甘薯脫毒苗組培擴繁基本培養(yǎng)基配方的探究與優(yōu)化

摘要" 甘薯在種植過程中因連年種植出現(xiàn)的病害發(fā)生加重、產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣等因素嚴重制約了甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。甘薯脫毒技術是脫除病毒、恢復品種種性、提高甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑，但生產(chǎn)中脫毒苗的供應能力不足，為了探索其解決辦法，以徐薯18、龍薯9號為試驗材料，根據(jù)甘薯龍薯9號扦插苗自身吸收礦質(zhì)元素的量計算所得的基質(zhì)培配方龍9以及1/2龍9、MS、1/2MS為處理，進行了脫毒苗組培擴繁的比較探究。結果表明，徐薯18和龍薯9號1/2龍9配方的莖節(jié)數(shù)和莖長均為最好，但試驗過程中該配方出現(xiàn)了葉片黃化現(xiàn)象，故對1/2龍9配方進行了完善，并在徐薯18、龍薯9號、煙薯25、綿薯10號、遂寧524及北京1號6個甘薯品種進行了驗證，結果表明1/2改良龍9配方處理下的各品種莖長和莖節(jié)數(shù)均優(yōu)于MS配方，這對于解決生產(chǎn)中脫毒苗供應不足的問題以及經(jīng)濟效益的增加有極其重要的作用。

關鍵詞" 甘薯；脫毒苗；組培擴繁；基礎培養(yǎng)基；配方

中圖分類號" S531" 文獻標識碼" A" 文章編號" 0517-6611（2024）05-0045-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.012

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Exploration and Optimization of the Basic Culture Medium Formula for the Tissue Culture and Propagation of Virus-free Sweet Potato Seedlings

DUAN Fang1，2， FU Guo-zhao1， ZHANG Zhi-wei1 et al

（1. College of Agronomy， Sichuan Agricultural University， Chengdu， Sichuan 611134;2. Shandan Branch of Gansu Yasheng Industry （Group） Co.， Ltd.， Shandan， Gansu 734100）

Abstract" Sweet potato industry development has been severely constrained by factors， such as disease worsening， yields decreasing and" quality deteriorating resulting from continuous cultivation. The technique of virus-free sweet potato propagation was an effective means of removing viruses， restoring cultivar traits， and improving yields and quality. However， the supply capacity of virus-free seedlings in production was insufficient. In order to explore solutions to this problem， Xushu 18 and Longshu No. 9 were used as experimental materials， the propagation of virus-free seedlings using different substrate formulas were compared， including the Long 9 substrate formula calculated based on the amount of mineral elements absorbed by Longshu No. 9 stem cuttings， as well as 1/2 Long 9 MS， and 1/2 MS treatments. The results showed that the stem number and length of Xushu 18 and Longshu No. 9 were best when using the 1/2 Long 9 substrate formula. However， yellowing of the leaves occurred during the experiment， so the 1/2 Long 9 formula was improved and validated on six sweet potato varieties including Xushu 18， Longshu No. 9， Yanshu 25， Mianshu 10， Suining 524 and Beijing 1. The results showed that the stem length and number of each variety under the 1/2 modified Long 9 formula treatment were superior to those under the MS formula， which was extremely important for solving the problem of insufficient supply of virus-free seedlings in production and increasing economic benefits.

Key words" Sweet potato;Virus-free seedlings;Tissue culture propagation;Basal medium;Formula

基金項目" 四川省科學技術廳項目（2022ZHYZ0006，2022ZHXC0067）。

作者簡介" 段芳（1996—），女，甘肅民勤人，碩士，從事甘薯栽培發(fā)育相關研究。*通信作者，副教授，博士，從事作物栽培與發(fā)育研究。

收稿日期" 2023-03-27

甘薯是重要的糧食作物，也是食品加工和工業(yè)的原料。甘薯病毒病是制約甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。甘薯浸染病毒后，由于制造養(yǎng)分的器官被病毒干擾和破壞，單株結薯數(shù)變少，薯塊變小，薯皮顏色變淡，表皮粗糙且有龜裂，導致減產(chǎn)20%～40%［1］。采用甘薯脫毒技術是恢復品種種性、提高甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑［2］。脫毒甘薯不僅脫去了病毒，而且通過莖尖培養(yǎng)去除了多種真菌、細菌、線蟲等病原菌，大大降低了其發(fā)病率［3］。

