馬鈴薯試管薯誘導的研究現狀及進展

李爽，張雪，韓玉珠

（吉林農業大學園藝學院，長春，130118）

馬鈴薯是第四大糧食作物，用途廣泛，但在生產過程中由于病毒的侵染而容易出現生長勢衰退、植株矮化、莖稈細弱、花葉或卷葉、葉片壞死、薯塊變小或畸形等退化現象，導致其產量下降，嚴重影響馬鈴薯的生產。研究表明，利用馬鈴薯莖尖組織培養技術生產脫毒苗以誘導試管薯，是解決種薯退化的根本性措施之一[1]。已有學者對馬鈴薯試管薯的誘導條件做了大量研究[2～6]，其中包括馬鈴薯基因型、培養基類型、培養條件、營養成分等，但研究結果因品種多樣具有一定差異，較廣泛適用于試管薯誘導的體系還需進一步發展與完善。本文從馬鈴薯基因型、培養基類型、培養條件、營養成分等方面對馬鈴薯試管薯誘導的影響因素進行闡述，以期為馬鈴薯育種工作者對誘導試管薯提供理論參考。

1 基因型對試管薯誘導的影響

馬鈴薯試管薯誘導由匍匐莖發生、膨大及淀粉積累3個重要部分組成，整個誘導過程受多種因素影響，其中基因型對試管薯的結薯數量、質量、誘導效果起著重要的作用，且試管薯形成是受多基因控制的數量性狀。王春林等[7]用22個供試品種進行試驗，結果表明，在相同培養條件下，不同基因型馬鈴薯的結薯數量和試管薯質量都有很大差異。王紅梅[8]等通過對不同基因型的馬鈴薯進行試管薯的誘導發現，在全黑暗條件下采用液體MS+8%蔗糖為培養基，隴薯3號等4個品種都誘導出了試管薯，但不同基因型的馬鈴薯誘導效果明顯不同，其中新大坪最易誘導出試管薯。趙曉玲[9]以隴薯3號、大西洋、費烏瑞它為試驗材料，研究表明，在相同培養基、相同培養條件下，馬鈴薯不同品種形成試管薯的能力有差異。誘導試管薯產生差異的原因：一是不同基因型的馬鈴薯試管薯的最佳誘導條件不同，二是不同基因型的馬鈴薯的內源激素含量不同。

2 培養基類型對試管薯誘導的影響

目前，誘導試管薯的培養基有固體、固液、液體3種類型，固體培養基對試管苗具有較好的支撐作用，但一段時間后由于營養供應不均衡，試管苗長勢會受到一定的影響；固液培養基是先將試管苗接種在固體培養上，培養一段時間后加入液體培養基，這樣能較好地供給試管苗結薯所需的營養，但在加入液體培養基時可能會產生污染；液體培養基是將馬鈴薯試管壯苗接種在液體培養基里，可用海綿等對試管苗進行支撐，待其生根后逐漸吸收營養進而結薯，但試管苗在液體培養基里代謝速度較快，有害代謝物會在培養基中增多。研究表明，液體培養基的誘導效果優于其他兩種培養基[10，11]。冉毅東等[12]將9個四倍體和二倍體的馬鈴薯試管壯苗接種于3種培養基中，在相同的培養條件下進行試管薯的誘導，結果表明液體培養基的誘導效果最好，而固液培養方法更適于試管薯的種質保存。也有人得出了不同的結論，劉玲玲[13]試驗證明，對克新4號來說，在結薯數量、塊莖直徑、鮮薯質量、大薯率等方面，液體培養基均顯著高于固體培養基和固液雙層培養基，固體培養基的誘導效果最差；但對早大白品種來說，固液雙層培養基的誘導效果最好，而液體培養基效果最差。可見，液體培養基較其他兩種培養基適于誘導試管薯，但液體培養基對有些品種誘導試管薯并不是最適的。

