光照時間對寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗瓶內誘導小種薯的影響

林佳，楊國榮，嚴柯雯，謝玲，徐靜霞，顧碧婷，劉宏中，譚曉菁，王芳，魯宇文，嚴成其，，張志樣*

(1.寧波市惠貞書院，浙江 寧波 315100；2.寧波市農業科學研究院，浙江 寧波 315100；3.農產品質量安全危害因子與風險防控國家重點實驗室，浙江 寧波 315100)

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、玉米、小麥的第四大糧食作物，廣泛分布于世界各地。在馬鈴薯生產過程中遭受病毒侵染會造成種性退化，嚴重則會導致其減產50%以上[1]。采用馬鈴薯莖尖脫毒苗快繁生產小種薯是解決馬鈴薯病毒侵染造成品種退化問題的最好途徑，該方法同時可以提高其產量和品質。試管薯是馬鈴薯試管苗在培養瓶內合適條件下從腋芽中誘導產生的2～10 mm小種薯，具有重量輕，體積小，易儲存，繁殖快，不受季節限制，栽培成活率高等突出優點[2]，本文通過改變培養基形態及激素含量，探究二者對脫毒馬鈴薯試管苗生長狀況的影響，進一步實驗改變寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗瓶內誘導小種薯的光照強度和光照時間來研究其對成薯個數、薯塊重量、大薯率、最大薯重、薯塊直徑的影響，該實驗為馬鈴薯產業的發展提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

寧波1號脫毒馬鈴薯試管苗來源于寧波市農業科學研究院，在超凈工作臺用剪刀剪下2 cm馬鈴薯試管苗并分別接種在固體和液體(無瓊脂帶濾紙)培養基上。

1.2 培養基和培養條件

以MS為基本培養基，添加蔗糖207 g·L-1、麥芽糖107 g·L-1、瓊脂7 g·L-1，調至pH 5.6～5.8，于121 ℃高溫滅菌30 min。外植體接種在溫度(25±2)℃，光照強度為2 000 lx的培養基中，脫毒馬鈴薯試管苗光照時間在0～24 h。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯試管苗的培育

當誘導出的馬鈴薯試管苗生長到5～6 cm時在MS+6 BA 0.3 mg·L-1+IAA 2 mg·L-1培養基中進行繼代培養。將30 mL不含瓊脂的MS無菌液體培養基加入到無菌培養瓶中，接種2～3 cm試管苗莖段并進行淺層靜置培養，與常規的含有瓊脂的固體培養基進行對照，待5周后對試管苗的葉片數量、苗高等進行測定和記錄。

1.3.2 脫毒馬鈴薯試管苗壯苗培養

為了降低馬鈴薯試管薯生產成本，提高馬鈴薯的經濟效益，可在試管苗壯苗誘導前進行擴繁實驗。本文選用31種培養基進行馬鈴薯試管苗的壯苗培養實驗，即MS+BA(0.01、0.05、0.10、0.15、0.2 mg·L-1)、MS+IAA(0.01、0.05、0.10、0.15 mg·L-1)以不加激素的MS基本培養基作對照組。待5周之后觀察、統計和記錄馬鈴薯試管苗數、芽數、根、葉數及苗高的相關數據。

1.3.3 試管薯的誘導

將培養過后的馬鈴薯試管苗切成含有1芽1葉的莖段，然后將其在結薯培養基(蔗糖80 g·L-1+MS+活性炭 1 g·L-1+香豆素 10、15、20、30、50 mg·L-1)中進行接種，培養溫度為(25±1)℃，光照強度為2 000 lx，結薯培養基pH值為5.8，光照時間分別為0、4、6、8、12、16、20、24 h·d-1。待60 d后能夠收獲脫毒試管薯，并對其結薯數量、成活率、試管薯產量以及塊莖直徑進行統計。

2 結果與分析

2.1 液/固體培養基對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

如圖1是馬鈴薯試管苗在液/固體培養基中培養70 d的情況，研究表明，基因型、光照、溫度和激素等因素都相互影響試管苗的生長。相比于固體培養基來說，液體培養基上生長的脫毒馬鈴薯試管苗狀態更好，且具有較多的葉片，苗株較為粗壯。實驗證明：低濃度的液體培養基具有促進脫毒馬鈴薯試管苗健壯生長的優勢。

