馬鈴薯液體間歇浸沒培養(yǎng)研究

馬鈴薯液體間歇浸沒培養(yǎng)研究

通常，半固體苗的栽培強度高，成本高。靜液體培養(yǎng)具有適應性強、成本低等特點，但玻璃形苗等生理問題嚴重。因此,兩種方法都無法實現(xiàn)提高效率和降低成本的市場化要求。因此,改善培養(yǎng)工藝,建立新的培養(yǎng)方法體系,減少勞動力耗費,實現(xiàn)自動化培養(yǎng)是降低成本實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的一種趨勢。最早使用微生物發(fā)酵罐來進行植物組織培養(yǎng),但是由于成本以及植物的特點的限制而失敗。自20世紀80年代中期開始,西方國家開始了大規(guī)模液體浸沒組織培養(yǎng)的研究,到90年代中后期取得了突破性進展,為商業(yè)化生產(chǎn)苗木打下了堅實的基礎(chǔ)。國內(nèi)研究起步晚,且主要集中在次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)上,而且目的在于降低成本。目前,有關(guān)馬鈴薯商業(yè)化生產(chǎn)的大規(guī)模液體組織培養(yǎng)研究尚未有報道。液體間歇浸沒式繁殖在辰星草、甘蔗、蘋果、香蕉等植物上已顯示出效率高、成本低的優(yōu)勢,在馬鈴薯快繁及育種方面也應具有巨大的應用潛力。Feuser等發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)固體培養(yǎng)相比,馬鈴薯液體間歇浸沒培養(yǎng)生長周期縮短20%～25%,莖粗、株高、葉面積、干重等指標均有顯著提高。為此,筆者對馬鈴薯組培苗間歇浸沒培養(yǎng)進行研究,探求馬鈴薯間歇液體培養(yǎng)快繁最優(yōu)方案,充分利用空間、減少營養(yǎng)液浪費,降低成本,為今后實現(xiàn)自動化大規(guī)模生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。1材料和方法1.1材料和培養(yǎng)方法本試驗所用材料為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院農(nóng)藝系組培室提供,所用馬鈴薯為夏泊蒂(Shepody)和費烏瑞它(Favorita)2個品種,所用培養(yǎng)裝置為TIBs系統(tǒng),所用培養(yǎng)瓶規(guī)格為30cm×154cm。1.2試驗設計1.2.1接種苗的培養(yǎng)設計4個處理,處理1:間歇浸沒培養(yǎng),品種夏伯蒂;處理2:固體培養(yǎng),品種夏伯蒂;處理3:間歇浸沒培養(yǎng),品種費烏瑞它;處理4:固體培養(yǎng),品種費烏瑞它,每個處理3次重復。把試管苗的單節(jié)切段轉(zhuǎn)入不同處理的培養(yǎng)基(pH值5.8)中,每瓶培養(yǎng)基160mL,每瓶接種40株,溫度(24±1)℃,光照度2000lx,光照時間16h/d。浸沒次數(shù)1d4次,每次浸沒5min。1.2.2浸沒設置3次導致治療4次設計4個處理,處理1:1d浸沒2次,每次5min;處理2:1d浸沒3次,每次5min;處理3:1d浸沒4次,每次5min;處理4:1d浸沒5次,每次5min,每個處理3次重復。每瓶培養(yǎng)基(pH值5.8)160mL,每瓶接種40株費烏瑞它試管苗單節(jié)切段,溫度(24±1)℃,光照度2000lx,光照時間16h/d。1.2.3實驗苗的切段設計4個處理,處理1:每瓶40株(即1cm20.26株)費烏瑞它試管苗單節(jié)切段;處理2:每瓶60株(即1cm20.39株)費烏瑞它試管苗單節(jié)切段;處理3:每瓶80株(即1cm20.52株)費烏瑞它試管苗單節(jié)切段;處理4:每瓶100株(即1cm20.65株)費烏瑞它試管苗單節(jié)切段。每瓶培養(yǎng)基160mL,溫度(24±1)℃,光照度2000lx,光照時間16h/d。1d浸沒4次,每次5min。1.2.4營養(yǎng)液的制備設計4個處理,處理1:每瓶80mL(即每株2.0mL)營養(yǎng)液;處理2:每瓶100mL(即每株2.5mL)營養(yǎng)液;處理3:每瓶120mL(即每株3.0mL)營養(yǎng)液;處理4:每瓶140mL(即每株3.5mL)營養(yǎng)液。每瓶接種40株費烏瑞它試管苗單節(jié)切段,溫度(24±1)℃,光照度2000lx,光照時間16h/d。1d浸沒4次,每次5min。2結(jié)果與分析2.1根數(shù)、高效數(shù)接種30d后,分別從4個處理中隨機挑選15株組培苗,測量其株高、莖粗、有效莖段數(shù)、根長、根數(shù)。結(jié)果(表1)表明,馬鈴薯在間歇浸沒液體培養(yǎng)條件下,其株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)、根數(shù)均顯著強于傳統(tǒng)固體培養(yǎng)。