马铃薯种薯微型化及其在良种繁育体系中的价值
发布时间：2010-10-07
一、我国马铃薯脱毒种薯繁育体系现状和问题
早在70年代，我国就已开展马铃薯茎尖脱毒及其良种繁育技术的研究，并在总结国外脱毒种薯繁育体系的基础上建立了我国完整的种薯良繁体系。在这一体系下，通过几代科学家和有关技术推广人员的努妫脱毒种薯在生产上推广应用取得了显著的增产效益。
然而，这一脱毒种薯良繁体系也存在着诸多弊端.首先，因繁殖周期长、繁殖系数低和种薯成本较高等原因，脱毒种薯在生产上的推广应用非常缓慢。目前，我国仍未形成大规模、产业化的脱毒种苗繁育能力，毒种薯在生产上的应用普及率与发达国家相比差距仍然很大。生产上，农民虽然普遍认识到脱毒种薯的增产效益，但因优质种薯价格过高和数量有限，只能四面八方盲目引种，导致品种混杂、病害严重，马铃薯产量和质量总体上仍未得到显著的提高。
其次，在从脱毒试管苗、原原种、原种、一级良种、二级良种到三级良种这一漫长而复杂的种薯繁育过程中，因缺乏健全有效地质量管理检测制度、统一的种薯质量分级标准，脱毒种薯质量很难得到有效保证，致使一些盲目调种的单位和农民以很高的种薯成本投入，获得较小的增产受益。投入产出失衡岩徊街圃剂送讯局质淼耐乒憬程。同时，也挫伤了部分农民在马铃薯生产上投入的力度，不利于马铃薯生产水平的提高。
另一方面，从市场开发的角度，漫长的脱毒种薯繁殖周期，很难有效地适应消费市场对品种的需求，如：我区华欧淀粉公司，对高淀粉品种脱毒种薯的需求非常迫切，但按现有种薯繁育体系从试管苗开始繁殖到生产上种用合格种薯至少需要5～6年，很难适应企业对高淀粉品种的需求。
综上所述，探讨建立一种切合我国国情的优质高效快速脱毒种薯繁育新体系是我国马铃薯种薯繁育和生产发展的一种必然选择。
二、马铃薯脱毒种薯繁育体系对策和途径
近年来，我国马铃薯科技人员根据我国国情，研究提出了一系列切合我国实际的脱毒种薯繁育生产技术，特别是试管苗、试管薯工厂化快繁技术、脱毒苗剪切扦插繁殖技术、原种带根多次切芽技术、微型薯工厂化繁育技术的快速发展，使得建立一种以优质高效快速微型种薯繁育为核心的良繁体系的可能行越来越大。 笔者认为：随着快速高效脱毒种薯微型薯化繁育技术的发展和微型种薯繁殖成本的降低，脱毒种薯繁育将逐步向微型化、工厂化、规模化、产业化方向迈进，以优质低成本的微型薯为核心的脱毒种薯新型繁育体系也必将逐步在种薯推广应用和马铃薯生产上显示出其潜在的应用价值。
1996年，谢丛华博士在《西南山区马铃薯脱毒种薯体系研究》一文中，根据西南山区农业生态条件和气候特征及其成熟的快繁技术，提出并组织实施了四年制种薯生产体系，即：超级原种（微型种薯）、一级原种、二级原种、一级良种生产体系，累计推广脱毒薯2.08万公顷，增产鲜薯1亿多公斤，取得了显著的效益。
根据脱毒种薯微型化、工厂化、规模化高效低成本繁育技术不断创新和发展的技术基础，以瞪产上的成功实践。我们认为：我国马铃薯脱毒种薯繁育体系在目前应简化为以微型薯规模繁育为核心的3年或4年制良繁体系。这种体系对于缩短种薯繁殖周期、提高种薯繁殖效率；减少种薯繁殖环节、确保种薯质量；促进新品种推广、适应消费市场需求；降低种薯调运成本，促进生产发担均有重要的价值。
三、马铃薯微型种薯高效、低成本繁育的技术基础
优质高效快速的马铃薯脱毒种薯新型繁育体系，必须建立在大幅度提高繁殖效率、降低繁殖成本，形成规模化、产业化种薯繁育能力的技术基础之上，才能在应用推广瞪产中体现其价值。
1、马铃薯脱毒种薯微型化繁育体系发展的技术对策
在种薯脱毒快繁技术上，我们认为：我国马铃薯脱毒种薯微型化繁育体系和产业化发展的对策应从两个方面考虑。
⑴、以提高繁殖效率和大刀冉档头敝吵杀疚目标，加大种薯高效低成本繁育技术研究的力度 ①、深入研究脱毒试管苗的营养生长规律，提出高效低成本的脱毒试管苗工厂化扩繁技术及其工艺指标。 ②、深入研究马铃薯脱毒试管薯的形成和发育机理，提出诱导试管薯形成和发育的完善技术措施，并形成周年工厂化挡工艺参数和繁殖生产能力。 ③、深入研究无土栽培脱毒苗生长发育的营养生理，将组培试验室试管苗扩繁技术进一步扩展到温室、网棚等开放条件下，提出无土栽培条件下脱毒苗快速健壮生长的优化栽培基质和栽培技术及优质高效低成本周年工厂化切繁技术。使脱毒苗成本大幅度下降。 ④、深入研究脱毒苗无土栽培的结薯机理，创新和发展技术先进和高效完善的工厂化无土栽培微型薯繁育技术，实现周年工厂化规模繁育。 ⑤、深入研究马铃薯原原种生产繁育技术，实现原原种繁育的高技术集约化管理。
