狀好、微型薯產量高，適合在當地進行微型薯霧培繁育。

脫毒馬鈴薯霧培生產技術的探索與應用在川南地區尚屬首次，不同品種在同一地區進行霧培時其生長發育表現會有所不同。通過引進國內不同地方的馬鈴薯品種脫毒苗進行霧培試驗，對其相關農藝性狀、經濟性狀等進行調查，分析不同馬鈴薯品種對川南地區氣候特點、霧培技術等方面的適應性，篩選出適宜川南地區霧培生產脫毒馬鈴薯原原種的優勢品種。

1材料與方法

1.1試驗時間地點

試驗于2018年1—5月在宜賓市農業科學院本部進行。

1.2試驗材料

材料為‘中薯19號’、‘中薯5號’、‘興佳2號’、‘早大白’、‘東農303’、‘尤金885’和‘費烏瑞它’7個馬鈴薯品種的脫毒試管苗。其中‘費烏瑞它’脫毒試管苗由四川省農業科學院作物研究所提供，其他品種均由國家種質克山馬鈴薯試管苗庫提供。

1.3試驗方法

1.3.1試驗設計脫毒苗于MS培養基光照培養25～30天，再水培20～25天。選取生長健壯，株高15～20 cm且無副葉的水培苗移栽至網室霧培箱體上，株距10 cm×15 cm。馬鈴薯霧培生產進行常規管理。試驗以‘費烏瑞它’為對照，采用單因素隨機區組設計，3次重復，小區面積1.2 m2（76株）。

1.3.2農藝性狀測定移栽20天后，每隔10天測量全株長、莖粗、匍匐莖長、匍匐莖數，共計5次，每個小區隨機取樣5株進行測量，取其平均值。

1.3.3結薯率測定移栽20天后，每隔4天統計結薯株數，以結薯株數占小區總株數的百分比為結薯率，匍匐莖頂端膨大為匍匐莖直徑的2倍計為結薯。

1.3.4產量測定統計小區塊莖總產量和塊莖總粒數，計算單株塊莖產量與塊莖粒數。

1.3.5試驗儀器電導率儀由成都世紀方舟科技有限公司生產，精度為0.1；pH復合電極由上海儀電科學儀器股份公司生產，精度為0.01。

1.4數據分析

試驗數據采用軟件DPS 9.01與Microsoft Excel 2003進行分析。

2結果與分析

2.1不同馬鈴薯品種農藝性狀比較

2.1.1不同時期的全株長和莖粗變化全株長即植株株高與主根系長度的總和。7個品種的全株長具有相同的變化趨勢（如圖1）。定植60天時，全株長大小依次為‘中薯5號’>‘中薯19號’>‘早大白’>‘興佳2號’>‘東農303’>‘費烏瑞它’>‘尤金885’，值為73.81 cm> 68.72 cm>64.55 cm>61.41 cm>58.74 cm>56.83 cm> 50.84 cm，其中‘中薯19號’和‘早大白’的全株長較對照增加20.92%、13.58%。定植20～60天，除‘尤金885’全株長小于對照，其余5個品種全株長均大于對照；對照和‘尤金885’的全株長呈平穩增長趨勢，‘中薯5號’和‘中薯19號’增長速率較其他5個品種都高，其中‘中薯5號’在定植20～40天增長速率逐步提高，40～60天增長速率先變緩再提高，而‘中薯19號’是在50～60天增長速率變緩。

7個品種莖粗大小差異較明顯（如圖2），定植60天時，莖粗較對照（3.03 mm）小的有‘興佳2號’、‘中薯5號’、‘早大白’、‘東農303’和‘尤金885’，分別為2.91、3.02、2.13、2.59、1.44 mm；莖粗較對照大的僅‘中薯19號’，為3.74 mm。其中‘早大白’、‘東農303’和‘尤金885’的莖粗在整個生育期中均小于對照，且‘尤金885’在整個生育期莖粗變化很小。定植30～50天，‘興佳2號’、‘中薯5號’的莖粗與對照變化基本一致。

