甘薯組織培養研究進展及展望

徐 飛 張勝利 孫 靜 韓忠才 李彥軍

（吉林省蔬菜花卉科學研究院，吉林 長春 130033）

甘薯組織培養研究進展及展望

徐 飛 張勝利 孫 靜 韓忠才 李彥軍

（吉林省蔬菜花卉科學研究院，吉林 長春 130033）

甘薯是一種重要的糧食、飼料和工業原料作物，具有穩產、高產、適應性強、抗逆性強等特點。中國是世界第一甘薯生產國，組織培養是科研及生產中一種重要的技術。本文根據當前國內外甘薯組織培養研究和應用狀況，綜述甘薯組織培養的研究進展并對其發展做出展望。

甘薯；組織培養；脫毒；激素

甘薯[ Ipomoea batatas(L.)Lam.]旋花科，又名地瓜、山芋、白薯、紅薯、番薯等，是一種重要的糧食、飼料和工業原料作物。甘薯具有穩產、高產、適應性強、抗逆性強等特點。甘薯營養價值高：含有淀粉、維生素、可溶性糖、蛋白質、纖維素等營養物質，是健康的全功能食品。中國是世界第一甘薯生產國，種植面積占世界70%，總產量占世界80%。

1 甘薯組織培養定義

植物組織培養的基本原理是依據植物細胞的全能性，即細胞具有植物個體生長發育的全部遺傳基因和潛能，在適當的條件下，可分化發育形成一個完整的植物個體。1968年，日本學者中島和山口最早進開展甘薯組織培養研究，成功培養愈傷組織和察不定根。

2 甘薯組織培養用途

2.1 種質資源繁殖與保存

甘薯是利用塊根進行無性繁殖的植物，常規種質資源保存和交換通過薯塊進行，但薯塊體積大、含水量高、不易貯藏、易受傷感染病毒。隨著植物組織培養技術研究的深入開展和農業生產上的需要，采用組織培養方式繁殖并保存甘薯種質資源可有效解決以上問題。

2.2 脫除病毒

甘薯在栽培過程中極易受病毒的侵染，病毒侵染后對甘薯的產量和品質有很大影響。據報道中國每年因甘薯病毒病造成的損失高達40億元。由于缺乏高抗病毒病品種及有效防治藥劑，種植脫毒種苗可有效降低病害發生，提高產量、品質。病毒通過維管束移動，而新生分生組織中還沒有形成維管束，病毒只能通過胞間連絲間緩慢傳遞。莖尖生長迅速，病毒很難到達新生的莖尖組織。因此，病毒在植物體內分布不是均一的，莖尖部分病毒含量少或者是無毒的。根據以上特征特性，開展甘薯莖尖組織培養獲得無病毒植株。目前，甘薯組織培養已成為防治甘薯病毒病的主要方法，可大幅提高甘薯產量及品質。試驗證明脫毒后的甘薯苗，葉片光合作用增強，植株生長勢強，大薯率高，不同品種脫毒后產量可比脫毒前增加15%～90%。

2.3 快速擴繁

甘薯種植生產過程中需要大量種苗，通過組織培養方法可在短時間內快速擴繁，滿足生產需要。組織培養可在人為控制條件下快速繁殖，不受季節、氣候和空間的約束，繁殖系數高。實踐證明，每莖段每月可擴繁5倍，一年可繁殖58～510。

2.4 在甘薯育種上的應用

甘薯是遺傳高度雜合、自交不親和的無性繁殖作物，傳統的有性雜交等育種方法實施困難、局限性大，因此利用組織培養技術開展育種工作具有重要的意義。從遺傳特征特性上考慮，組織培養相對穩定，但由于培養基添加的激素及培養環境條件等因素的影響使植株處于敏感狀態，極易打破內部平衡，在組織培養過程中就可能產生一定比例的變異。因此，通過控制激素、環境等因素誘導變異，產生新變異體為育種提供新材料，拓展育種譜系。組織培養可產生多種類型的遺傳變異。

3 研究進展

3.1 外植體選擇

根據細胞的全能性，植物所有器官理論上都可以做外植體。目前，已報道可成功誘導再生植株的器官有：根、莖（莖段、芽、莖尖）、葉（葉片、葉柄）、花（花藥、子房、胚珠）等。以芽做外植體報道較多，成功率最高。芽部位的選取對組培苗的成活率、脫毒率很關鍵。普遍規律是：越接近頂芽的部位含病毒越少或沒有，但莖尖剝離難度大，成活率低。莖尖大小與脫毒率成反比，在保證成活的情況下莖尖越小越好，因此葉原基數量不宜過多，一般帶2～3個葉原基（約1.5～2.5mm長），莖尖長度0.5～1.0 mm為宜。

