試管薯誘導期溫度對‘寧薯14號’結薯率的效果

張小川，頡瑞霞*，王效瑜，郭志乾，吳林科，余幫強，張國輝，李玉蓮

（1.寧夏農林科學院固原分院，寧夏 固原 756000；2.國家馬鈴薯改良中心固原分中心，寧夏 固原 756000）

試管薯誘導期溫度對‘寧薯14號’結薯率的效果

張小川1,2，頡瑞霞1,2*，王效瑜1,2，郭志乾1,2，吳林科1,2，余幫強1,2，張國輝1,2，李玉蓮1

（1.寧夏農林科學院固原分院，寧夏 固原 756000；2.國家馬鈴薯改良中心固原分中心，寧夏 固原 756000）

為探明試管薯誘導期溫度對試管薯結薯率的影響效果，以馬鈴薯品種‘寧薯14號’為試驗材料，在試管薯誘導期，研究了溫度（13±1）℃、（15±1）℃、（17±1）℃、（19±1）℃和（21±1）℃對‘寧薯14號’結薯率的影響。結果表明，試管薯誘導期低溫處理有利于促進試管薯結薯形成、縮短試管薯結薯時間，提高試管薯結薯率和單薯重。在全黑暗條件下，‘寧薯14號’在MS固體基本培養基+白糖（100 g/L）+6-BA（0.25 mg/L）+CCC（0.5 ml/L）培養基上，誘導期溫度（17±1）℃，試管薯結薯效果最好，結薯率為100.0%，大中薯率為83.78%，單薯重57.0 mg。

寧薯14號；試管薯誘導；溫度；結薯率

馬鈴薯是中國繼水稻、小麥和玉米之后的第四大主糧作物，馬鈴薯無性繁殖方式易使病毒累積而導致優良品種特性退化或喪失，造成產量和品質下降，產量損失一般高達30%以上，解決種薯退化主要途徑是生產脫毒種薯。以脫毒苗為核心的寧夏馬鈴薯三級種薯繁育體系，帶動了寧夏馬鈴薯產業的發展，但是由于脫毒試管苗繁育技術要求嚴、成本高和勞動力需求大等問題大大限制了脫毒種薯的生產與推廣。馬鈴薯試管薯是繼試管苗之后研究發現的一種生產種薯和保存種質材料的新方法，試管薯的質量等同于脫毒苗，具有生產不受季節限制、種薯生產周期短、貯藏和運輸成本低和移栽成活率高等優點，是馬鈴薯脫毒種薯生產的發展方向[1]。大田試驗結果表明，馬鈴薯塊莖田間形成的適宜溫度為15.6～18.3℃，高于21.1℃塊莖生長速度下降[2,3]。Struik和Kerckhoffs[4]以及連勇等[5]研究發現試管薯形成的適宜溫度為15～20℃，低于15℃和高于25℃均不利于試管薯形成，在15～20℃的溫度范圍內，20℃條件下試管薯單薯重顯著高于15℃條件下的單薯重。試管薯培養的溫度多設置在15～20℃，溫度對試管薯高效誘導影響仍處于研究階段，大規模生產仍存在許多技術問題，如結薯率低、小薯多等，有關溫度對試管薯誘導和生長的影響研究還比較少。本研究以誘導期溫度對試管薯結薯率的影響為切入點，在試管薯誘導期，研究不同溫度對試管薯形成和誘導試管薯結薯的影響效果，旨在為馬鈴薯試管薯規模化生產中溫度的管理和控制提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1試驗材料

‘寧薯14號’脫毒苗由國家馬鈴薯改良中心固原分中心提供。生育期120 d，屬鮮食晚熟型品種。MS基本培養基（天津市北聯精細化學品開發有限公司），6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）（上海伯奧生物科技有限公司），50%矮壯素水劑（CCC）（陜西省化工總廠）。

由表4可知，試驗組的生長性能包括產蛋率、平均蛋重、平均采食量、料蛋比和不合格蛋率，與對照組相比均為差異極顯著（P＜0.01），產蛋率提高2.53%，平均蛋重提高5.44%。

1.2試驗地點

試驗設在寧夏農林科學院固原分院頭營科研基地，國家馬鈴薯改良中心固原分中心組培實驗室。

減壓病是由于高壓環境作業后減壓不當，體內原已溶解的氣體(主要是氮氣)超過了過飽和界限，在血管內外及組織中形成氣泡所致的全身性疾病[1]。減壓病的發病機理中，氣泡形成是原發因素；但因液氣界面作用，尚可繼發引起一系列病理生理反應[2-4]。本例減壓病的發病原因主要考慮如下：潛水環境較差，潛水當日水溫較低，10 ℃以下；水下停留時間較長且反復3次潛水；最主要考慮可能還是每次減壓不正規(具體減壓時間不詳)。