2.1.2不同時期的匍匐莖長和匍匐莖數變化7個品種的匍匐莖長如圖3所示。定植60天時，所有品種匍匐莖長均較對照（1.92 cm）長，其中‘中薯5號’最長，為2.99 cm，‘興佳2號’次之，為2.88 cm；‘早大白’匍匐莖長度較對照稍大，但差異不明顯；‘中薯5號’、‘興佳2號’、‘中薯19號’、‘東農303’以及‘尤金885’匍匐莖均長達2.3 cm以上。定植20～40天，‘中薯19號’匍匐莖長度的增長速率大于對照，而其余品種增長速率均小于對照；在該期間‘中薯19號’、‘興佳2號’、‘早大白’和對照匍匐莖長度增長幅度較40～60天變化幅度大，而‘中薯5號’、‘東農303’和‘尤金885’匍匐莖長度增長幅度較40～60天變化幅度大較小；在定植40～60天，‘中薯19號’、‘興佳2號’和‘早大白’匍匐莖長增長幅度變化不明顯，而‘尤金885’和‘東農303’以及‘中薯5號’匍匐莖長增長幅度變化較大。

7個品種的匍匐莖數如圖4所示。在定植40天時，其他品種較對照（7.8條）的匍匐莖數少，且在此時‘興佳2號’、‘中薯5號’、‘早大白’和‘東農303’匍匐莖數均達到最大，分別為6.9、7.0、6.8、6.8條；定植20～40天，7個品種匍匐莖數呈上升趨勢；定植40天后，除‘中薯19號’，其余品種的匍匐莖數呈下降趨勢。

2.2不同馬鈴薯品種的單株結薯率變化比較

7個品種的單株結薯率均呈現“S”形曲線變化，但在各個時期存在較大差異（如圖5）。定植20天時，對照結薯率為19%，僅‘中薯19號’的結薯率低于對照，‘中薯5號’結薯率最大，61%的植株已結薯；定植28天時，‘中薯19號’的結薯率為5.6%，其余品種結薯率均大于50%，‘早大白’的結薯率與對照差異不明顯，‘興佳2號’、‘中薯5號’、‘東農303’、‘尤金885’的結薯率均大于對照；定植32天時，‘興佳2號’、‘中薯5號’和‘東農303’結薯率達100%，‘尤金885’的結薯率與對照差異不明顯；定植36天時，‘費烏瑞它’、‘早大白’和‘尤金885’的結薯率達100%；‘中薯19號’的結薯率在定植40天時達到100%。

2.3不同馬鈴薯品種的產量和結薯數比較

由表1可知，在7個品種的單株產量比較中，‘早大白’的單株產量最高，為37.66 g；‘早大白’、‘中薯19號’和‘中薯5號’的單株產量顯著高于對照，‘早大白’和‘中薯19號’的單株產量與‘中薯5號’相比差異顯著，‘早大白’與‘中薯19號’相比差異不明顯；‘興佳2號’的單株產量與對照差異不明顯，‘東農303’和‘尤金885’的單株產量顯著低于對照。‘早大白’和‘中薯19號’的單株結薯數顯著高與對照，三者塊莖數分別為10.4、10.1、7.8粒/株；‘中薯5號’的單株結薯數顯著高于對照；‘興佳2號’、‘東農303’和‘尤金885’的單株結薯數與對照相比差異不明顯；‘早大白’和‘中薯19號’的單株結薯數與‘中薯5號’相比差異顯著，‘早大白’與‘中薯19號’相比差異不明顯。

3討論

3.1不同品種全株長變化趨勢

不同馬鈴薯品種在不同條件下的形態建成差異較大，而良好的營養生長是馬鈴薯獲得高產的重要保障[16-17]。吳嬌[18]指出，馬鈴薯塊莖形成期植株的生長速度加快。本試驗結果表明：不同馬鈴薯品種全株長在整個生長期內變化趨勢一致，定植20～40天時速率最大，之后呈現緩慢增加趨勢，即塊莖形成期植株生長速率加大，與前人研究一致。定植60天時，‘中薯5號’、‘中薯19號’和‘早大白’的全株長達到64 cm以上，說明此品種長勢較強，生長力旺盛，從而促進了產量形成。

3.2匍匐莖與馬鈴薯塊莖的關系

馬鈴薯結薯與其匍匐莖相關性較大，良好的匍匐莖構成有利于馬鈴薯塊莖的形成[19]。有研究表明馬鈴薯單株塊莖質量和數量與匍匐莖數量呈正相關[20-22]，而本研究并未得到相同結論。其原因可能與多次摘薯有關，導致匍匐莖數量和長度測量結果變化幅度較大。與之相關的研究報道，通過剪取匍匐莖尖端或去除1次匍匐莖可促進匍匐莖生成[23-24]；適時分次采摘微型薯能提高養分的利用效率，從而促進塊莖形成和膨大[25-26]。