⑵、在上述研究及其技术体系的支撑下，在我国不同生态区域逐步建成现代化的马铃薯脱毒种苗和微型薯工厂化繁育中心。实现脱毒苗、微型薯和原原种小薯繁育工厂化、程序化、规范化、规模化。 我们在试管苗、脱毒苗切繁、微型薯繁育和原原种工厂化生产等方面已做了一些有益的探索。取得了一些重要的进展，并建立了微型种薯工厂化繁育模式和技术体系。
2、马铃薯微型薯工厂化繁育技术研究进展
⑴、脱毒试管苗工厂化高效低成本扩繁技术研究进展
①、碳源对试管苗营养生长的影响
采用蔗糖、食用白糖为碳源，设6个浓度水平，5次重复，研究结果表明：随着碳源浓度的增加，试管苗扩繁性状明显增强，在同一浓度水平，蔗糖和食用白糖没有显著差异，因此，在脱毒试管苗工厂化、规模化扩繁中，食用白糖完全可以取代蔗糖作为试管苗快繁培养基碳源，食用浓度3～5％。
②、矿质营养对试管苗营养生长的影响，以MS培养基为基础，研究了不同浓度的无机盐、有机成分和微量元素对试管苗生长的影响，设4个浓度水平，5次重复。研究结果表明：无有机成分的1/2MS培养基在株高、茎粗、叶片数、有效节间数、茎叶鲜重等指标上与MS全营养培养基无显著的差异，因此，在脱毒试管苗高效低成本工厂化、规模化扩繁中，采用半量Ms简化培养基具有高效低成本的生产效率。我们注意到：金顺福等（1995）也得出相同的研究结果，1/2Ms液体培养基获得的试管苗干物质含量接近Ms固体培养基，而在苗高、叶数、根数、鲜重等指标均高于Ms固体培养，茎粗与Ms固体培养相近。
③、外源激素对试管苗扩繁的影响
以Ms培养基为基础，研究了不同浓度的四种激素（B9、NAA、IBA、IAA）对试管苗扩繁的作用，设12个处理，5次重复，研究结果表明：0.2mg/l的IBA在试管苗快速生长中，具有促进生根和生长，提高繁殖效率的作用，比对照的繁殖周期缩短了5天左右，此外，根据试管苗生长的健壮程度加适当浓度的B9有利于获得健壮的试管苗，试管苗移植前以0.2mg/lIBA＋10mg/lB9为最佳。
④、培养方式对试管苗工厂化扩繁的影响。
以三种培养基，五次重复，通过比较液体培养和固体培养两种不同培养方式试管苗的生长差异，探讨了试管苗工厂化扩繁的高效低成本方案，研究结果表明：液体培养由于改善了营养吸收环境，使试管苗更有利于根系发育和营养快速吸收，导致植株生长迅速、茎叶粗壮，在鲜重b叶片数、有效节间数和株高等指标液体培养显著优于固体培养，繁殖效率明显提高，并降低了繁殖成本。国内报道的有关研究结论与上述结果基本一致。
⑤、光照对试管苗工厂化扩繁的影响
我们以自然光（透过玻璃的散射光）、2000lx(日光灯〕、3000lx（日光灯）三个处理，研究了光照对试管苗扩繁的影响，结果自然光试管苗与3000lx（日光灯）试管苗生长差异不显著。高慧君（1996）研究结果也表明：试管苗自然光培养在茎粗、叶宽、单株鲜重、单株干重、移植成活率等方面优于人工光照培养，在移植后植株结薯和微帐聿量上也高于人工光照培养的试管苗。因此，充分利用自然光进行试管苗工厂化扩繁，具有高效低成本的特点。
综上所述，我们认为马铃薯脱毒试管苗工厂化大规模高效低成本扩繁的技术改进方案为：
培养基：1/2MS大量元素＋铁盐＋3帐秤冒滋牵0.2mg/lIBA＋10mg/lB9＋自来水
培养方式：自然光20～25℃液体悬浮培养。
⑵、脱毒苗无土栽培及工厂化快速切繁技术研究进展
微型薯工厂化高效低成本繁殖是以大规模的优质脱毒苗快速繁殖技术为基础的，因此，在短时间内能否快速获得大量优质脱毒苗，是实现微型薯工厂化、规模化高效低成本繁殖的重要基础。深入研究脱毒苗工厂化无土栽培和快速繁殖技术对实现实现这一目标十分重要。
①、脱毒苗无土栽培优化基质研究