培養(yǎng)成苗的脫毒苗需要在短時間內(nèi)快速擴繁，以滿足甘薯種植生產(chǎn)過程中對種苗的需求。脫毒苗的擴繁有組織培養(yǎng)［4］和無土培養(yǎng)［5］等方式，組培擴繁一般使用的培養(yǎng)基為MS和1/2MS固體培養(yǎng)基，袁照年等［6］研究表明MS培養(yǎng)基的效果更好，并發(fā)現(xiàn)在MS培養(yǎng)基中添加0.5 mg/L的萘乙酸（NAA）可促進甘薯試管苗生長，在MS培養(yǎng)基中添加0.1 mg/L赤霉素（GA3）能促進甘薯試管苗節(jié)間伸長。余成章［7］研究表明，試管苗剪切成一葉一節(jié)的莖段作扦插培養(yǎng)，并在1/2MS培養(yǎng)基中附加低濃度的IAA（0.02～0.05 mg/L），可提高繁殖效率，降低成本。甘薯苗的無土培養(yǎng)繁殖方面，羅林會等［8］篩選出了適合脫毒甘薯組培苗生長的營養(yǎng)液，即Hoagland和阿農(nóng)營養(yǎng)液通用配方。覃華勇等［9］研究結果顯示，在日本田園配方中4個菜用甘薯品種的莖長、莖節(jié)數(shù)、根系活力等表現(xiàn)最好，Hoagland配方次之。李潤根等［10］試驗發(fā)現(xiàn)，改良Hoagland配方、改良日本田園配方可以促進甘薯塊根重量增加。盡管諸多研究篩選出了適宜不同品種甘薯苗無土繁殖的配方，但對比以上的幾個配方，課題組前期根據(jù)甘薯吸肥規(guī)律所得的基質(zhì)培配方有較大的優(yōu)勢［11］（的研究將其命名為龍9）。鑒于此，筆者在甘薯脫毒苗常規(guī)組培擴繁的基礎上，探究基質(zhì)培新配方龍9加以MS有機成分后在組培擴繁中的應用效果，為甘薯脫毒苗的快速生產(chǎn)與推廣應用提供一定的參考。

1" 材料與方法

1.1" 材料

試驗以龍薯9號、徐薯18、煙薯25、綿薯10號、遂寧524及北京1號為供試品種。

1.2" 方法

1.2.1" 不同基本培養(yǎng)基對甘薯脫毒苗生根成苗的影響。

將 龍薯9號和徐薯18兩個品種的甘薯脫毒苗切成1葉1節(jié)的莖段，轉(zhuǎn)接于無激素的龍9（四川農(nóng)業(yè)大學甘薯課題組命名）、1/2龍9（相比較于龍9，大量元素減半）、MS、1/2MS（相比較于MS，大量元素減半）培養(yǎng)基上進行生根成苗，其中以常見的MS配方為對照，共8個處理，每個處理12瓶，每瓶3個莖節(jié)，4瓶為1個重復。龍9的有機成分借用了MS，無機成分配方及濃度如表1所示。

1.2.2" 1/2改良龍9配方擴繁效果的驗證。

由于1/2龍9配方處理后龍薯9號和徐薯18脫毒苗在生長過程中出現(xiàn)了葉片黃化的現(xiàn)象，所以對1/2龍9配方的組成要素進行了完善，大量元素MgSO4·7H2O的含量進行了上調(diào)，調(diào)為300 mg/L，并加入了1/2MS同量的KI與Na2EDTA。改良1/2龍9配方無機成分配方及濃度如表1所示，有機成分借用了MS。由于該配方是以龍薯9號為試驗材料而得，莖節(jié)數(shù)又是決定繁殖速度的關鍵要素，故調(diào)整后的配方對照選擇了在龍薯9號莖節(jié)數(shù)僅次于1/2龍9配方的MS，并在煙薯25、棉薯10號、遂寧524及北京1號等甘薯品種上進行了進一步驗證。因為該配方是為脫毒苗擴繁而探索，莖指標決定了繁殖能力的大小，故去除了根指標的測定。

1.2.3" 測定指標與方法。

接種后每10 d統(tǒng)計莖節(jié)數(shù)、生根數(shù)等。最后40 d試驗結束時，取出材料測其莖粗、莖長、根長、根粗等。接種后40 d測其莖節(jié)數(shù)、莖長、莖粗等。

1.3" 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016進行試驗數(shù)據(jù)處理；采用Origin 2018作圖；采用SPSS 24.0軟件進行統(tǒng)計學檢驗。

2" 結果與分析

2.1" 不同基本培養(yǎng)基配方對脫毒苗莖節(jié)數(shù)的影響

不同配方對龍薯9號和徐薯18脫毒苗莖節(jié)數(shù)的影響分別主要集中在30和40 d（圖1A），對于龍薯9號而言，30和40 d時各配方對其脫毒苗莖節(jié)數(shù)的影響由高到低為1/2龍9gt;龍9gt;MSgt;1/2 MS，且30 d時1/2龍9配方與其他配方相比均差異顯著。從圖1B可以看出，徐薯18在30和40 d時各配方莖節(jié)數(shù)排序為1/2龍9gt;1/2MSgt;龍9gt;MS。綜上所述，1/2龍9配方對龍薯9號及徐薯18脫毒苗莖節(jié)數(shù)的促進效果較好，以40 d為1個繼代周期其莖節(jié)數(shù)分別達到了6.75和6.88個。