7個品種在20～40天期間匍匐莖數量增長較快，在40～60天期間則增長幅度較小，至60天時各個品種匍匐莖數量趨近一致，差異減小，說明在霧培條件下20～ 40天是馬鈴薯匍匐形成的關鍵時期[15]，綜合匍匐的莖長度與數量，‘中薯19號’、‘早大白’的表現最好，更利于后期馬鈴薯塊莖的形成。

3.3不同品種結薯率的變化

本試驗結果表明，7個品種在定植20天時均已結薯，24～32天內結薯率增幅最大，后緩慢增加至100%，結薯率均呈“S”形曲線變化，與前人研究結果一致[15，27]。張光海等[28]研究表明霧培馬鈴薯定植30天開始有塊莖形成，40～50天內結薯率呈直線增長，而本研究結果顯示定植20天開始結薯。兩者存在一定差異，原因可能與品種生育期不同及幼苗期遭遇低溫脅迫有關。‘中薯19號’在定植28天前，結薯率極低，28天后結薯率迅速增加，其余品種在24～28天期間增幅較大，這與不同品種的熟性有關[29]；陳家吉等[30]研究發現馬鈴薯脫毒水培苗經低溫誘導后可促進結薯，張小川等[31]研究表明馬鈴薯試管苗經低溫處理后能促進試管薯結薯形成。本次試驗在春季進行，水培苗定植1周后遭遇較長時間低溫脅迫，導致所有品種提早形成塊莖。

3.4單株結薯數與單株產量的關系

馬鈴薯單株結薯數與單株產量存在一定的相關性。石霞[32]研究發現，馬鈴薯在田間種植的實際產量與塊莖粒數有直接相關性。潘哲超等[21]對國內外引進的68份馬鈴薯品種（系）進行種植，結果表明馬鈴薯單株塊莖重與單株結薯數呈顯著正相關。從本試驗結果表明，馬鈴薯的單株結薯數高的品種，其單株產量也較高，說明馬鈴薯單株產量與單株結薯數具有相關性，與前人的研究結果一致。

4結論

本試驗對適合川南地區霧培生產的馬鈴薯品種進行初步篩選，綜合形態指標與產量分析，‘早大白’和‘中薯19號’在全株長、匍匐莖長度、匍匐莖數量和單株產量中表現較好，兩者的單株產量和單株結薯數分別為37.66、36.06 g和10.4、10.1粒/株，較對照分別增加58.7%、52.0%和33.4%、28.8%，可初步選定以上2個品種作為當地霧培生產脫毒馬鈴薯原原種的推廣品種。大力推廣脫毒種薯是提高馬鈴薯產量與品質的關鍵途徑，脫毒馬鈴薯原原種霧培法生產技術是生產高品質脫毒馬鈴薯種薯的有效方法之一。但是該方法首次引入川南地區，在技術熟化和適合品種篩選等方面需進一步探索。

參考文獻

[1]隋啟君，白建明，李燕山，等.適合西南地區馬鈴薯周年生產的新品種選育策略[A].中國作物學會.2013年中國馬鈴薯大會論文集[C].2013：243-247.

[2]中國馬鈴薯優勢區域布局規劃（2008-2015年）[J].農業工程技術（農產品加工業），2009（11）：4-7.

[3]何衛，胡建軍，王克秀，等.2013年四川省馬鈴薯產業發展概況及對策建議[A].中國作物學會.2014年中國馬鈴薯大會論文集[C].2014：211-212.

[4]白金達.馬鈴薯脫毒苗基質栽培與霧化栽培繁育技術研究[D].雅安：四川農業大學，2010.

[5]Pamela J. Weathers， Kenneth L. Giles. Regeneration of plants using nutrient mist culture[J]. In Vitro Cellular & Developmental Biology，1988，24（7）：727-732.

[6]Dong Chil Chang， Choun Soo Park， Sung Yeul Kim， et al. Growth and Tuberization of Hydroponically Grown Potatoes [J]. Potato Research，2012，55（1）：69-81.