由表2可知，不同溫度在試管薯誘導期對‘寧薯14號’試管薯初始結薯期有影響，溫度19～21℃與13～17℃處理間差異極顯著。W2處理試管薯結薯最早，為9 d，與W4、W5處理差異達到極顯著水平，其中W4、W5處理初始結薯期分別為21和33 d；W2與W1、W3處理差異不顯著，其中W1與W3的初始結薯期分別為10和12 d；W5處理試管薯結薯最遲，與其他4個處理差異達到極顯著水平。低溫有助于促進‘寧薯14號’試管薯形成，高溫延緩‘寧薯14號’試管薯形成。

1.3試驗方法

單薯重（mg）：每瓶總薯重/結薯數，反映試管薯膨大能力；

在無菌條件下取試管苗莖段（帶一個腋芽），接種于MS固體培養基的培養瓶（直徑6.5 cm，高9.5 cm，35 mL/瓶），每瓶接種10個莖段，置于（17± 1）℃，光照時間10 h/d，光照強度2 000 lx，培養25～28 d，供試驗處理用。培養基含30 g/L白糖和4.8 g/L瓊脂，不添加任何激素，pH 5.8。

1.3.2 試管薯的誘導培養

在無菌條件下，取上述培養25～28 d植株（去掉頂芽）帶一個腋芽的莖段，接種于試管薯誘導培養基（MS固體基本培養基+100 g/L白糖+0.25 mg/L 6-BA+0.5 ml/L CCC），每瓶接20個莖段，每個處理3瓶，共計60株，3次重復，共9瓶，接種后直接放置在5個不同溫度的培養箱，全黑暗培養，待試管薯形成（直徑＜3 mm）7 d后，轉入（18± 1）℃、全黑暗條件培養，自接種之日起90 d后收獲試管薯。

2.1誘導期溫度對‘寧薯14號’試管薯初始結薯期的影響

1.4試驗設計

單株結薯數（個/株）：每瓶結薯數/總結薯株數，反映試管苗單株形成試管薯能力；

電流頻率選擇的首要原則是透入式加熱，第二原則是感應器電效率要高。電效率取決于零件直徑（厚度）與熱狀態下電流透入深度的比值，此值又稱為電尺寸。當電尺寸大于6時，感應器的電效率約為80%，且電尺寸越小，感應器的電效率越低。綜合考慮，制動器壓盤錐窩感應淬火，選擇電流頻率為200kHz。

表1 試驗設計Table 1 Experiment design

立項與可行性研究報告的申報及批復是項目實施的前提，如果沒有上級主管的批復，意味著項目沒有“正名”，接下來的資金、政策、人力等支持都是不可能的，也是“不合規不合法的”。因此，在農業基建項目管理中，甲方單位必須特別重視前期立項及可行性研究報告編制，確保報告文本的科學性、項目實施的可行性、立項的成功率。一旦立項及可行性研究報告得到上級部門批復，項目就可以依此獲得相應的資金支持。同時，甲方還可以此批復去與地方行業管理部門溝通，取得項目實施所必須的合法證件，而這在農業基礎項目建設中是必不可少的環節。

試管薯誘導期（d）：腋芽頂端開始膨大形成試管薯，試管薯直徑＜3 mm的時期；

結薯率（%）：結薯株數/總試管苗數，反映不同處理形成試管薯能力；

1.5測定指標及數據處理

試驗設計見表1。

檢測結果表明，本次施工路段施工后的各項路用性能指標，均滿足規范要求。英達就地熱再生技術得到了廣東廣惠高速公路有限公司相關領導的肯定，認為此次施工完全體現了質量效益高、環境社會效益好、經濟效益優、節能減排等優勢，并要求在以后的養護工作中積極的采用新技術、新設備、新工藝。

1.3.1 基礎苗的培養及繁殖

初始結薯期（d）：從轉接之日到第1個試管薯形成（直徑≤2 mm）的天數；

試管薯大小（直徑mm）：大薯（≥5 mm）、中薯（5 mm＞直徑≥3 mm）、小薯（＜3 mm），反映試管薯生長情況。

數據處理采用Excel 2010和DPS 16.05軟件Duncan新復極差法分析。

2 結果與分析

我們村里有棵老柿子樹，我娘跟我老早都爬了上去。那水，太大了，老遠看著跟山一樣，一下子就把我們打了下來。我沉到水底，又浮上來，抓到一塊小棺材板，就趴在上面，朝下漂。后來，我棄了棺材板爬上一個大草垛。大草垛被沖散，我又跳到一個木排上，才沒淹死。