2.2" 不同基本培養(yǎng)基配方對脫毒苗莖長與莖粗的影響

由圖2A可知，龍薯9號各配方對莖長的促進效果，由高到低為1/2龍9gt;MSgt;龍9gt;1/2MS；對于徐薯18，1/2龍9配方對其脫毒苗莖長的生長效果最好，1/2MS次之，MS效果最差，且1/2龍9配方與MS配方間莖節(jié)長差異顯著。總之，龍9與1/2龍9相對于各自的對照，除了龍薯9號甘薯在龍9稍低于MS外，其余處理與對照在促進莖長上都有一定的優(yōu)勢，但與對照間差異都不顯著。由圖2B可知，龍9配方對龍薯9號莖粗的促進效果最好，其莖粗達到了2.94 mm，且與其他各處理差異顯著；各配方對徐薯18莖粗的影響大體一致。

2.3" 不同基本培養(yǎng)基配方對脫毒苗根系生長的影響

由圖3A可知，在根長上，對龍薯9號根長促進效果最好的配方為1/2龍9，且與1/2MS和MS配方間差異顯著；各配方對徐薯18根長的促進效果由強到弱為龍9gt;MSgt;1/2龍9gt;1/2MS，其中龍9配方與1/2龍9和1/2MS配方間差異顯著。由圖3B可知，在根粗上，1/2龍9配方顯著降低龍薯9號的根粗，各配方處理對徐薯18根粗影響效果不顯著。由圖3C和3D可知，對于生根數(shù)而言，龍薯9號前期1/2MS處理效果較好，后期則是1/2龍9配方效果較突出；各個時期1/2MS對徐薯18生根效果最好，且均與龍9配方間差異顯著。

2.4" 1/2改良龍9配方對脫毒苗地上部分生長的影響

由圖4可知，1/2龍9配方經(jīng)過調(diào)整后龍薯9號和徐薯18脫毒苗葉片黃化現(xiàn)象消失。由表2可知，1/2改良龍9配方處理下的各品種的莖長和莖節(jié)數(shù)均優(yōu)于MS配方；龍薯9號、煙薯25號、綿薯10號及北京1號在1/2改良龍9配方處理下的莖長與MS配方處理間差異達到了顯著水平。在莖節(jié)數(shù)上，1/2改良龍9配方處理下的徐薯18、龍薯9號和綿薯10號的莖節(jié)數(shù)與MS配方處理間差異顯著。在莖粗上，1/2改良龍9配方和MS配方相比，只有龍薯9號和綿薯10號的莖粗差異顯著。

3" 討論

3.1" 不同基本培養(yǎng)基配方對脫毒苗組培擴繁的影響

甘薯生產(chǎn)中脫毒苗的繁殖系數(shù)不高，往往無法滿足生產(chǎn)需求，通過優(yōu)化脫毒苗的擴繁體系可以提高甘薯脫毒苗的生產(chǎn)效率。關于脫毒苗的增殖，前人也做了大量研究，但大多研究集中在以MS為基本培養(yǎng)基配以不同植物生長物質(zhì)來探究其對甘薯脫毒苗生長快慢的影響上［12-15］。該研究以 龍9基質(zhì)培配方為基礎，以傳統(tǒng)配方MS為對照，進行了脫毒苗組培擴繁探究。結果發(fā)現(xiàn)，龍薯9號和徐薯18的莖節(jié)數(shù)和莖長都是1/2龍9配方效果最好，且1/2龍9配方的成本要小于1/2MS配方。

3.2" 改良1/2龍9配方對各甘薯品種地上部分生長的影響

由于在前期試驗的過程中出現(xiàn)了葉片黃化的現(xiàn)象，所以對1/2龍9配方的組成要素進行了調(diào)整，大量元素MgSO4·7H2O的含量進行了上調(diào)，微量元素添加了KI和Na2EDTA。碘元素雖不是植物生長所必需，但幾乎在所有的培養(yǎng)基中都含有碘元素，碘對于植物的繁殖、生長和發(fā)育有重要的作用，能夠促進糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用［16-21］。鐵是用量較多的一種微量元素，是許多重要氧化還原酶的組成成分，在植物葉綠素的合成過程中起到重要的作用。若以硫酸鐵為供鐵源，培養(yǎng)基的pH會達到5.2，形成氫氧化鐵沉淀，使培養(yǎng)物無法吸收而出現(xiàn)缺鐵癥，故在培養(yǎng)基配制時，常用硫酸亞鐵和Na2EDTA配成螯合態(tài)鐵，成為有機態(tài)鐵方被培養(yǎng)物吸收和利用［22-30］。調(diào)整后的新配方處理后，葉片黃化的現(xiàn)象消失了，各品種地上部分的生長也有明顯優(yōu)勢。總體而言，1/2改良龍9配方處理下的各品種的莖長和莖節(jié)數(shù)均優(yōu)于MS配方。

4" 結論

在前期脫毒苗的組培快繁研究中，龍薯9號和徐薯18的莖節(jié)數(shù)和莖長都是1/2龍9配方效果最佳，1/2龍9配方亦是龍薯9號的根長和生根數(shù)的最佳配方，而對徐薯18根粗和生根數(shù)促進效果較好的配方是1/2MS。1/2改良龍9配方處理下的各品種的莖長和莖節(jié)數(shù)均優(yōu)于MS配方，這對于滿足脫毒苗供應不足以及經(jīng)濟效益的增加有非常重要的作用，由此也說明1/2改良龍9配方可以在其他甘薯品種上進行推廣應用。

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