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营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响

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营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响——杨琼芬,卢丽丽,包丽仙,等 ・193・ 中图分类号:¥532 文献标识码:A 文章编号:1672—3635(2012)04—0193-06 营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响 杨琼芬・,卢丽丽-,包丽仙 ,白建明 ,李先平 ,潘哲超 ,赵盈兰 ,隋启君 (1.云南省农业科学院经济作物研究所,云南 昆明650205=2.大理学院农学与生命科学学院,云南大理671000) 摘要:以马铃薯脱毒组培苗为试验材料,对N、P、K、Ca、Mg 5种元素的缺失、适量和加量而影响马铃薯脱毒 组培苗生长状况进行试验研究。结果表明:各种元素的用量对组培苗的初生根时间影响较小,无明显差异;不同品系的 脱毒组培苗对各种元素的需求量不同,总的来说,P、Ca、Mg的加量使用能够促进组培苗的生长;各种元素的缺失和加 量对组培苗的黑尖、分枝等不良性状的影响以及对组培苗的有效叶片数、生根率、平均根长、平均株高等指标的影响存 在明显的品系间差异。因此,建立马铃薯脱毒组培苗的快繁体系要根据繁育品系的不同,使用相应的优化培养基,这样 既能减少马铃薯组培苗生长过程中的黑尖、分枝和苗弱等现象,又能促进生根和有效叶片的形成,保障和提高马铃薯脱 毒组培苗的质量。 关键词:马铃薯;脱毒组培苗;营养元素 Influence of Nutrient Elements on/n vitro Potato Plantlets YANG Qiongfen’,LU Lili’,BAO Lixian’,BAI Jianming’,LI Xianping’,PAN Zhechao’,ZHAO Yinglan ,SUI Qijun仕 (1.Economic Crop Research Institute,Yunnan Academy of Agncultuml Sciences,Kunming,Yunnan 650205,China 2.Department of Agriculture and Biologialc Science,Dali University,Dali,Yunnan 671000,China) Abstract The effects of various contents of N,P,K,Ca,and Mg were studied on growth of potato plantlets using the virus-free potato plantlets as materia1.The results showed that the content of various nutrition elements had Iittle effe ̄on the time of rooting.The plantlet growth of diferent clones demanded for diferent nutrient elements.On the whole.increase of P,Ca,and Mg could promote the growth of virus-free potato plantlets.Diferent contents of these elements played vanous olres in diferent clones。including black tips,branches,number of effective leaves,rooting rate,root length and plant height. Therefore。