我们以石和炉渣为基本基质，通过添加氮磷钾肥、生物有机肥、活性营养液等研究了脱毒苗栽培的优化基质，四因素，三水平三次重复正交试验结果表明：以株高、茎粗、根数和植株鲜重为指标综合评价，70％至石炉渣（7：3）＋30％生物有机肥＋100克磷酸二铵/立方栽培基质＋400倍活性营养液为最优基质。
②、温度、湿度对生根培养影响
不同时期扦插试验结果表明：扦插时期对切繁苗生根和成活有显著的影响，而这种影响是通过环境温度起作用的，扦插苗生根天数与环境温度有密切的关系，随着环境温度的升高，生根天数缩海但温度过高扦插植株成活率下降，最佳扦插环境为20±7℃。
扦插遮荫试验表明：遮荫不利于促进生根，而对扦插苗成活率有利，由此可见遮荫通过影响温度和湿度对生根和成活起作用，较高的温度和湿度有利于促进生根提高扦插成活率。
生产实践证实：在小规模情况下，采用塑料棚＋白布效果很好。在大规模情况下，采用WLB扦插技术可达到5天生根，100％成活的效果。
③、激素对生根培养的影响：
采用4因素3水平正交试验，研究了4种激素不同浓度水平对切繁苗生根p长的影响，结果：NAA40ppm+IBA50PPM+IAA5ppm+GA20ppm/l具有生根时间短，根系发达、植株生长健壮的效果。杨春、杜珍等（1998）报道：NAA50ppm+IBA50PPM+GA3ppm/l为扦插生根最佳组合。郭洪云（1998）报道：NAA5mg/l+2,4-D1mg/l具有成活率高（95％），根系发达（10条，2cm），植株长势强，单株结薯数量和产量高的作用。上述结果在相同条件下是否具有相近的效果，有待进一步试验。
利用上述扦插技术，即可获得大量的脱毒苗，通过控制密度、光照、水肥、病害和激素水平获得用于微型薯生产的健壮脱毒苗。有关试管基础苗剪切扦插技术、无土栽培健壮苗培育技术、温室网棚病害防治技术国内已有大量的报道。
⑶、微型薯无土栽培工厂化繁育技术研究进展
在无土栽培条件下，当植株生长到一定程度时，调节植株体内各种化学物质的转化和生长中心的转移，对促进匍匐茎跎发育和顶端膨大具有重要的作用，而外界环境和各种理化刺激是调节植株体内化学物质转化和生长中心转移的重要手段。
①、环境控制对微型薯形成和膨大的影响
许多研究已表明：环境温度和温差变化、土壤湿度和湿度变化、光照和日醭ざ瘫浠、营养成分和C.N.P.K比例的变化均能影响植株匍匐茎的发生发育和顶端块茎的形成膨大。国内外已有大量的报道。
③、理化控制对微型薯形成和膨大的影响
我们研究了几种化学物质对微型薯结薯数量和产量的影响，结果表明：B9、膨大素、硼酸和KH2PO4对促进块茎膨大结薯有显著的作用，采用的最佳配方方案挪威：B95ppm＋膨大素200mg/l＋KH2PO4500mg/l。国内许多研究人员也均作了类似的研究，并取得了一些有价值的结果。
目前，我们研究提出的微型薯SLC繁育技术实现了水肥自动控9，在简易的操作管理下，即可确保植株生长的水肥需求，并能随时有效的控制地上部徒长、促进地下部匍匐茎发育和块茎膨大，收薯简单易于操作实现了一年多季栽培。单位面积结薯数量和产量得到了较大的提高。为较大幅度地降低成本，提高繁殖效率提供了理论和实践依据。
综合上述我国马铃薯脱毒微型薯繁育技术的进展，我们可以坚信微型薯大规模工厂化优质高效繁殖技术必将有效地推进以微型薯繁殖为核心的新型脱毒种薯繁育体系的进程。
三、种薯微型化及其良种繁育体系的发展潜力
1、以微型薯工厂化繁育为核心的新型良种繁育体系，由于减少了种薯繁殖周期和有关环节，能够有效确保种薯质量，显著提高马铃薯生产水平，同时，对于加快新品种在生产上的应用推广、促进马铃薯加工业的发展有重要的价值。
2、种薯微型化及以微型薯工厂化繁育院诵牡男滦土贾址庇体系，由于减少了用种量，可以显著地降低种薯调用成本。
3、种薯微型化及以微型薯工厂化繁育为核心的新型良种繁育体系，有可能极大地影响和改变世界各国原有的种薯繁育体系和传统的耕作制度。进而影响世界马铃薯种薯市场的现有格局
我们有理由预计：种薯微型化及以微型薯工厂化繁育为核心的新型良种繁育体系预示着我国马铃薯脱毒种薯繁育将逐步走向工厂化规模化。随着技术进步，种薯繁殖效率将大幅度提高。
