甘薯引進資源的初步評價與離體保存

蘇文瑾+劉秋芳+王連軍+等

摘要：近年來，分別從秘魯、美國、非洲部分國家引進甘薯（Ipomoea batatas）種質資源，并通過試管苗保存的方式進行材料離體保存。在調查的14份資源中，421111 Mochero在性狀表現上與其他資源存在顯著差異，生長勢最強。資源保存在25 ℃，2 000 lx，12 h的光照條件下，61%的品種保存8個月成活率仍可達到100%，其余品種成活率為50.00%～83.33%，不同的資源存在較大的差異性。根據以上試驗結果發現，部分資源適宜進行試管苗保存，部分資源不適宜進行試管苗保存。對于不適宜進行試管苗保存的資源，需要在田間保存時予以重點關注，以防相關資源丟失。

關鍵詞：甘薯（Ipomoea batatas）；資源；離體；保存；評價；分枝；節點；存活率

中圖分類號：S531 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5355-04

植物遺傳資源對保障全球糧食安全起著重要的作用。遺傳資源包括地方種、育成品種及野生種等其他有用的資源。遺傳資源的多樣性為農民和育種家選育高產、多抗、廣適新品種提供先決條件。隨時間推移遺傳資源正在迅速消失，造成遺傳資源丟失的原因有很多，其中包括森林的砍伐，城市化步伐的加快，傳統農作方式的改變以及一些新型單一品種的大面積推廣，尤其是育成品種的大面積推廣取代了傳統農業生態系統中的地方種質資源，遺傳資源的丟失從長遠來看對保障糧食食品安全極其不利。大量寶貴的遺傳種質資源的丟失引起了全球性的關注，需要加強種質資源的保存工作，首先尋求如何才能最大限度的獲得遺傳多樣性的方法，然后利用生物技術手段對種質資源進行保存和再生，使損失率降至最低[1]，基于上述原因，近年來國際間的交流與合作不斷加強，主要目標是收集和保存種質資源從而滿足不同使用者的需要。

甘薯資源的離體保存技術發展迅速，自1975年開始國際馬鈴薯中心（CIP）大力發展馬鈴薯（Solanum tuberosum）[2]、甘薯（Ipomoea batatas）[3]和安第斯山脈其他相關塊根塊莖作物[4]的組織培養技術。離體保存技術可將甘薯資源快速有效的分配與利用，尤其對甘薯這種通過塊根繁殖的無性繁殖作物來說，可以不受時間、地理空間位置的限制，進行資源的交流與交換。同時還能通過這種繁殖方式消除病蟲害在不同區域間的傳播。

在具體資源保存方面，多數熱帶作物在低于其田間生長環境的溫度條件下離體保存會喪失活性，但甘薯可以在低于其大田生長環境一定的溫度范圍內正常生長。通常甘薯如果長時間暴露在≤15 ℃的條件下，會遭受凍害[5]。CIP的研究發現，甘薯資源在16～18 ℃條件下，在含有2%山梨糖醇的培養基中，最長可以保存1年，而不需要繼代培養，但是會有25%左右的個體遭受凍害。CIP在18～25 ℃之間進行溫度梯度測試，當溫度在23～25 ℃范圍內時，3 000 lx的光照條件下，含有2%山梨糖醇的培養基中可以將資源成功保存4～6個月而不需要繼代培養[6]。

1997年，Gubillas將30個個體分別保存在含有2%甘露醇和2%山梨糖醇的培養基中，保存16個月成活率可達82%（表1）。

由于甘薯的離體資源可以保存在含有礦物質、碳源和維生素的MS培養基中，在正常生長條件下，這種培養基可以維持植物2～3個月的生長周期，為了延長繼代培養時間，通常可以通過添加生長抑制劑或者改變環境因子（如光照強度、溫度）達到延長繼代時間的目的。然而生長抑制劑在組織培養過程中常常會造成一些生理學上的變化甚至基因突變。從而造成資源保存的不穩定性[7]。同時不同基因型品種對培養基中抑制劑的反應不同，一些低溫耐受型作物生長溫度降低至0 ℃，或熱帶作物的培養溫度比正常生長溫度低幾攝氏度，可以降低植物的生長速率[8]。

