脱毒马铃薯试管苗生长的影响因素及壮苗措施

李彦军，滕巍，耿伟，马燕

（吉林省蔬菜花卉科学研究院，吉林长春 130033）

马铃薯是无性繁殖作物，在种植过程中，病毒可通过种薯无性多代繁殖逐年累积，从而导致种薯退化[1]。马铃薯脱毒及种薯生产体系的建立能从根本上解决马铃薯种薯退化问题，而脱毒试管苗的生产快繁是整个体系中极其关键的环节之一。脱毒马铃薯的出苗期、现蕾期、开花期都早，使马铃薯块茎早膨大、膨大时间长，给予了马铃薯足够的生长发育时间，且脱毒种薯没有病毒，也没有真菌和细菌性病害以及各种生理性病害，块茎健康性状良好，具有较强的增产潜力[2]。

近年来由于马铃薯脱毒种薯的推广和应用，脱毒试管苗的生产应用越来越广泛。但在生产中存在许多问题，如生长细弱、茎叶嫩黄、生根较少等，因此进行马铃薯脱毒试管苗促壮研究，培育健壮、优质脱毒试管苗显得尤为重要[3-4]。马铃薯脱毒苗的壮苗培养是制约脱毒种薯生产的关健环节，要实现脱毒苗的工厂化生产，必须了解抑制马铃薯脱毒苗壮苗培养的因素，并采取针对性措施加以克服[5]。已有学者在马铃薯试管苗壮苗培养上做了大量的研究工作，如采用不同的措施促使马铃薯试管苗植株矮壮、茎杆变粗、叶片浓绿、根系发达等[2,4]。本文对影响脱毒试管苗生长的因素进行了探讨，旨在为脱毒马铃薯的产业化发展提供依据。

1 影响脱毒试管苗生长的因素

1.1 培养基

1.1.1 基础培养基

培养基是马铃薯脱毒试管苗培养的基础，科学合理的培养基组分能够加快马铃薯试管苗的繁育速度，促进马铃薯脱毒小薯的生产。马铃薯组培苗培养中通常使用MS+琼脂的培养基。MS 是由Murashige 和Skoog 于1962年为烟草细胞培养设计的，以其名字命名，其特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液。它的硝酸盐含量高，养分的数量和比例合适，能满足植物细胞的营养和生理需要，因而适用范围比较广。然而，采用琼脂培养基大批量生产试管苗成本较高，且市售琼脂质量不稳定，影响了试管苗的繁殖效果，使其容易出现试管苗生长过旺、苗茎径细小、节间长、叶小、“烧尖”及须根较多等现象，这不仅影响了脱毒苗接种、移栽的工作效率，更降低了脱毒苗的繁殖系数及移栽成活率。常立国等[4]以马铃薯大西洋脱毒试管弱苗为外植体，进行壮苗和生根培养，以探明适宜的壮苗和生根培养基成分。结果表明，2MS 和3MS 培养基对马铃薯试管苗壮苗培养起到了明显的促进作用；3MS 壮苗效果最好，所得试管苗株高较低，茎秆粗壮，叶片多，叶面积大，叶片厚。为降低生产成本又不影响壮苗培养，有研究者尝试用卡拉胶、魔芋精粉、普通棉花等制作马铃薯培养基，发现这类方法，虽然能有效降低生产成本，但由于在应用过程中，用量不易控制，质量参差不齐，推广应用较少。也有学者采用液体培养基，其在促进生根方面起到了一定的作用[3]。