Diferent media should be designed based on diferent potato clones for the establishment of the multiplication system of virus-free potato plantlets.The use of optimized medium could reduce the black tip,branching and weak plantlet, promote the growth of roots and effective Ieaves.and improve the quailty of virus -ee potato planUets. Key WOrds:potato;virus-free plantlet:nutrient element 马铃薯作为粮食、蔬菜、饲料和加工原料兼用 的重要农作物,不仅有经济效益高的优势,还有加 工产业链长、增产潜力大、分布广、抗旱、耐寒性 云南省现代马铃薯产业的发展和农业结构调整 进入了全新时代,“十二五”乃至今后较长一段时期 强、营养价值高、口感好、无副作用、广受欢迎等 特点,这些特点赋予了马铃薯对解决中国粮食安全 问题和促进经济发展具有重要意义。 收稿El期:2011-05—25 内,专用马铃薯品系和特色马铃薯品系的需求将不 断加大,对马铃薯产业的发展也提出了更新、更高 的要求。 随着云南省人口的不断增长和耕地面积的缩减, 基金项目:云南省自然科学基金项目(2010CD004);云南省现代农业马铃薯产业技术体系【云农科字(2009)53号】;国家马铃薯产业技术 体系(CARS一10一P07)。 作者简介:杨琼芬(1971一),女,副研究员,主要从事马铃薯脱毒种薯繁育技术研究。 通信作者(Corresponding author):隋启君,研究员,主要从事马铃薯遗传育种研究,E-mail:suiqijun@yahoo.corn.cn。 中国马铃薯,第26卷,第4期,2012 马铃薯已成为扩展粮食来源、提高粮食安全、扶助 “三农”的重要农作物之一。然而,云南省马铃薯种 植面积和总产量均居全国前三名,单产水平却低于 全国平均水平,与发展快的国家、省份比较相差甚 远。虽然脱毒种薯的推广和应用在一定程度上使马 铃薯单产水平有所提高,但在马铃薯脱毒组培苗的 扩繁过程中,仍然存在着诸多问题,如黑尖、分枝 和苗势弱等,给马铃薯组培苗的扩繁带来一定程度 的损失。云南省经济作物研究所马铃薯中心从生长 环境(温度、湿度)、病毒检测等方面进行了排查性 研究,基本排除上述因素的影响,针对生理性的缺 素情况对其影响进行研究,探索出马铃薯脱毒组培 苗快速扩繁过程中一些不良性状的出现和培养基中 缺素的关系,为马铃薯脱毒种薯繁育体系中的关键 技术研究提供技术支撑。 试验系统研究了培养基营养元素对组培苗生长 的影响,人为控制培养基中某种元素的用量,对马 铃薯脱毒组培苗生长的影响,通过一系列的试验, 结果分析表明,不同马铃薯品系对各元素适应的范 围有很大的差异。 1材料与方法 1.1试验材料 试验材料采用云南省农业科学院经济作物研究 所马铃薯中心自育的马铃薯新品系DE03—80—30和 DE03-79一l的脱毒试管苗,挑选分枝、黑尖严重和 长势弱的组培苗。 1.2试验方法 1.2.1培养基的配置与处理 配制培养基l0 L,分为10个处理,每个处理的 培养基用量为l L,用350mL的广口瓶分装成28— 30瓶,用常规方法灭菌待用。培养基配方如表1。 表1各处理培养基的组成 Table 1 Components of diferent culture media 注:试验对照组(cK)采用MS固体培养基,每升使用6.5 g琼脂『l1。 Note:For the control,a soliifed MS medium with 6.5 g,L agar was used 1.2_2接种 培养基中培养15 d后调查试验结果。 1.2.4调查方法 接种材料大小一般以含有两片叶子的茎段为好, 即每个节上要有1~2腋芽,约长2 cm左右。每个处 理接种9瓶,接种时应注意植株间的密度适宜,每 瓶培养基中接种10个茎段。 