3 培養條件對試管薯誘導的影響

3.1 溫度

溫度是植物組織培養成功的關鍵因素，其最重要的作用是決定呼吸的速率和控制植物組織代謝過程的化學反應[14]。多數研究表明，15～18℃利于試管薯的誘導與形成[15，16]，高溫或低溫都不利于試管薯的形成，早在1925年Bushnell曾報道高溫會抑制馬鈴薯塊莖的形成，并且多次被證實。Menzel[17]報道高溫對塊莖形成的抑制可被CCC的應用全部逆轉，ABA的使用可使其部分逆轉。羅玉等[18]也證明了高溫（30±2）℃使金冠、大西洋、會順883個品種的試管苗切段結薯受到不同程度的抑制，其中對大西洋的抑制程度最強。冉毅東等[12]研究表明，在相同光照條件下，常溫（20～27℃）和低溫（15℃）相比較，低溫（15℃）顯著有利于試管薯的誘導。馮偉清等[19]試驗結果表明，變溫處理下（黑暗18℃，光照24℃）試管薯形成快、總量多、質量大，其次為18℃和20℃處理，不同品種有輕微的差異，而24℃培養不利于試管薯的誘導。劉志云[20]認為，馬鈴薯試管薯形成是同時受多種因素共同調控的，適于克山予64試管薯形成的條件為無光，最適溫度是18～22℃，所需激素（主要是6-BA）的最適濃度為5～10mg/L。

3.2 光照

光是植物生長過程中最重要的環境因子之一，直接影響植物的光合作用，它可從光質、光強、光周期三方面影響試管薯的誘導。光質可在植物組織培養中對一些形態的建成起到一定的調節作用[21]，也對試管苗的蛋白質含量有一定影響。常宏等[22]認為，紅光下的馬鈴薯試管苗葉片的凈光合速率、可溶性糖含量和生物量均高于藍光處理和白光處理；藍光對試管苗干物質含量和試管苗發育后期的結薯數量以及結薯期提前有明顯促進作用，但對試管苗株高有明顯抑制作用；白光下試管苗凈光合速率和干物質含量最低。所以壯苗培養階段采用紅光，試管薯誘導階段采用藍光有利于提高試管薯產量。

光照強度會對試管薯的誘導產生不同程度的影響，歐建龍等[23]發現試管薯的誘導效果隨著光照強度的減弱而提高，即全黑暗的誘導效果最好，其次是散射光，自然光的誘導效果最差，且暗培養誘導的試管薯接近本色，其他兩組試管薯呈綠色。王肖云等[24]也認為黑暗條件更有利于試管薯的誘導。也有學者經過試驗提出了不同的意見，張武等[25]認為，在弱散射光（自然光約100 Lx）下試管薯誘導率比全黑暗及強散射光（自然光300 Lx）條件下高，且大薯較多。金明石等[26]認為，全黑暗使試管薯發生提前，結薯集中，但不利于試管薯的增重，而8 h/d散射光照（500～1000 Lx）比全黑暗試管薯質量和大薯率都有所提高。胡云海等[27]發現誘導期間應采用分段培養法，即先對培養出的試管壯苗進行黑暗處理3～4周，以利于微型薯形成提早發生和數量的增加，然后進行微弱光（100～300 Lx）誘導，以增加其質量和大小。吳京姬等[28]也采用分段培養法，即黑暗處理2周后放入自然光，以提高試管薯產量。

光周期通過不同時期不同部位調控植株體內激素，從而促進塊莖形成[29]。在短日照或全黑暗的條件下進行結薯培養，試管薯的形成數量及平均單薯質量都顯著高于長日照條件下[30]，說明短日照更有利于試管薯的形成。柳俊等[31]研究也發現，黑暗處理有利于匍匐莖的發生，而后的短日照有利于塊莖的膨大。采用鄂薯3號、米拉、大西洋研究發現，3個品種均是在全黑暗條件下試管薯形成最早，光周期越長，塊莖形成越晚，且研究結果與張頤等[32]一致。