本研究對不同的引進資源試管苗進行初步評價，并在資源保存方面進行技術探討，為進一步開展資源保存工作奠定了基礎。

1 材料與方法

1.1 資源的收集與評價

2013年分別從美國、秘魯和非洲等國家收集甘薯種質資源85份，成功完成試管苗保存的有80份，完成資源評價的有15份（表2）。

1.2 不同資源分枝數與節點的變化

試驗過程中，不同品種生長勢存在較大差異。因此對不同品種的分枝數及節點的變化進行數據統計，每個品種設3次重復，統計分析品種間的差異。

1.3 不同預處理方式對滅菌效果的影響

由于前期試驗期間發現不同甘薯品種對不同的滅菌方式處理差異較大，同時非洲引進的種質資源為非試管苗，因此以M-3為試驗材料，對種質資源采取如下3種滅菌方式。1）70%的酒精浸泡30 s，2%的次氯酸鈉浸泡10 min；2）70%的酒精浸泡30 s，2%的次氯酸鈉浸泡5 min；3）70%的酒精浸泡1 min，2%的次氯酸鈉浸泡10 min。

1.4 一定溫度與光照條件對資源保存的影響

將資源保存在23 ℃、2 000 lx的光照條件下，保存8個月后，調查其成活率。

2 結果與分析

2.1 不同甘薯品種分枝數及節點的變化

在對整個資源進行保存與繼代培養的過程中發現，不同品種在生長勢方面存在較大的差異。本試驗分別調查了2組數據，從資源的分枝數與節點數的角度討論不同資源之間生長勢的差異問題。調查結果（表3）表明，品種421111 Mochero在分枝數及節點數兩個指標上均高于其他資源，從一定程度上說明該品種在生長勢上強于其他品種。421781 Rompe Costel分枝數僅次于421111 Mochero，421262 citarita、40011w-216、440185L0-323和440232 CAV

ROC-CN-1421-68這4個品種在分枝數上差異不顯著，節點數間存在較大的差異。

2.2 不同預處理方式對滅菌效果的影響

前期試驗發現，滅菌預處理過程中不同品種之間存在較大差異，生長勢強的品種較生長勢弱的品種滅菌處理中耐受力強，有毛品種較無毛品種滅菌處理過程中耐受力強。本試驗結果表明，本單位引進的非洲品種M-3由于生長力較強，在處理過程中耐受力較強，處理1效果較好，成活率為80%，處理過程中死亡率為20%，真菌與細菌的污染率為0。在處理3的條件下，材料死亡率為50%，成活率為50%，真菌與細菌的污染率為0。在處理2的條件下，材料成活率與處理1相當，但真菌與細菌污染率達到40%。

2.3 一定溫度與光照條件對甘薯資源保存的影響

在特定的溫度及光照條件下，不同甘薯資源表現出較大的差異（表4）。在8個月的保存期內，61%的品種成活率達到100%，但是存在部分成活率低的品種，最低存活率僅為50%，說明此保存條件較適合資源保存，但是資源之間存在較大的差異，需要定期查看哪些資源需要馬上繼代培養。

3 小結與討論

試驗過程中，不同品種生長勢存在較大差異，部分品種生根快、分枝能力強、生長節點數多、莖桿粗壯，便于保存與擴繁利用。部分品種生根能力差、分枝能力弱、生長過程中產生的節點少，給甘薯資源保存與利用帶來一定的困難。在整個試驗過程中發現，品種421111 Mochero分枝能力與生長的節點數明顯高于其他品種，但在8個月的保存期內成活率只有54.55%，其原因可能是因為即使在一定的抑制條件下，該品種仍然能保持較強的生長勢，在保存的過程中過快的吸收培養基中的養分，導致養分不足使后期的死亡率較高。另外在試驗過程中發現，分枝習性與節點發生無顯著的關聯性，不同資源在分枝數與節點發生數上存在較大的差異。

在一定程度上分枝數越多即生長勢越強的品種其早衰的可能性越大，例如生長勢最強的幾個品種如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分別為54.55%， 66.67%，83.33%，明顯低于其他低分枝數的品種，但研究結果也發現，部分分枝數水平很低的品種，后期成活率仍然處于較低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不顯著或極其不顯著，成活率只有75.00%和50.00%，這些品種的節點數也處于不顯著水平，說明此類品種不利于進行試管苗保存。

另外，在整個滅菌預處理試驗中，不同材料對預處理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取樣在預處理耐受力方面也存在差異，不同時間段取樣對材料也會造成一定的影響。處理不同的材料，前期均需要一段時間的摸索過程。

以上評價只是針對試管苗進行的初步評價，得出部分適宜進行試管苗保存的資源，同時篩選出部分不適宜進行試管苗保存的資源，對于不適宜進行試管苗保存的資源，要在田間保存時予以重點關注，以防相關資源丟失。

參考文獻：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

[2] ROCA W M. Tissue culture research at CIP. AM[J]. Potato Journal， 1975，52（9）：281.

