云南省现代马1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,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DE03-79-1 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10 L,分为10 个处理,每个处理的培养基用量为1 L,用350 mL 的广口瓶分装成28~30 瓶,用常规方法灭菌待用。
1.2.2 接种
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。
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 lx,光照时间为14 h/d,培养温度以18~20℃为宜。试验采取固体培养方式,组培苗在各处理固体培养基中培养15 d 后调查试验结果。
1.2.4 调查方法
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,测量记录株高和平均根长等指标。将植株从培养瓶中取出,清理p瓶的成活组培苗数,用清水洗净凉干后,分项调查各项指标。
2 结果与分析
2.1 培养基中各元素的用量对马铃薯(DE03-80-30)脱毒组培苗的影响
2.1.1 黑尖率
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=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
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)。
2.1.3 生根率
P、Ca、Mg 3 种元素的使用对马铃薯脱毒组培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: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a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
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 cm,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 cm;其次是K 元素,缺K 为5.54 cm,K 加量为6.90 cm,差异达到1.36 cm(表2)。
2.1.5 平均根长
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 cm,最长的是缺K 达到4.58 cm。影响平均根长差异最大的缺素和加量组是K 元素,缺K 为4.58 cm,K 加量为1.68 cm,差异达到2.90 cm(表2)。
2.1.6 平均分枝
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1.07 枝,P 加量为2.25 枝<差异达到1.18 枝。P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。
马铃薯脱毒组培苗的初生根时间都是4 d,各处理之间没有显著差异;影响马铃薯(DE03-80-30)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。
2.2 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
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
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(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 的加量使用也有一定的促进作用。P、N 元素的缺失对马铃薯脱毒组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1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
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,差异也达到2.33 cm。
2.2.5 平均根长N 和P 的缺少对马铃薯脱毒组培苗的根长起到抑制作用,加量使用后P 的促进作用要大一些。最短的是缺P 为2.35 cm, 最长的是 缺Ca 达到6.67 cm。影响平均根长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4.67 cm,差异达到2.32 cm;影响最小的是K 元素组合,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)。
2.2.6 平均分枝
N 加量能明显减少马铃薯脱毒组培苗分枝;缺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 加量处理,=到3.05 枝。影响平均分枝差异最大的缺素和加量组是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)脱毒组培醭な频脑素是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"的调整
没有影响到它的生根时间。
(2)两个马铃薯品系的脱毒组培苗对各种元素的需求不一样,所以建立马铃薯脱毒组培苗的快繁体系要针对不同的马铃薯品系,选取不同的优化培养基进行使用,这能减少黑尖、分枝现象,促进生根和有效叶片的形成,保证脱毒苗的质量。
(3)两个品系都反应出Mg 元素的加量使用,对马铃薯脱毒苗的长势有很大的促进作用。
(4)K、P、N、Ca、Mg 各种元素的缺失和加量表5 各处理对马铃薯(DE03-79-1)组培苗长势的影响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。
(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 的加量使用,能促进马铃薯脱毒组培苗生长。对于马铃薯品系(DE03-80-30)的脱毒苗培养,在配制培养基时,元素含量可以适当在MS 的基础上进行调整,加大P、Mg 两种元素的s量,保证N 元素的正常使用,有利于马铃薯新品系(DE03-80-30)的脱毒组培苗的s长;对于马铃薯品系DE03-79-1 的脱毒苗培养,可以适当在MS 基础上把Ca、N、Mg 元素加量,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,保证P、N 元素的供给。
3 讨论
关于缺素对马铃薯田间生长和脱毒组培苗生长影响的研究报道都较少。湖北恩施南方马铃薯研究中心的陈永波等[2-3]认为, N、P、K、Ca、Mg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乏,但中期即开始表现症状,过量会对薯苗前期生长造成危害;在营养液中,微量元素是不可缺少的;脱毒马铃薯苗对微量元素吸收很少,但营养液中缺乏Fe 和Mn 会表现出明显的缺素症状,缺乏Cu、Zn、B、Mo 无明显的表现;Cu、Mn、Zn、B、Mo 等元素过量植株会出现明显的中毒症状,MS 营养液中Mn 元素需适当降低才能i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i进行研究,也许是因为研