馬鈴薯植物組織培養技術

摘要 植物組織培養技術在離體快速繁殖、脫毒種苗、人工種子培育、遺傳資源保護和交換中取得了良好的應用效果。將植物組織培養技術應用到馬鈴薯工廠化育苗中，能夠實現馬鈴薯新型培育方式的推廣。本文綜述了馬鈴薯植物組織培養技術的推廣現狀、馬鈴薯組織培養技術和植物組織培養在脫毒栽培中的應用及其存在的問題，為馬鈴薯組培技術的應用提供參考。

關鍵詞 馬鈴薯；組織培養；推廣；脫毒技術

中圖分類號 S359" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）21-0030-04

植物組織培養技術又叫離體培養或試管培養。具有以下特點：一是外植體遺傳背景一致性高；二是培養材料來源廣泛，經濟方便，還能帶來可觀的經濟效益；三是不受外界環境條件的影響，不受時間限制，可以人為控制培養條件；四是生長周期短，繁殖速度快；五是不受空間的限制，可以周年規模化生產[1]。

馬鈴薯喜冷涼，有較強的適應性，具有短暫的繁殖期，營養豐富，是世界上重要的糧食作物之一，也是工業原料和蔬菜作物[2-3]。近年來，馬鈴薯在農業生產中的份額有所增加，市場需求也迅速增加[4-5]。傳統的馬鈴薯生產以無性繁殖為主，生長周期很長，容易出現病毒積累現象，帶來馬鈴薯種薯口感變差、產量降低和品質下降等一系列問題。防治病毒病的有效措施是脫毒苗培養，其具有有效去除病毒、提升品質等特點，還能大幅度降低成本。目前，部分地區已實現馬鈴薯脫毒苗的產業化、規范化生產。

1 馬鈴薯植物組織培養技術的原理及優勢

利用病毒在馬鈴薯體內分布不均勻的特點，可以通過馬鈴薯的組織培養技術，在莖頂端的分生組織中分離出外植體，作為組織培養材料[6]。與傳統塊莖育種技術比較，馬鈴薯組織培養技術有著明顯的優勢，馬鈴薯組織培養技術可以保護馬鈴薯品種的優良性，延緩品種的變質退化，為馬鈴薯種植者提供技術支持[7-8]。組織培養技術可以為種植戶節省大量生產成本，是保存馬鈴薯材料和防止其在種植過程中被病毒入侵破壞的重要技術。

2 馬鈴薯植物組織培養技術的推廣現狀

馬鈴薯在大部分地區都有種植，生產范圍比較廣，在傳統的種植模式下，由于缺乏有效的種薯塊莖病毒的脫毒處理方法，馬鈴薯生產效率大大降低[9]。通過應用馬鈴薯脫毒技術，在一定程度上解決了制備脫毒種薯的問題，實踐中由于缺乏大規模生產的技術，脫毒馬鈴薯的種植受到很大的約束，全面推行比較困難。

3 馬鈴薯進行組織培養的意義

馬鈴薯在栽培過程中容易受到病毒病的影響，在適當的條件下，病毒可以在馬鈴薯中迅速繁殖。連續種植后，植株會變矮，有時會出現葉片扭曲和多葉。可以觀察到葉脈壞死癥狀，嚴重情況下，葉子會枯萎，從莖上垂下來，但不脫落。在馬鈴薯的種植過程中，會發生植株長勢衰弱，產量和質量下降等問題，這些都是種質種退化的體現[10-11]。退化后的馬鈴薯不適合繼續當作種薯，否則會使來年的產量嚴重下降，使用優質的馬鈴薯作為種薯，可以提高馬鈴薯的產量，同時也會使農戶的種植成本大大提高。通過組織培養生產馬鈴薯脫毒種薯，可以有效防止馬鈴薯退化，進而提高馬鈴薯的產量。