左邊兩瓶為固體培養基，右邊兩瓶為液體培養基。

2.2 激素含量對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

激素含量的不同對脫毒馬鈴薯試管苗生長狀況具有較大的影響(表1)，結果表明，在MS+6BA 0.01 mg·L-1+IAA 0.1 mg·L-1中脫毒馬鈴薯試管苗生長最好，共長苗6.2個，芽9.1個，芽高6.2 cm，根長6.3 cm，葉數為11.3片，當IAA濃度為0.01 mg·L-1和0.10 mg·L-1時，脫毒馬鈴薯試管苗的芽數較多，苗高較高，但隨著激素含量的增加，其芽數和苗高逐漸下降；其中脫毒馬鈴薯試管苗的芽數和苗高隨IAA濃度的增加呈現下降趨勢，但其根數增多。

表1 激素含量對脫毒馬鈴薯試管苗的影響

2.3 不同光照時間對寧波1號馬鈴薯試管薯結薯率的影響

脫毒馬鈴薯試管苗在結薯培養基(蔗糖80 g·L-1+MS+活性炭1 g·L-1+香豆素20 mg·L-1)上誘導培養60 d，實驗探究不同光照強度(1 000、2 000、3 000和4 000 lx)對馬鈴薯試管苗生長狀態的影響。結果表明：在2 000 lx和3 000 lx光照強度下，試管苗長勢好，其鮮樣質量和干物質均高于低光密度處理。表2是在光照2 000 lx的基礎上探究不同光照時間對馬鈴薯試管薯結薯率的影響，實驗表明,光照時間保持在6 h·d-1時，馬鈴薯試管薯結薯率最高，平均每瓶長薯6.5個，其結薯指數、薯塊重量、大薯率、最大薯重、薯塊直徑均高于其他光照處理，其次為光照4 h·d-1和8 h·d-1分別長薯3.8個和2.1個。其他處理時間不產生小種薯或小薯數量很少。

表2 不同光照條件對試管薯結薯的影響

3 小結與結論

培養方法對脫毒馬鈴薯試管苗生長有較大影響，本實驗探究并優化了固體培養基，液體(無瓊脂加濾紙)培養基，試管苗壯苗培養及結薯誘導階段培養基的配方及培養條件，獲得了較高的成薯指數、薯塊重量、大薯率和薯塊直徑，其結果均優于固體培養基。本實驗中脫毒馬鈴薯試管苗在液體培養基中加濾紙生根，可以減少污染，節約成本。

脫毒馬鈴薯試管苗生長發育受多種外源激素的影響，根據馬鈴薯品種的不同其對激素的敏感程度也有所不同。研究表明，IAA或6BA單獨使用時不適合試管苗生長，IAA對試管苗的生根作用明顯，6BA對試管苗莖葉的生長有顯著作用，這2種激素同時使用時試管苗生長狀況較好，這與前人研究的結果一致[3]。

在組織培養條件下，馬鈴薯試管薯的形成受到多種環境因素的調控。光照、溫度以及培養基類型等都會影響試管薯的形成及發育。光照不僅作為光合作用的能量來源，而且還作為一種重要的信號分子，調節基因的表達、影響酶活性以及形態建成等[4]，光照可以促使植物更好地適應外界環境，更是馬鈴薯試管薯形成的主要影響因素。不同品種的試管薯形成和膨大對光照強度的反應不同。常規試管薯誘導多在全黑暗條件下進行，而在本實驗中不同品種試管薯的形成對光質(光密度等)的要求有一定差異[5]。

隨著暗期的延長，經濟產量和平均薯重都明顯下降，但不是暗期越短越有利。研究發現，在2 000 lx以6 h·d-1進行結薯培養可以延遲葉片衰老并不斷地為試管薯的生長和發育提供能量。光照6 h·d-1處理的試管薯在膨大期會超出液體培養基，因此，采摘時的發芽率高，而黑暗條件下誘導的試管薯采摘時發芽率低，有休眠期，這與前人的研究結果一致[5]。