1.1.2 培养基成分

培养基中的蔗糖、水分及氮素等成分组成均会影响脱毒苗的生长，这方面有不少学者做了研究。如李润等[5]采用不同水质培养基，对不同马铃薯品种试管苗进行裂区设计试验，研究了不同水质配制培养基对试管苗生长的影响，结果表明，不同水质培养基对叶片数的影响显著，对其他农艺性状的影响均不显著，所以在生产过程中可用自来水代替蒸馏水，从而降低生产成本。李云海等[6]用BY-14 和ZH 2 个马铃薯品种（系）的脱毒试管苗为材料，以MS 培养基添加0.2 mg/L 6-BA 和1.0 mg/L NAA 为基本培养基，研究了蔗糖含量对马铃薯试管苗生长的影响。结果表明，在有生长素存在的条件下，调整蔗糖的用量为20～40 g/L（用量差异与品种不同有关）时，其壮苗效果很好，主要表现在促进根系发育、增加茎叶干物质的含量，促进试管苗组织老化，以及提高了移栽抗逆性等方面。辛海波[7]通过试验比较发现，氮素营养的不同形态和配比对马铃薯试管苗的生长影响巨大，培养基中单以铵态氮或尿素作氮源不利于幼苗生长，将MS 培养基中氮源改为铵态氮和硝态氮并按一定比例进行配比，可使马铃薯试管苗生长量（鲜质量）提高78%，叶片大小（长度）增加16.9%，是一种非常有效的马铃薯试管苗专用培养基。赵海红等[8]以添加胡萝卜汁、马铃薯汁和活性炭的培养基对11 个马铃薯品种进行增殖培养，比较了不同附加物对马铃薯脱毒试管苗增殖的影响。结果表明，在培养基中添加上述附加物对马铃薯脱毒试管苗增殖壮苗均有明显的促进作用，胡萝卜汁对马铃薯脱毒试管苗增殖壮苗效果显著，其次分别为马铃薯汁和活性炭，在株高、叶片数和根数方面，胡萝卜汁处理显著高于其它处理，在根数方面，胡萝卜汁与活性炭处理无显著差异。

1.2 试管苗本身特点

进行茎尖培养的品种材料必须是健康的，不同植物试管苗通过不同程序、不同培养基、不同继代次数及不同发生方式而来，它能否成活及能否从异养变为自养，取决于试管苗本身的特点。凡生活力强、小苗健壮、有较发达根系的易于移栽和成活；反之，倍性混乱和单倍体小苗、生长不良小苗、弱苗、老化苗、发黄苗及玻璃化苗，则不易移栽或移栽成活率很低。因此若马铃薯带有类病毒，必须立即将其淘汰。

1.3 光照条件

扦插后的光照条件是试管苗成活的关键，生根前扦插苗最怕光，应注意遮阴。李润等[9]研究光照强度对两种马铃薯品种组培苗各农艺性状的影响。结果表明，14 h/d光照、强度为2 000 lx 是马铃薯脱毒试管苗生长的最优光照条件，其次为自然光条件。辛国斌等[10]研究得出，在马铃薯试管苗培养时，强光照（6 000 lx）能促进试管苗的生长。曹君迈等[11]研究得出，马铃薯脱毒试管苗在生长过程中受营养、水分、光照条件等诸多因素的影响。光照不当会导致玻璃化试管苗的出现，轻则无法扩繁，重则造成资源的浪费和损失。

1.4 外源激素

在马铃薯试管苗的生长过程中通常加入外源激素以促进试管苗的生长[10]。通常来说，植物生长素（NAA）对试管苗根部作用明显；6-苄基腺嘌呤（6-BA）对试管苗茎叶作用明显；2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）对试管苗株高有显著促进作用；激动素（KT）单独使用对试管苗有较强的抑制作用[6]。有学者分析得出，0.2～0.4 mg/L 多效唑能有效提高移栽茎段壮实程度和移栽成活率，而0.6～0.8 mg/L多效唑能有效延长试管苗保存时间[3]。

事实上，有很多学者研究得出，培养基、外源激素等综合作用因素能提高马铃薯试管苗的成活率，增强健壮性。黄修梅等[12]以改良1/2 MS 为基础培养基，在马铃薯脱毒试管苗组培快繁不同阶段加入不同剂量的植物生长延缓剂B9，配合较低温度和强光条件培养，能够显著改变试管苗的生理指标。秦廷豪等[13]通过试验表明，在23 ℃和2 200 lx 以上光照下，马铃薯快繁阶段添加4～8 mg/L的B9，能有效促进脱毒试管苗茎径、有效茎节数及根数的增加，并且叶片增厚、叶色浓绿，继代周期减到14～18 d，在脱毒苗移栽前的培养基内加入10～15 mg/L 的B9，21 ℃和3 000 lx 下培养，脱毒试管苗的茎变得更粗壮、节间较短、茎木质化程度更高，移栽成活率达97%以上。