4 組織培養技術在馬鈴薯上的應用

馬鈴薯是一種無性繁殖的植物，通過組培技術生產脫毒種薯，能夠快速方便地緩解馬鈴薯品種發生退化而導致馬鈴薯質量下降的問題，進而形成馬鈴薯的脫毒生產技術。

4.1 熱處理法

4.1.1 熱處理的原理" 馬鈴薯熱處理的原理主要是使植物病毒蛋白質外殼受熱變性，抑制病毒復制，同時不使植物組織受到損傷。植物組織中的許多病毒會因為合理的高溫和處理時間而完全遲鈍以控制其活性，并且對宿主組織的傷害極低，有的甚至不會對寄主組織造成傷害[12]，從而讓植物細胞的生長和遺傳不受病毒的影響，達到脫毒的目的。

4.1.2 熱處理的方法" 熱處理的方法有恒溫處理和變溫處理[13]，具體可以使用熱水浸泡或者在具有濕熱空氣的條件下進行處理。熱水浸泡有利于休眠芽的生長，濕熱空氣對莖尖的處理效果好，這2種方式不僅能消除馬鈴薯攜帶的病毒，而且不會對寄主造成大的傷害。

4.1.3 熱處理的局限性" 熱處理在去除病毒方面有一定的局限性，首先，只對圓形、線狀病毒有效，而對桿狀病毒無效。其次，有的植物耐熱能力差，極其容易在熱處理過程中因為溫度過高導致大部分植株枯萎死亡，只有小部分植株可以存活下來[14]。最后，在鈍化病毒的同時，植物的一些抗性因子也有可能發生鈍化而降低脫毒效果。

4.2 莖尖分生組織培養法

4.2.1 莖尖分生組織培養技術原理" 馬鈴薯無性繁殖過程中病毒會導致馬鈴薯品質退化，然而，馬鈴薯莖尖細胞的特點是分裂速度非常快速，莖尖細胞的分裂速度要遠遠超過侵染病毒的增長速度，二者的發育速度不同，莖尖端病毒含量極低。利用這種現象，切除莖的末端，并通過組織培養技術對其培育，可生產出沒有病毒的植株。同時，新陳代謝旺盛是莖尖的特點之一，病毒復制自身的速度遠遠小于莖尖生長的速度。此外，在一定的環境下進行培養也可以防止病毒在種苗上進行復制[15]。因此，如果想要得到無病毒侵染的馬鈴薯種苗，可以利用莖尖的組織培養技術獲得。

4.2.2 莖尖分生組織技術影響因素" 莖尖大小是影響馬鈴薯莖尖脫毒是否能夠成功的最重要因素。莖尖小，攜帶的病毒量非常少，幾乎不受病毒侵染，因此使用莖尖進行脫毒的效率較高，且效果比其他組織好。但是莖尖如果太小會導致成活率比較低，不容易長成大苗。因此脫毒過程中一般取帶2個葉原基的莖尖，以提高成活率。

溫度高低是影響馬鈴薯莖尖脫毒是否能夠成功的第二大因素。莖尖經冷熱處理后可提高脫毒的效果。脫毒前莖尖結合化學（如赤霉素浸種）或光照等預處理效果會更佳。

激素和添加劑是影響馬鈴薯莖尖脫毒成功的重要因素。通過外源激素調節苗的分化和生長可使試管苗的根莖增粗和葉片增大等。不同品種的馬鈴薯生長發育的類型也不相同，通過控制生長調節劑的濃度可以使馬鈴薯莖尖的成活率提高[16-17]。

4.3 抗病毒藥劑法

4.3.1 基本情況" 抗病毒藥劑法即利用抗病毒藥劑影響病毒RNA的復制，使病毒不能正常生長，從而去除病毒。實踐中，把抗病毒藥劑加到培養基上，也可以直接注射到帶病植株上，同時結合莖尖培養。經過處理的莖尖再進行組織培養會提高脫毒率以及成活率[18-19]。這種方法相對來說取材不是特別嚴格，選取莖尖可以大于1 mm，容易成活。