调查时,每个处理挑选出9瓶组培苗随机分为 3个重复进行调查分析,分别调查生根率、黑尖 率、污染情况、有效叶片数、叶的颜色、平均分 枝数、粗壮程度和植株长势情况,测量记录株高 1.2_3培养条件与培养方式 培养条件采取光照强度为2 000~3 000 Ix,光照 时间为14 h/d,培养温度以l8~20℃为宜。 试验采取固体培养方式,组培苗在各处理固体 和平均根长等指标。将植株从培养瓶中取出,清 理每瓶的成活组培苗数,用清水洗净凉干后,分 项调查各项指标。 营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响——杨琼芬,卢丽丽,包丽仙,等 2结果与分析 2.1培养基中各元素的用量对马铃薯 30)脱毒组培苗的影响 2.1.I黑尖率 2.1.3生根率 P、Ca、Mg 3种元素的使用对马铃薯脱毒组培 03-80— 苗的生根率影响较小,减少N元素的使用能促进 马铃薯脱毒组培苗的生根,加大K、P元素的使 用,能抑制马铃薯脱毒组培苗的生根。生根率最小 值的是缺P为68.90%,最高是缺Ca缺Mg达到 98.90%。影响生根情况差异最大的缺素和加量组是 N元素。Ca、Mg元素的缺失和加量对马铃薯脱毒组 培苗生根情况影响较小(表2)。 2.14平均株高 减少P元素的用量可以大大减少马铃薯脱毒组 培苗黑尖的发生,黑尖率较严重的处理有缺N、Ca、 和Mg,P元素的加量能较明显加重黑尖的发生,缺 P的黑尖率处理中最低,为10.00%,最高是缺N达 到66.67%。影响黑尖率差异最大的缺素和加量组是 N元素,缺N为66.67%,N加量为16.67%,差异达 到50%。因为试验对象是黑尖严重的马铃薯脱毒组 培苗,因此对照(cK)的黑尖率达到了41.67%。相 对于对照处理,P元素的缺失和K、N、P 3种元素 的加量使用,对马铃薯脱毒组培苗黑尖的发生都有 减缓的作用(表2)。 2.1.2有效叶片 K、P、Mg 3种元素的加量使用,能有效的促进 植株生长,马铃薯脱毒组培苗都比对照要高,但植 株生长较细弱。植株最矮的是缺P为3.76 em,最高 的是K加量处理,达到6.90 cm。影响株高差异最大 的缺素和加量组是P元素,缺P为3.76 cm,P加量 为5.73 cm,差异达到1.97 em;其次是K元素,缺 K为5.54 em,K加量为6.90 em,差异达到1.36 cm (表2)。 2.1.5平均根长 加大Mg、P的用量可以促进马铃薯脱毒组培苗 有效叶片的生长,平均单株有效叶片数达到3.9片 以上,N元素加量的效果较其他改善的差一些,有 效叶片数最低的是缺P为1-33片,最高是Mg加量 达到3.95片。影响有效叶片数差异最大的缺素和加 量组是P元素,缺P为1.33片,P加量为3.9片, 差异达到2.57片。P元素的适量使用对马铃薯脱毒 组培苗有效叶片的生长影响最大(表2)。 K元素的缺失和P元素的加量对马铃薯脱毒组 培苗根的生长有促进作用,P元素的缺失和K元素 的加量使用对马铃薯脱毒组培苗根的生长有抑制作 用。马铃薯脱毒组培苗平均根长最短的是K加量为 1.68 em,最长的是缺K达到4.58 em。影响平均根长 差异最大的缺素和加量组是K元素,缺K为458 em, 表2不同处理对马铃薯(DE03—80-30)组培苗生长的影响 Table 2 Effects of different treatments on virus-free potat0 plantlets growth(DE03-80-30) 中国马铃薯,第26卷,第4期,2012 K加量为1.68 cm,差异达到2.90 cm(表2)。 2.1.6平均分枝 元素的少量使用能有效减少马铃薯脱毒组培苗分枝 的产生(表2)。 根据表3可以看出:马铃薯脱毒组培苗的初生 ca元素的缺少和加量都促进马铃薯脱毒组培苗 分枝的产生;K、P、Mg的缺少都会抑制马铃薯脱 毒组培苗分枝;N的缺少促进分枝,加量抑制分枝, 最少的是缺P为1.07枝,最多的是缺N 2.95枝。影 响平均分枝差异最大的缺素和加量组是P元素,缺 P为1.O7枝,P加量为2.25枝,差异达到1.18枝。P 根时间都是4 d,各处理之间没有显著差异;影响马 铃薯(DEO3—80—3o)脱毒组培苗长势的元素是P、Mg 加量处理,其叶色为绿色、植株粗壮、长势较壮; Ga、P和N元素的缺失使马铃薯脱毒组培苗的长势 很弱。 