[3] TOLEODO J， ARBIZU C， HERMANN M. In vitro international collection of ulluco， oca， mashua and yacon. Abstracts of VIII International Congress of Andean Agriculture system[M]. Spanish：Valdivia Chile，1994.

[4] HUGHES K W. In Vitro ecology： Exogenous factors affecting growth and morphogenesis in plant culture system[J]. Enviromenal and experimental botony，1981，21：281-288.

[5] LIZARRAGA R， Huaman Z， DODDS J H. Invitro conservation of potato germplasm at the International Potato Centre. AM[J]. Potato Journal，1989，66： 253-276.

[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（責任編輯 韓 雪）

2.2 不同預處理方式對滅菌效果的影響

前期試驗發現，滅菌預處理過程中不同品種之間存在較大差異，生長勢強的品種較生長勢弱的品種滅菌處理中耐受力強，有毛品種較無毛品種滅菌處理過程中耐受力強。本試驗結果表明，本單位引進的非洲品種M-3由于生長力較強，在處理過程中耐受力較強，處理1效果較好，成活率為80%，處理過程中死亡率為20%，真菌與細菌的污染率為0。在處理3的條件下，材料死亡率為50%，成活率為50%，真菌與細菌的污染率為0。在處理2的條件下，材料成活率與處理1相當，但真菌與細菌污染率達到40%。

2.3 一定溫度與光照條件對甘薯資源保存的影響

在特定的溫度及光照條件下，不同甘薯資源表現出較大的差異（表4）。在8個月的保存期內，61%的品種成活率達到100%，但是存在部分成活率低的品種，最低存活率僅為50%，說明此保存條件較適合資源保存，但是資源之間存在較大的差異，需要定期查看哪些資源需要馬上繼代培養。

3 小結與討論

試驗過程中，不同品種生長勢存在較大差異，部分品種生根快、分枝能力強、生長節點數多、莖桿粗壯，便于保存與擴繁利用。部分品種生根能力差、分枝能力弱、生長過程中產生的節點少，給甘薯資源保存與利用帶來一定的困難。在整個試驗過程中發現，品種421111 Mochero分枝能力與生長的節點數明顯高于其他品種，但在8個月的保存期內成活率只有54.55%，其原因可能是因為即使在一定的抑制條件下，該品種仍然能保持較強的生長勢，在保存的過程中過快的吸收培養基中的養分，導致養分不足使后期的死亡率較高。另外在試驗過程中發現，分枝習性與節點發生無顯著的關聯性，不同資源在分枝數與節點發生數上存在較大的差異。

在一定程度上分枝數越多即生長勢越強的品種其早衰的可能性越大，例如生長勢最強的幾個品種如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分別為54.55%， 66.67%，83.33%，明顯低于其他低分枝數的品種，但研究結果也發現，部分分枝數水平很低的品種，后期成活率仍然處于較低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不顯著或極其不顯著，成活率只有75.00%和50.00%，這些品種的節點數也處于不顯著水平，說明此類品種不利于進行試管苗保存。

另外，在整個滅菌預處理試驗中，不同材料對預處理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取樣在預處理耐受力方面也存在差異，不同時間段取樣對材料也會造成一定的影響。處理不同的材料，前期均需要一段時間的摸索過程。

以上評價只是針對試管苗進行的初步評價，得出部分適宜進行試管苗保存的資源，同時篩選出部分不適宜進行試管苗保存的資源，對于不適宜進行試管苗保存的資源，要在田間保存時予以重點關注，以防相關資源丟失。

參考文獻：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

[2] ROCA W M. Tissue culture research at CIP. AM[J]. Potato Journal， 1975，52（9）：281.

[3] TOLEODO J， ARBIZU C， HERMANN M. In vitro international collection of ulluco， oca， mashua and yacon. Abstracts of VIII International Congress of Andean Agriculture system[M]. Spanish：Valdivia Chile，1994.

[4] HUGHES K W. In Vitro ecology： Exogenous factors affecting growth and morphogenesis in plant culture system[J]. Enviromenal and experimental botony，1981，21：281-288.

[5] LIZARRAGA R， Huaman Z， DODDS J H. Invitro conservation of potato germplasm at the International Potato Centre. AM[J]. Potato Journal，1989，66： 253-276.