4.3.2 抗病毒藥劑法的原理" 抗病毒藥劑法的主要作用原理是通過使用抗病毒藥劑在三磷酸狀態下阻止病毒RNA帽子結構的形成，從而達到去病毒的效果。

5 馬鈴薯組織培養中的污染源及解決措施

5.1 主要污染來源

馬鈴薯組織培養中常見的污染來源有以下幾種。一是在操作過程中產生的污染，如沒有徹底清潔培養容器（如試管、玻璃瓶和培養瓶等），引起真菌或細菌的污染，使整個培養失敗。二是對培養基的滅菌不夠徹底，在使用高壓滅菌鍋進行培養基滅菌時，沒有按照規定設置溫度、時間和壓力等，或者沒有及時更換已經老化的高壓滅菌鍋密封圈，出現滅菌漏氣現象，導致培養基被污染，同時也有安全隱患。三是操作人員在培養過程中不夠嚴謹，沒有按照無菌操作規程操作，使用的接種工具消毒不徹底，在操作過程中的動作不規范以及培養材料處理不規范等，也會導致試管苗被污染。四是培養過程中的環境不夠潔凈，雖然培養瓶有密封蓋，但是如果培養室的空氣污濁、環境臟亂，也可能會出現污染。如果馬鈴薯組培苗在培養室培養時間較長，就會容易被污染，所以要及時進行下一步擴繁[20-21]。

5.2 相關措施

馬鈴薯組織培養過程中污染問題的解決措施如下。一是認真清洗容器。目前，有的馬鈴薯種苗公司選擇用機器清洗組培瓶，以達到降低成本的目的，建議先用0.1%的84消毒劑或潔爾滅對容器進行浸泡消毒，效果較好。二是正確使用儀器設備。按照說明正確操作，例如高壓滅菌鍋的密封圈如果出現老化，要及時更換。三是嚴格按照要求操作。使用75%體積濃度的酒精進行相應消毒，操作者在操作時盡量不要說話、走動，對剪子、鑷子等物件定期使用滅菌鍋消毒，注重操作細節。四是保持組培培養室的清潔，避免后期出現染菌現象，定期用紫外線燈對培養室進行滅菌。此外，注意及時對馬鈴薯脫毒試管苗進行繼代培養，以培養健康的試管苗。

6 馬鈴薯脫毒種薯的種植

馬鈴薯脫毒種薯的發病率比普通馬鈴薯種薯更低，但因其馬鈴薯脫毒種薯內部還含有的少量病毒，故需要對馬鈴薯脫毒種薯的種植加以重視。

6.1 選擇合適的土壤

在脫毒馬鈴薯的種植過程中，選擇合適的土壤是很重要的，一般應該選擇排水良好，結構疏松，有機物豐富的土壤、砂質土壤或雞糞土壤等。這類土壤對馬鈴薯脫毒苗種植后的萌發和生長起著決定性作用。采用合適的土壤的同時，也應該采取一定的措施進行整地。如翻地覆土時應該在考慮耕地性質的情況下，采取合理的翻地深度。

6.2 重視種薯播種前的操作

種植者根據天氣、當地的土壤以及地域氣候等自然因素來選擇合適的品種，選擇合適的品種后，需要對種薯進行翻曬[16]。對翻曬后的種薯需要進行分割，分割時需要使用消毒刀。將分割后的種薯同草木灰混合在一起后及時播種種植。

6.3 合理施肥

提高馬鈴薯產量和質量的重要因素之一是合理施肥。在整個脫毒馬鈴薯種植管理過程中，要根據生長狀態合理施肥。在施肥過程中，應改善土壤施肥，控制肥料的用量，避免氮肥過量。

7 結語

馬鈴薯在糧食儲備、工業等方面都有重要經濟價值的作物之一，馬鈴薯的組織培養技術非常重要。在馬鈴薯脫毒苗的培育過程中，還存在許多問題需要解決。如在馬鈴薯脫毒種薯的培育過程中，往往需要2種或者2種以上的組織培養技術對其進行處理，不同技術結合得到的脫毒種薯比單獨一項技術獲得的脫毒種薯效果更好，安全性更高，脫毒的效率更快。脫毒馬鈴薯的種植具有很高的經濟效益，因此馬鈴薯的組織培養技術是實現馬鈴薯主糧化的重要技術手段之一。把握脫毒技術，利用好生物技術手段提高馬鈴薯的產量和質量[16]，對實現馬鈴薯產業進一步發展具有重要作用。

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（責編：馬世堂）