3.2 外植體消毒

組培苗在無菌環境下生長， 為殺滅外植體上的細菌、真菌等，必須對外植體進行消毒。因此，采取哪種方法進行外植體消毒方獲得無菌組培苗很關鍵。消毒劑種類、消毒劑濃度和消毒時間是影響消毒效果、成活率的3要素。消毒效果好并不意味成活率高，在殺滅細菌、真菌的同時消毒劑對植株也會產生危害，掌握好消毒濃度和時間極為重要。現在常用的消毒劑為氯化汞和次氯酸鈉，氯化汞消毒效果好并有報道稱微量汞元有利于刺激組培苗生長，但氯化汞有毒應謹慎使用。研究表明：0.1%氯化汞消毒5～10 min 或2%的次氯酸鈉水溶液（有效氯為10%）消毒5～10min消毒效果較好。另外，也可選用2種消毒劑輪流消毒，比單一消毒劑的效果好。

3.3 激素

植物器官的分化受生長素和細胞分裂素2類激素控制。激素的種類和濃度是影響外植體誘導分化的主要因素，決定分化方向（愈傷組織、不定芽、不定根）。激素又分內源激素和外援激素，在使用外源激素時其效果受植物內源激素種類、分布及濃度的影響。NAA 不僅能增加組培苗節數還可促進節間的伸長。另外，NAA可以明顯促進外植體愈傷組織的生成和促進分化生根。戴力等試驗結果表明，在一定NAA濃度范圍內，莖尖愈傷組織誘導率和出芽率與NAA濃度成反比；如同時使用6-BA 則NAA濃度范圍有變化。6- BA只能促進節數的增多，而節間長度變化不大。陳應東等研究結果表明，6-BA分化再生苗的適宜濃度在 0.5～4.0 mg/L 。張軍云篩選出的紫色甘薯莖尖培養最佳增殖培養基為 MS+ BA 1.0 mg/L + NAA 0.1～0.2 mg/L。

3.4 溫度與光照

甘薯田間栽培生長的適宜溫度為18～35℃ 。孔祥生研究表明，甘薯組培苗生長的適宜溫度為25～31℃。28℃為莖尖生長最佳溫度，該溫度出苗快。25℃為組培苗生長最佳溫度，在該溫度下組培苗生長勢最強、生長快、顏色深、苗粗、苗壯。超過31℃時，組培苗徒長，生長勢變弱。光照方面，為培育壯苗促進生長可考慮增加紅光和藍光的強度，660nm紅光和450nm藍光組合可以有效抑制植物徒長，有降低地上部分含水率和提高根冠比的作用。光照時間以不低于14h/d為宜。

4 展望

目前我國甘薯組織培養技術已取得長足進展，在甘薯科研、生產栽培、產業應用等方面發揮越來越重要的作用。隨著人民生活水平的提高，甘薯產業發展強勁，組織培養技術應用前景廣闊。為整體提高我國甘薯的產量及品質，脫毒種苗的廣泛應用已迫在眉睫。通過莖尖組織培養技術生產脫毒種苗己在生產中應用，但普及性還有待提高，希望未來可以全面推廣。甘薯是無性繁殖作物，通過組織培養技術長期穩定保存種植資源。通過激素及環境控制誘導變異產生育種新材料。在發展的同時我們也應看到問題和不足，甘薯品種多，基因型復雜，技術細節上存在較大的差異，在一定程度上制約了甘薯組織培養技術的實際應用和發展。中國是甘薯生產大國，利用甘薯組織培養技術在提高甘薯品質、產量，輔助選育優良品種等方面面臨的機遇和挑戰。

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1.4.2 問卷調查 針對個人能力提升方面，采取雙盲法對傳統培訓及SOP培訓兩種方式進行滿意度問卷調查。每個問題包括“是”“否”兩個選項。

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S531

A

10.11974/nyyjs.20161232004

徐飛（1978-），女，吉林長春人，博士，副研究員，主要從事甘薯繁育研究。

吉林省現代農業產業技術體系項目（項目編號：201616J）；吉林省公益性科研院所科研項目