表3各处理对马铃薯(DE03—80-30)组培苗长势的影响 Table 3 Effects of diferent treatments on virus-free potato plantlets vigor(DE03-80-30) 22.培养基中各元素的用量对马铃薯(DE03-79—1) 脱毒组培苗的影响 2.2.1黑尖率 (表4)。P元素的使用对马铃薯脱毒组培苗的有效叶 片生长有很好的促进作用。 2.2.3生根率 减少K元素的用量可以大大减少马铃薯脱毒组培 苗黑尖的发生,黑尖率较严重的处理有缺ca和P、 Mg元素加量,P、Mg元素缺失都能较明显减轻黑尖 情况,缺K的黑尖率最低为25%,最高是缺ca达 到81.67%。影响黑尖率差异最大的缺素和加量组是 Mg元素,缺Mg为34.48%,Mg加量为75.00%,差 异达到40.52%(表4)。Ca、Mg元素的缺失是引起铃 薯脱毒组培苗黑尖的发生原因之一。 2.2.2有效叶片 ca、K、Mg 3种元素的缺少和加量对马铃薯脱 毒组培苗的生根都有促进作用;N的加量使用也有 定的促进作用。P、N元素的缺失对马铃薯脱毒组 一培苗的生根有抑制作用。生根数最小值的是缺P为 27.5%,最高是ca加量达到100%。影响生根数差 异最大的缺素和加量组是N和Mg元素,缺N为 72.2%,N加量为81.1%,差异达到8.9%;缺Mg为 90%,Mg加量为98.8%,差异也达到8.9%(表4)。 2.2.4平均株高 加大Ca的用量可以促进马铃薯脱毒组培苗有效 叶片的生长,平均单株有效叶片数达到6.6片,N元 素加量的效果较其他改善的差一些,有效叶片数最 低的是P加量为1.9片,最高是Ca加量达到6.6片。 影响有效叶片数差异最大的缺素和加量组是P元素, 缺P为1.9片,P加量为5.2片,差异达到3.3片 Mg、P、Ca和加量促进植株长高并且植株长 得较粗壮;P的缺失抑制植物的生长,最矮的是缺 P为2.35 cm,最高的是Mg加量达到6.80 cm。影 响株高差异最大的缺素和加量组是P元素,缺P为 2.35 cm,P加量为6.75 cm,差异达到4.4 cm;其次 是Ca元素,缺Ca为3.91 cm,Ca加量为6.24 cm, 营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响——杨琼芬。卢丽丽,包丽仙,等 ‘197‘ 差异也达到2.33 cm(表4)。 (2)两个马铃薯品系的脱毒组培苗对各种元素 2.2.5平均根长 的需求不一样,所以建立马铃薯脱毒组培苗的快 N和P的缺少对马铃薯脱毒组培苗的根长起 繁体系要针对不同的马铃薯品系,选取不同的优 到抑制作用,加量使用后P的促进作用要大一些。 化培养基进行使用,这能减少黑尖、分枝现象, 最短的是缺P为2.35 cm,最长的是缺Ca达到 促进生根和有效叶片的形成,保证脱毒苗的质量。 6.67 cm。影响平均根长差异最大的缺素和加量组是 (3)两个品系都反应出Mg元素的加量使用, P元素,缺P为2.35 cm,P加量为4.67 cm,差异达 对马铃薯脱毒苗的长势有很大的促进作用。 到2.32 em;影响最小的是K元素组合,缺失和加量 (4)K、P、N、Ca、Mg各种元素的缺失和加量 对马铃薯组培苗的根长没有太大影响,差异只有 0.01 cm(表4)。 表5各处理对马铃薯(DE03—79—1)组培苗长势的影响 2.2.6平均分枝 TabIe 5 Effects ofdifferent treatments on virus—free N加量能明显减少马铃薯脱毒组培苗分枝;缺 potato plantlets vogor(DE03-79-1) ca元素能促进马铃薯组培苗的分枝产生,分枝最多 的是对照(cK)Ms培养基,分枝较多的是ca加量处 塑Co 理.de Tfe 初生T根im时e o间f 叶的Leaf  color颜色粗租  度长霎嚣况程度长理,达到3.05枝。影响平均分枝差异最大的缺素和 P即wlnZ root rJ ant ̄一;rowt h oi D ltmt 加量组是N元素,缺N为1.95枝,N加量为0.25 枝,差异达到1.7枝(表4)。 根据表5可以看出:马铃薯脱毒组培苗的初生 根时间都是5 d,各处理之间没有显著差异;影响马 铃薯(DE03—79—1)脱毒组培苗长势的元素是Ca、P、 Mg,其加量处理的马铃薯脱毒组培苗的叶色为绿 色、植株粗壮、长势较壮;P、K、N元素的缺失 使马铃薯脱毒组培苗的长势很弱。 