4 營養成分對試管薯誘導的影響

4.1 外源激素

馬鈴薯試管薯的形成受多種因素影響，外界條件適宜時，不添加任何激素的情況下也可以形成試管薯[33，34]，但結薯率低、單薯質量小。而添加適量的外源激素可在一定程度上提高試管薯的產量。常用的生長調節物質有多效唑、6-BA、香豆素、B9等。

多效唑是一種高效低毒的植物生長延緩劑，能抑制多種作物的縱向生長，提高植物的抗逆性。近年來研究表明，多效唑對馬鈴薯試管薯的誘導及生長調控有一定作用，但高濃度的多效唑對試管薯有抑制作用，只有在低濃度時才會促進試管薯的形成[35]，應選用適當濃度的多效唑來提高試管薯的產量。曾述容等[36]認為加入0.05mg/L多效唑時試管薯的誘導周期短，單薯質量大，大薯率高，加入0.1mg/L多效唑時，可提高試管薯的誘導率。張志軍等[37]認為在試管薯誘導條件下，0.1mg/L多效唑處理促進了夏波蒂提早結薯，使單瓶試管薯鮮質量、平均直徑和單薯鮮質量都顯著增加，同時降低了畸形薯率。鄭敏[38]則認為在試管薯誘導條件下，0.2mg/L多效唑促進了夏波蒂提早結薯，使單瓶試管薯鮮質量﹑平均直徑和單薯鮮都顯著增加。

6-BA促進細胞分裂和擴展，刺激某些酶的活性，促進營養物質向細胞分裂素所在部位運輸，從而增加薯塊的質量和大小。金順福等[39]指出，5mg/L 6-BA可增加試管薯誘導數量并提高單薯質量，是誘導試管薯的重要激素之一，白淑霞等[40]得出了同樣的結論。馬鈴薯試管薯形成與膨大過程中，所含的內源激素種類與含量會不斷發生變化。李功義等[41]認為，過高濃度的6-BA對試管塊莖有抑制作用，以2mg/L為宜，這與Hussey等[42]的研究結果一致。

香豆素是一種生長抑制劑，可通過抑制生長和促進衰老以加強營養物質的運輸和轉化，在試管薯誘導過程中能顯著促進試管薯數量的增加。鄢錚等[43]證明在誘導結薯的培養基中，添加30mg/L香豆素+3.0mg/L 6-BA+0.1%活性炭時，獲得的試管薯塊莖較大且大薯率較高。

B9在提高大薯率方面具有顯著作用[44]，萬林[45]經研究發現，B9濃度為80mg/L時對米拉誘導結薯的效果比較理想，結薯數達到了24.67粒/瓶，大薯數也達到23粒/瓶，全部薯質量達到4.97 g/瓶。

4.2 碳源

蔗糖不僅可為試管苗的生長及試管薯的膨大提供必要的營養物質，且對調節培養基的滲透勢有重要作用[46]，是誘導試管薯常用的碳源。目前，經多年的試驗研究[47～52]，學者們已基本達成共識：蔗糖濃度為8%～11%時，試管薯產量高，誘導率高，平均單薯質量大。生產過程中為降低成本，完全可用白糖代替蔗糖，兩者對組培苗的影響幾乎無明顯差異[53]。王瑞斌等[54]將食用白糖與活性炭組合進行研究發現，MS+8%食用白糖+1.5g/L活性炭對大西洋品種的誘導效果最好，而MS+12%食用白糖+1.0g/L活性炭對夏波蒂的誘導效果最好。誘導試管薯時碳源的選擇與苗齡及碳源純度也有密切關系，黨玉麗等[55]指出，40 d左右的試管苗選用80g/L的蔗糖為碳源較好，而60 d和110 d的試管苗選用80g/L的白糖較理想。

5 小結與展望

馬鈴薯試管薯的誘導受多方面的因素影響，經多年研究，馬鈴薯試管薯誘導體系已取得較大進步，為生產實踐提供了有力的理論支持，大大提高了馬鈴薯原原種的生產效率，推進了各地區種薯的交流，也使得種質資源的保存更加簡單易行。但由于馬鈴薯品種豐富，廣泛適用于試管薯誘導的標準體系還需繼續發展與完善。

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