[7]Roberto Tierno， Ana Carrasco， Enrique Ritter， et al. Differential Growth Response and Minituber Production of Three Potato Cultivars Under Aeroponics and Greenhouse Bed Culture[J]. American Journal of Potato Research，2014，91（4）：346-353.

[8]徐偉忠，王利炳，詹喜法，等.一種新型栽培模式——氣霧培的研究[J].廣東農業科學，2006（7）：30-33.

[9]張德銀，廖霏霏，劉興貴，等.脫毒馬鈴薯霧化生產研究進展[J].現代農業科技，2018（20）：60-61.

[10]喬建磊.馬鈴薯霧培營養調控機理研究[D].吉林：吉林大學，2011.

[11]柳巧霞，賀曉霞.不同環境條件對霧培馬鈴薯生長及微型薯產量的影響[J].農業科技與信息，2018（04）：32-33.

[12]王平，王曉黎，沈學善，等.涼山州春馬鈴薯高產新品種篩選及其穩產性研究[J].中國農學通報，2018，34（16）：14-21.

[13]梁馨文，王春輝，吳玉峰，等.優質馬鈴薯新品種品比試驗[J].中國農技推廣，2018，34（02）：32-33.

[14]王生菊，李宇.6個馬鈴薯新品種（系）在莊浪縣旱地梯田品比試驗初報[J].甘肅農業科技，2017（1）：48-51.

[15]汪翠存.帶根苗與頂端扦插苗對馬鈴薯霧培原原種生產的影響[A].中國作物學會馬鈴薯專業委員會.馬鈴薯產業與精準扶貧2017[C].2017：261-270.

[16]賀曉霞.霧培馬鈴薯不同品種生長及微型薯產量比較[J].中國馬鈴薯，2019，33（1）：15-20.

[17]張昕.外源鈣對馬鈴薯克新18號形態、生理、產量與品質性狀的影響[D].哈爾濱：東北農業大學，2015.

[18]吳嬌.寧夏中部旱區不同灌溉定額下馬鈴薯生長及土壤水氮運移模擬研究[D].銀川：寧夏大學，2019.

[19]宮占元.植物生長調節劑對馬鈴薯匍匐莖生理代謝及產量的影響[J].黑龍江八一農墾大學學報，2011，23（4）：7-10.

[20]韓忠才，張勝利，徐飛，等.霧培馬鈴薯產量性狀相關性分析[J].東北農業科學，2018，43（6）：36-39.

[21]潘哲超，王穎，徐寧生，等.馬鈴薯重要農藝性狀的相關性、主成分與聚類分析[J].分子植物育種，2020，18（5）：1626-1636.

[22]何慶學，王季春，唐道彬，等.提高霧化栽培馬鈴薯微型薯結薯能力的初步研究[J].中國馬鈴薯，2003（2）：70-73.

[23]劉偉，王季春，高旭.匍匐莖調控對霧培馬鈴薯生長的影響[J].中國馬鈴薯，2010，24（6）：341-344.

[24]王季春，唐道彬，呂長文，等.營養與株型調控對霧培馬鈴薯的結薯生理影響[J].中國生態農業學報，2007，15（3）：104-107.

[25]王素梅.霧培脫毒馬鈴薯適宜營養液配方和濃度的研究[D].山東：山東農業大學，2004.

[26]李標.源庫調控對霧培馬鈴薯結薯性能的影響[D].重慶：西南大學，2008.

[27]劉克禮，高聚林，張寶林.馬鈴薯匍匐莖與塊莖建成規律的研究[J].中國馬鈴薯，2003（3）：151-156.

[28]張光海，張貴合，郭華春.霧培馬鈴薯塊莖建成相關性狀的觀察[J].中國農學通報，2016，32（9）：100-105.

[29]劉偉.霧培馬鈴薯莖蔓與塊莖發育調控的生理響應[D].重慶：西南大學，2011.

[30]陳家吉，戴清堂，田恒林，等.誘導馬鈴薯脫毒水培薯試驗研究[J].農業科技通訊，2013（9）：68-70.

[31]張小川，頡瑞霞，王效瑜，等.試管薯誘導期溫度對‘寧薯14號’結薯率的效果[J].中國馬鈴薯，2017，31（3）：134-137.

[32]石霞.馬鈴薯產量與主要產量性狀關系的研究[J].農業開發與裝備，2015（6）：71-72.