對8眼監測井2002—2010年地下水水位埋深每年逐月進行年平均（均值）和單井逐月年平均，如圖2所示。8眼監測井地下水水位埋深平均值隨月份變化趨勢不明顯，若要找尋規律的話，大致在5—10月，水位埋深呈下降趨勢，11月—翌年4月，水位略有回升，埋深減小。以單眼監測井逐月水位變動趨勢看，8眼監測井的多年年內地下水水位埋深變化各有不同，水位達到最低值及回升的時間不相一致，可知地下水水位埋深在年內的變化趨勢，因監測井位置的不同而存在較大差異。

表2 試管薯誘導期溫度對‘寧薯14號’結薯率的影響Table 2 Effects of temperatures on microtuberization rate of'Ningshu 14'in microtuber induction period

2.2誘導期溫度對‘寧薯14號’試管薯結薯率、結薯數、單株結薯數的影響

綜上所述，黑龍江墾區的幾種石化產品使用量變動情況將在一定程度上對其未來低碳農業的發展速度產生一定的影響，所以如何降低以及控制碳源含量較高的農用生產資料的使用，成為后期墾區發展低碳農業要解決的首要問題。

由表2還可知，誘導期不同溫度對試管薯結薯率、結薯數及單株結薯數影響效果顯著。隨著試管薯誘導期溫度的不斷升高，結薯率、結薯數和單株結薯數均呈“高-低-高-低”變化趨勢。試驗結果表明，W1、W3和W4的試管薯結薯率最高、均為100.0%，與W2處理差異達到顯著水平，與W5處理差異達到極顯著水平；W2結薯率次之，為93.89%，與W5差異達到極顯著水平；W1、W3和W4的結薯率較W5處理均提高了18.89個百分點。

5個處理間結薯數與單株結薯數差異性表現一致，W3處理的結薯數與單株結薯數最高，分別為74.0和1.23個，與W2、W4和W5差異均達到極顯著水平；W1處理的結薯數與單株結薯數次之，分別為71.7和1.19個，與W2、W4和W5差異均達到極顯著水平，W3與W1處理間差異不顯著。W5結薯數與單株結薯數最少，分別為48.6和0.81個；W3、W1與W5相比，結薯數分別增加了25.4和23.1個。結果表明，在試管薯誘導期，低溫有助于促進試管薯形成，誘導期低溫處理提高了試管薯結薯率和單株結薯數。W3和W5的結薯結果見圖1。

2.3誘導期溫度對‘寧薯14號’試管薯單薯重、大中薯率的影響

由表2可知，W3處理單薯重最高，為57.0 mg，與W2、W5差異達到顯著水平或極顯著水平；W1處理單薯重次之，為51.0 mg，與W5處理差異達到極顯著水平，W1與W3處理間差異不顯著；W5處理單薯重最低，為22.7 mg，W5與W1、W3、W4的單薯重相比，差異均達到極顯著水平；W3、W1和W4的單薯重較W5分別增加34.3，28.3和23.6 mg，增產幅度依次為151%、124%和103%。

圖1 誘導期溫度對‘寧薯14號’結薯的影響Figure 1 Effects of temperatures on microtuberization of'Ningshu 14'in induction period

由表2還可知，W1、W2、W3、W4和W5的大中薯率分別為73.50%、72.97%、83.78%、74.25%和15.02%。隨著誘導期溫度的不斷升高，大中薯率和單薯重總體均呈先增加后降低趨勢，且溫度越高，大中薯率和單薯重下降越快。W3大中薯率最高為83.78%，W4次之為74.25%，W5最低為15.02%；W3較W4、W5大中薯率分別增加9.53和68.76個百分點。結果表明，誘導期低溫有助于試管薯單薯重增加，單薯重的增加與初始結薯期、大中薯率表現為正相關，即相對結薯早的處理單薯重較高。