2.3试验结果针对两个品系得到的共性结果 (1)马铃薯组培苗极易生根,各种元素的调整 没有影响到它的生根时间。 中国马铃薯,第26卷,第4期,2012 使用对马铃薯脱毒组培苗的黑尖、分枝等不良性状 的产生没有规律可寻,品系之间差异很大。 状,MS营养液中Mn元素需适当降低才能适应脱 毒马铃薯苗的液体培养。本试验只是针对大量元 素,并没有对微量元素进行研究,也许是因为研 究目的不同,所选择的研究对象和采用的研究方 (5)对马铃薯脱毒组培苗的有效叶片数、生根 率、平均跟长、平均株高等指标而言,也是品系之 间差异很大,但总的来说,P、Ca、Mg的加量使 法不同,所以研究结果和前人的研究结果不尽相 用,能促进马铃薯脱毒组培苗生长。 同。对于马铃薯脱毒组培苗生长过程中一些不良 对于马铃薯品系(DE03—80—30)的脱毒苗培养, 症状(黑尖、分枝、苗势弱等),根据试验材料不 在配制培养基时,元素含量可以适当在MS的基础 同,试验结果有所不同。 上进行调整,加大P、Mg两种元素的用量,保证 对于本试验中的马铃薯新品系DE03—80—30来 N元素的正常使用,有利于马铃薯新品系(DE03— 说,适量减少P元素的使用能大大减少黑尖和分枝 8O一30)的脱毒组培苗的生长;对于马铃薯品系 的发生;而对于马铃薯新品系DE03—79一l来说,减 DE03—79—1的脱毒苗培养,可以适当在MS基础上 少K元素的使用能大大减少黑尖的发生,N元素的 把Ca、N、Mg元素加量,其加量处理的马铃薯脱 适量增加能明显减少马铃薯脱毒组培苗的分枝产生。 毒组培苗的叶色为绿色、植株粗壮、长势较壮,保 可见,适当调整培养基中N、P、K的用量,对马铃 证P、N元素的供给。 薯脱毒组培苗快繁过程中黑尖、分枝、苗势弱等不 良性状有一定的缓解作用,但不能完全解决问题, 3讨论 也许是培养环境、品系本身引起的,不能全面反映 关于缺素对马铃薯田间生长和脱毒组培苗生 出缺素对马铃薯脱毒组培苗生长的影响,有待下一 长影响的研究报道都较少。湖北恩施南方马铃薯 步根据本次试验结果,继续进行研究,才能得出科 研究中心的陈永波等【2_3】认为,N、P、K、Ca、Mg 学的研究结果。 和微量元素的缺乏导致马铃薯的薯苗均不能正常 生长并完成其生活史,s在薯苗生长初期可以缺 【参考文献】 乏,但中期即开始表现症状,过量会对薯苗前期 【1】Murashige Skoog A revised medium for rapid growth and bio— 生长造成危害;在营养液中,微量元素是不可缺 assays with tobacco tissue cultures Physiologia Plantarum,196Z 少的;脱毒马铃薯苗对微量元素吸收很少,但营 15 473-497. 【2】陈永漉李伟东,赵清华,等营养元素的缺失与过量对马铃薯脱毒 养液中缺乏Fe和Mn会表现出明显的缺素症状, 苗生长的影响 中国马铃薯,2004,18 260-263. 缺乏Cu、zn、B、Mo无明显的表现;Cu、Mn、 【3】陈永波,赵清华,袁明山,等.微量元素的缺失与过量对马铃薯 zn、B、Mo等元素过量植株会出现明显的中毒症 脱毒苗生长的影响[J】.中国马铃薯,2005,l9(1):10—12. q.2 不 经中国作物学会马铃薯专业委员会研究决定,增补以下15人为第六届马铃薯专业委员会委员: 黄宇清(副秘书长、理事会成员)、王登社、张国、张剑峰、杨清、张建平、蔡仁祥、李卫东、李树举、 杨军、吴凌娟、刘艳国、张新明、谢江、杨庆东。 经中国作物学会马铃薯专业委员会研究决定,吸纳以下8个单位为团体会员单位:黑龙江德沃 科技开发有限公司、黑龙江克山昆丰马铃薯交易市场有限公司、内蒙古民丰薯业有限公司、内蒙古 豆豆薯业有限责任公司、易生石木(北京)生物科技有限公司、张家口雪川农业发展有限公司、北京 艾普荷欧姆特贸易有限公司、讷河市马铃薯产业发展中心。 中国作物学会马铃薯专业委员会 2012年7月31日于内蒙古乌兰察布市 

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