[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（責任編輯 韓 雪）

2.2 不同預處理方式對滅菌效果的影響

前期試驗發現，滅菌預處理過程中不同品種之間存在較大差異，生長勢強的品種較生長勢弱的品種滅菌處理中耐受力強，有毛品種較無毛品種滅菌處理過程中耐受力強。本試驗結果表明，本單位引進的非洲品種M-3由于生長力較強，在處理過程中耐受力較強，處理1效果較好，成活率為80%，處理過程中死亡率為20%，真菌與細菌的污染率為0。在處理3的條件下，材料死亡率為50%，成活率為50%，真菌與細菌的污染率為0。在處理2的條件下，材料成活率與處理1相當，但真菌與細菌污染率達到40%。

2.3 一定溫度與光照條件對甘薯資源保存的影響

在特定的溫度及光照條件下，不同甘薯資源表現出較大的差異（表4）。在8個月的保存期內，61%的品種成活率達到100%，但是存在部分成活率低的品種，最低存活率僅為50%，說明此保存條件較適合資源保存，但是資源之間存在較大的差異，需要定期查看哪些資源需要馬上繼代培養。

3 小結與討論

試驗過程中，不同品種生長勢存在較大差異，部分品種生根快、分枝能力強、生長節點數多、莖桿粗壯，便于保存與擴繁利用。部分品種生根能力差、分枝能力弱、生長過程中產生的節點少，給甘薯資源保存與利用帶來一定的困難。在整個試驗過程中發現，品種421111 Mochero分枝能力與生長的節點數明顯高于其他品種，但在8個月的保存期內成活率只有54.55%，其原因可能是因為即使在一定的抑制條件下，該品種仍然能保持較強的生長勢，在保存的過程中過快的吸收培養基中的養分，導致養分不足使后期的死亡率較高。另外在試驗過程中發現，分枝習性與節點發生無顯著的關聯性，不同資源在分枝數與節點發生數上存在較大的差異。

在一定程度上分枝數越多即生長勢越強的品種其早衰的可能性越大，例如生長勢最強的幾個品種如421111 Mochero、421781 Rompe Costel和 422546 Huambacho，其后期成活率分別為54.55%， 66.67%，83.33%，明顯低于其他低分枝數的品種，但研究結果也發現，部分分枝數水平很低的品種，后期成活率仍然處于較低水平，例如440181 AVRDC-CN-49，440328 AVROC-CN-1840-284，其分枝水平不顯著或極其不顯著，成活率只有75.00%和50.00%，這些品種的節點數也處于不顯著水平，說明此類品種不利于進行試管苗保存。

另外，在整個滅菌預處理試驗中，不同材料對預處理的耐受力不同，即使同一材料同一批次取樣在預處理耐受力方面也存在差異，不同時間段取樣對材料也會造成一定的影響。處理不同的材料，前期均需要一段時間的摸索過程。

以上評價只是針對試管苗進行的初步評價，得出部分適宜進行試管苗保存的資源，同時篩選出部分不適宜進行試管苗保存的資源，對于不適宜進行試管苗保存的資源，要在田間保存時予以重點關注，以防相關資源丟失。

參考文獻：

[1] ASTLEY D.Preservation of genetic diversity and accession integrity[J].Field Crops Research，1992，29：205-224.

[2] ROCA W M. Tissue culture research at CIP. AM[J]. Potato Journal， 1975，52（9）：281.

[3] TOLEODO J， ARBIZU C， HERMANN M. In vitro international collection of ulluco， oca， mashua and yacon. Abstracts of VIII International Congress of Andean Agriculture system[M]. Spanish：Valdivia Chile，1994.

[4] HUGHES K W. In Vitro ecology： Exogenous factors affecting growth and morphogenesis in plant culture system[J]. Enviromenal and experimental botony，1981，21：281-288.

[5] LIZARRAGA R， Huaman Z， DODDS J H. Invitro conservation of potato germplasm at the International Potato Centre. AM[J]. Potato Journal，1989，66： 253-276.

[6] DESAMERO N V. Minimal growth storage for in vitro germplasm conservation of sweet potato（Ipomoea batats L.， Lam.）[D]. USA：Clemson university， Clemson， SC， 1990.

[7] WESCOTT R J. Tissue culture storage of potato germplasm. 2. Use of growth retardant[J]. Potato Research， 1981，24：343-352.

[8] DODDS J H，ROBERTS L W.Experiments in plant tissue culture Second Edition[M]. UK Cambridge：Cambridge University Press， 1985.

（責任編輯 韓 雪）