3 討論

馬鈴薯是典型的喜冷涼環境的作物。低溫可誘導馬鈴薯塊莖形成，高溫則可以完全抑制。Gopal等[6]研究發現，在試管薯的生產試驗中，前期母株培養在25℃條件下，后期塊莖誘導形成期降低溫度至18℃，可以顯著提高試管薯的單株結薯數和薯重。試管薯的形成和生長溫度以18℃為宜，在此溫度條件下試管薯形態發育正常，塊莖較大。齊恩芳等[1]研究發現，自然光培養室有日夜溫差，在變溫5～22℃與恒溫17℃2種溫度條件下，‘隴薯3號’與‘隴薯7號’均能結薯。以上研究中溫度處理沒有區分試管薯形成和生長期，本試驗在試管薯誘導期采取不同溫度處理誘導試管薯，研究發現13～21℃‘寧薯14號’均能生成試管薯，低溫促進試管薯形成，高溫延緩試管薯形成，誘導期低溫顯著提高了‘寧薯14號’試管薯的結薯率、大中薯率、單株結薯數和單薯重。相關研究證明，溫度較低時，不利于淀粉的合成和積累；較高溫度時，呼吸作用增強，不利塊莖發育并最終導致淀粉合成受阻[7]。該結論正好解釋本試驗中（17±1）℃與（13±1）℃、（19±1）℃處理的結薯率結果相同，單薯重和大中薯率均略低于（17±1）℃處理的結果。還可能與本試驗在整個試管薯生長期間采用暗培養有關，無光照條件可促進光合產物向塊莖中分配，但黑暗處理時間過長會造成植株生活力下降，從而影響營養的吸收和轉化，最終降低結薯能力，故光周期必須適宜，才能更高效的誘導試管苗結薯。有關光照、基因型、培養基配比與誘導期溫度互作對馬鈴薯試管薯形成與生長的影響，還需要更深入的研究。

綜合考慮結薯率、單株結薯數和單薯重等指標，在全黑暗條件下，MS固體基本培養基+100 g/L白糖+0.25 mg/L 6-BA+0.5 ml/L CCC，‘寧薯14號’在誘導期溫度為（17±1）℃，生長期溫度為（18± 1）℃，試管薯結薯效果最好，結薯率為100.0%，大中薯率為83.78%，單薯重57.0 mg。

[1] 齊恩芳,賈曉霞,張武,等.自然條件下馬鈴薯試管結薯研究[J].種子,2015,34(4):64-69.

[2] 李曙軒.蔬萊栽培生理[M].上海:上海科學技術出版社,1979: 267.

[3] 哈里斯P M.馬鈴薯改良的科學基礎[M].蔣先明,田玉豐,趙越,等譯.北京:中國農業出版社,1984:128-133.

[4] Struik P C,Kerckhoffs L H J.Temperature effects on the developmentof shoots,stolons,tubers and roots in Solanum tuberosum L.[C].Golden Jubilee Symp.Genetic research and education:currenttrends and the nextfifty years.New Delhi,India,1991:194-197.

[5] 連勇,鄒穎,楊宏福,等.馬鈴薯試管薯發育機理的研究溫度對試管薯形成的影響[J].馬鈴薯雜志,1996,10(3):133-137.

[6] Gopal J,Minocha J L,Dhaliwal H S.Microtuberization in potato (Solanum tuberosum L)[J].PlantCellReport,1998,17(10):794-798.

[7] Geigenberger P,Geiger M,Stitt M.High-temperature perturbation of starch synthesis is attributable to inhibition of ADP-glucose pyrophosphorylase by decreased levels of glycerate-3-phosphate in growing potato tubers[J].PlantPhysiology,1998,47:1307-1316.

Effects ofTemperature on Microtuberization Rate of'Ningshu 14'in Microtuber Induction Period

ZHANG Xiaochuan1,2,XIE Ruixia1,2＊,WANG Xiaoyu1,2,GUO Zhiqian1,2,WU Linke1,2, YU Bangqiang1,2,ZHANG Guohui1,2,LIYulian1

(1.Guyuan Branch of Ningxia Academy ofAgriculture and Forestry Sciences,Guyuan,Ningxia 756000,China; 2.Potato Improvement Center of China(Guyuan Center),Guyuan,Ningxia 756000,China)

ract:The effects oftemperature(13±1)℃,(15±1)℃,(17±1)℃,(19±1)℃and(21±1)℃on microtuberization rate were studied using potato variety'Ningshu 14'in order to investigate temperature effects on microtuberization in microtuber induction period.Low temperature treatment was favorable to mirotuberization,shortened the time to microtuberization,and increased microtuberization rate and weight per microtuber.The best results were achieved when single-node cuttings were cultured on MS solid medium+sugar(100 g/L)+6-BA(0.25 mg/L)+CCC(0.5 ml/L)at (17±1)℃in fulldarkness,with microtuberization rate of100.0%,large-and miedum-sized microtuber rate of83.78%and single microtuber weightof57.0 mg.

ords:Ningshu 14;microtuberinduction;temperature;tuberization rate

S532

B

1672-3635（2017）03-0134-04

2015-09-22

寧夏農林科學院科技創新先導項目（NKYJ-16-13、NKYZ-16-0101）；寧夏自然科學基金項目（NZ14269）；寧夏農業育種專項（2014NYYZ01）。

張小川（1965-），男，工程師，主要從事馬鈴薯種薯脫毒快繁研究。

頡瑞霞，助理研究員，主要從事馬鈴薯新品種選育與種薯繁育，E-mail:nxxrx534@163.com。