2 壮苗措施

试管苗扦插是生产马铃薯脱毒小薯的有效方法，但在实际生产中，由于技术不过关，造成成活率很低，导致大量死苗，增加了脱毒小薯的生产成本，影响其推广应用。

2.1 选择合适的基质

马铃薯脱毒苗无土基质栽培对基质的要求不严，用蛭石、珍珠岩、棉籽皮、锯末、灰渣、森林土等均可，但必须对材料进行高温消毒，如无条件进行高温消毒，也可在扦插前20 d 左右用福尔马林100 倍液7～10 kg/m2进行消毒。为了保证基质的疏松和通气性，生产中常采用蛭石或蛭石的混合物。

2.2 培养基的制备

试管苗健壮生长的关键是使用适宜的培养基，能够低成本、高效率地进行试管苗的继代繁殖和壮苗培养，培养出根系发达、茎秆粗壮、叶色浓绿的试管苗，保证较高的生物量和干物质含量，才有可能获得高产优质的马铃薯。事实上，培养基的生产能力受培养方式、碳源及其他生长调节剂的综合影响，其中以碳源影响最大。

2.2.1 选择蔗糖作为碳源

在马铃薯试管苗的组织培养快繁中，蔗糖不仅是较常用的碳源，而且它对调节培养基的渗透势也具有重要作用。蔗糖浓度能显著影响马铃薯试管苗离体培养根系的生长和地上部形态的建成，无蔗糖培养中马铃薯试管苗根系的生长和发育受阻，而高浓度的蔗糖培养能显著抑制马铃薯试管苗植株的生长和侧枝的萌发，同时促进根系的发育。室温培养条件下，20～30 g/L（用量差异与品种不同有关）的蔗糖培养是马铃薯试管苗离体培养的最佳浓度，能使植株生长健壮，根系发达，移栽抗逆性增强。

2.2.2 使用细胞分裂素处理

细胞分裂素能促进马铃薯试管苗的发育，根据前人经验得出细胞分裂素中以苄氨基腺嘌呤（BA）效果最显著，这是因为BA 能促进细胞分裂和扩展，解除植物体内源生长素等对腋芽的抑制，刺激某些酶的活性，改变植物体的生理代谢活动，使营养物质更易于向细胞分裂素所在部位运输[9]。因此，扦插过程中可用BA（15～30 mg/kg）+维生素B9（1～10 mg/kg）等植物生长调节剂溶液处理扦插茎段，可使每个腋芽快速萌发并生根、成苗，既可促进生根，又可控制前期徒长，大大降低了成本，提高了效率。

2.2.3 选择适宜的培养方式

固体培养基和液体培养基均可用于马铃薯试管苗的培养，生产上多选择营养液培养试管苗，如MS 液体培养基。具体选择哪种培养方式，一方面取决于成本，另一方面则取决于生长需求。相比于固体培养，液体培养的试管苗愈伤组织形成早、生长快，根系发达，茎粗壮，生长速度快，而且成本较低，常用于试管苗的复壮。

多年实践经验表明，液体培养更有利于植株吸收营养，植株生长速度快，成苗早，这对于短期内快速繁殖和壮苗是非常重要的。据推算，液体培养能比MS 固体培养降低成本50%以上[10]；而且以2 倍MS 液体培养处理的试管苗生长茁壮、叶色浓绿，加速了干物质累积，使继代培养周期从3～4 周缩短为2～3 周。

2.3 调控好外界环境

形成马铃薯产量的干物质中，占总干质量90%～95%的有机物是从光合作用中得到的，因此光照与马铃薯植株长势及产量密切相关。在实际生产中，通常由于环境条件或技术措施控制不当，使大批脱毒试管苗死亡，而影响扦插苗成活的关键是环境条件和技术措施是否合适。扦插后的环境条件是试管苗成活的关键，直接扦插不适应外界环境，易失水，不易成活，因此在扦插前应打开瓶口，炼苗4～5 d。生根前扦插苗最怕光，应注意遮阴，空气湿度保持在95%～100%。扦插初期小棚不放风，过7～10 d 后即可生根，成活后，逐渐增加光照强度，加强营养，促进苗壮。

3 小结

有关试管苗诱导培养基研究报道较多，大多是在MS 基本培养基的基础上添加其他物质，包括有机物、生长素、细胞分裂素等，如蔗糖、葡萄糖、BA 等，单独或结合使用。在一定程度上导致试管苗的生产诱导培养基的重复性研究较多，系统性不足。而且由于外源激素种类较多，目前尚无标准界定，更没有考虑这些物质对马铃薯的安全性，因此仍未形成统一和形成共识的诱导培养基。