其中與傳統(tǒng)固體培養(yǎng)相比,間歇浸沒液體培養(yǎng)的夏伯蒂株高增高22.3%,莖粗增粗18.3%,有效莖節(jié)數(shù)增加19.0%,根數(shù)增加88.9%;費烏瑞它株高增高16.5%,莖粗增粗23.5%,有效莖節(jié)數(shù)增加20.6%,根數(shù)增加59.4%。這與牛愛國,侯麗娟等做的液體靜置培養(yǎng)試驗結(jié)果基本一致,表明間歇浸沒液體培養(yǎng)保留了液體培養(yǎng)接種效率高、營養(yǎng)易于吸收利用的優(yōu)點。2.2馬鈴薯表層浸沒頻率對馬鈴薯組培苗有效莖節(jié)數(shù)的影響接種30d后,分別從4個處理中隨機挑選15株組培苗,測量其株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)。由圖1可知,隨著浸沒頻率的增加,馬鈴薯組培苗的株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)均增加,其中1d浸沒4次和5次的馬鈴薯組培苗的株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)顯著高于1d浸沒2次和3次的,1d浸沒4次的與1d浸沒5次的差異不顯著。說明馬鈴薯間歇浸沒液體培養(yǎng)最適頻率為1d4次。低于蘋果、香蕉、甘蔗、辰星草等植物的浸沒頻率。2.3對馬鈴薯生長的影響接種30d后,分別從4個處理中隨機挑選15株組培苗,測量其株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)。圖2顯示,與每瓶接種40株相比,每瓶接種60株的組培苗株高和有效莖節(jié)數(shù)差異不顯著,但莖粗有顯著降低,下降13.3%;當接種密度增加到每瓶80株和100株時,組培苗株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)均極顯著下降。顯示密度越大越不利于組培苗的生長。這與劉麗敏等對甘蔗的研究結(jié)果有所不同,因為甘蔗還須考慮次生代謝產(chǎn)物的稀釋與褐化問題?？梢?當接種密度為每瓶40株(即0.26株/cm2)時,馬鈴薯長勢最好,最適于壯苗培養(yǎng)。如需節(jié)約空間降低成本,接種密度也可增至每瓶60株(即10.39株/cm2),此時對組培苗株高和有效莖節(jié)數(shù)無影響,只是莖粗相對細一些。2.4兩組株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)比較接種30d后,分別從4個處理中隨機挑選15株組培苗,分別測量其株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)。由圖3可知,平均給予MS營養(yǎng)液每株3.0mL及其以上時,組培苗株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)均差異不顯著。當MS營養(yǎng)液量為每株2.0mL時,組培苗株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)均與其他處理組差異極顯著,與每株2.5mLMS營養(yǎng)液相比,株高降低25.2%,莖粗降低12.1%,有效莖節(jié)數(shù)減少13.5%。每株2.5mLMS營養(yǎng)液處理與每株3.0、3.5mLMS營養(yǎng)液處理相比,僅株高顯著降低外,莖粗和有效莖節(jié)數(shù)無顯著差異。從組培苗生長狀況和成本考慮,馬鈴薯組培苗每株適宜MS營養(yǎng)液量為2.5mL。3營養(yǎng)液量對馬鈴薯生長的影響試驗結(jié)果表明,馬鈴薯組培苗在液體間歇浸沒培養(yǎng)條件下,株高、莖粗、有效莖節(jié)數(shù)、根數(shù)均顯著強于傳統(tǒng)固體培養(yǎng),與前人在香蕉、甘蔗等植物的研究結(jié)果基本一致。在試驗中馬鈴薯適宜的營養(yǎng)液間歇浸沒頻率為每天4次,接種密度為每瓶40～60株(0.26～0.39株/cm2),每株營養(yǎng)液量為2.5mL。但需研究的因素仍有許多。例如營養(yǎng)液的蔗糖濃度、pH、氮磷鉀比例等對馬鈴薯的快繁也有較大影響。另外,在試驗中還發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)前期間歇浸沒培養(yǎng)的馬鈴薯組培苗緩苗期明顯長于固體培養(yǎng),生根時間也長于固體培養(yǎng)。其原因可能是生長初期,間歇浸沒培養(yǎng)中馬鈴薯組培苗還未生根,每次浸沒后粘附的營養(yǎng)液少,而固體培養(yǎng)中馬鈴薯組培苗始終與培養(yǎng)基接觸吸收營養(yǎng),故緩苗期短于間歇浸沒培養(yǎng)。在組培過程中,污染仍是限定因素。前人試驗中,采用較大營養(yǎng)液容器,利用蠕動泵或其他動力機