作物杂志, 2021, 37(2): 160-164 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.02.023

生理生化·植物营养·栽培耕作

3种生长调节剂对马铃薯试管苗生长的影响

邱甜,1, 牛力立2, 朱江2, 蔡甫格2, 王庆伟2

1安顺学院农学院,561000,贵州安顺

2安顺市农业科学院,561000,贵州安顺

Effects of Three Growth Regulators on the Growth of Potato Test-Tube Seedlings

Qiu Tian,1, Niu Lili2, Zhu Jiang2, Cai Fuge2, Wang Qingwei2

1College of Agriculture, Anshun University, Anshun 561000, Guizhou, China

2Anshun Academy of Agricultural Sciences, Anshun 561000, Guizhou, China

收稿日期: 2020-06-7   修回日期: 2020-07-6   网络出版日期: 2021-04-15

基金资助: 贵州省教育厅青年科技人才成长项目“脱毒马铃薯试管薯繁育与规模化生产体系研究”(黔教合KY[2016]274号)

Received: 2020-06-7   Revised: 2020-07-6   Online: 2021-04-15

作者简介 About authors

邱甜,主要从事农业资源利用研究,E-mail: 348839523@qq.com

摘要

为提高试管苗品质,优化马铃薯脱毒继代培养,以延薯4号脱毒苗为试验材料,选用6-BA(0.5、1.0、1.5mg/L)、水杨酸(0.2、0.4、0.6mg/L)和油菜素内酯(0.01、0.10、1.00mg/L)处理试管苗,以不添加生长调节剂为对照,研究3种生长调节剂对马铃薯试管苗生长形态特征、叶绿素含量、根活力、移栽后幼苗成活率及结薯特性的影响,结果显示,3种生长调节剂均能在一定程度上增加株高、茎粗、鲜重、平均根长、根条数和叶片数,6-BA、水杨酸和油菜素内酯分别在1.0mg/L、0.4mg/L和1mg/L处理时促进效果较好,叶绿素含量、根活力以及移栽后幼苗成活率和结薯特性均较好,且在水杨酸浓度为0.4mg/L时,试管苗生长最好,移栽后成活率最高,结薯特性较好,是最适壮苗培养基。

关键词: 马铃薯 ; 生长调节剂 ; 试管苗

Abstract

To improve the quality of test-tube seedlings and optimize the virus-free subculture of potato, Yanshu No. 4 virus-free seedlings were used as the test material, and 6-BA (0.5mg/L, 1.0mg/L, 1.5mg/L), salicylic acid (0.2mg/L, 0.4mg/L, 0.6mg/L) and brassinolide (0.01mg/L, 0.10mg/L, 1.00mg/L) was selected as the treatments, while, no growth regulator was added in control. The growth morphological characteristics, chlorophyll content, root vitality, survival rate and tuber formation characteristics of three growth regulators on potato test-tube seedlings were studied. The results showed the three growth regulators could increase plant height, stem diameter, fresh weight, average root length, root strip number and leaf number. In addition, the chlorophyll content, root vitality, survival rate and tuber formation characteristics after transplanting were all better under the treatment of 6-BA, salicylic acid and brassinolide are 1.0mg/L, 0.4mg/L and 1.0mg/L, respectively. After transplanting, the survival rate was the highest, and the tuber formation characteristics were better under the treatment of salicylic acid (0.4mg/L), which is the most suitable medium for strong seedlings.

Keywords: Potato ; Growth regulator ; Test-tube seedling

PDF (564KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

邱甜, 牛力立, 朱江, 蔡甫格, 王庆伟. 3种生长调节剂对马铃薯试管苗生长的影响[J]. 作物杂志, 2021, 37(2): 160-164 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.02.023

Qiu Tian, Niu Lili, Zhu Jiang, Cai Fuge, Wang Qingwei. Effects of Three Growth Regulators on the Growth of Potato Test-Tube Seedlings[J]. Crops, 2021, 37(2): 160-164 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.02.023

马铃薯(Solanum tuberosum L.)属茄科,是一年生草本植物,在国内外广泛种植,我国是马铃薯生产第一大国,2018年我国马铃薯种植面积为475.81万hm2,总产量1798.37万t(数据来自国家统计局),对保障我国粮食安全和农民持续增收起着重要的作用[1]。在生产上,马铃薯绝大多数是通过块茎无性繁殖,在生产过程中容易受到病毒感染,出现植株矮化、长势衰弱和叶片卷缩,导致马铃薯商品性状和产量下降,最终失去利用价值[2]

茎尖分生组织脱毒培养技术能够有效减少病毒对马铃薯的危害,利用组织培养技术进行试管苗扩繁,有效提高了马铃薯的生产速度[3],然而马铃薯试管苗在使用过程中随着瓶苗继代时间的延长和次数的增加,会遇到种薯退化的问题,使试管苗扩繁难度增加、繁殖系数降低以及污染率大幅提高,并严重影响试管苗的质量[4],因此在有限时间内提高繁殖速度和增加继代次数是推进马铃薯产业发展的重要措施。试管苗的生长受到外界环境条件的影响,其中植物生长调节剂能够调控马铃薯试管苗的生长发育,可缩短快繁周期[5]。闫冲冲等[6]研究结果表明,皖马铃薯2号最适壮苗培养基是MS+1.0mg/L NAA+0.1mg/L 6-BA。马爽[7]研究表明,单独使用6-BA会使试管苗生长势减弱,甚至不生根、不生长,脱落酸(ABA)和S3307浓度小于0.1mg/L时马铃薯试管苗长势较好,氯吡脲的浓度在0.1mg/L时,试管苗比对照长势好,因此添加ABA和S3307浓度要小于0.1mg/L。前人有关生长调节剂对马铃薯试管苗的影响多集中在生长调节及对瓶苗生长的影响,而关于水杨酸(SA)和油菜素内酯(BR)的研究较少,因此,本试验研究不同浓度的SA和BR对马铃薯试管苗生长的影响,并探索试管苗移栽后生长特性的变化特征,为马铃薯扩繁及生产提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用延薯4号脱毒苗为试验材料,由吉林农业大学园艺学院蔬菜实验室提供,生长调节剂6-BA(细胞分裂素)、SA和BR由福建超大浩伦植物生长剂有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 以MS培养基为基本培养基,培养基pH 5.8,其中蔗糖浓度30g/L,琼脂用量8g/L,在继代培养基中分别加入不同浓度的6-BA、SA和BR,具体见表1。配制好的培养基装入250mL的培养瓶中,封口进行高压灭菌,冷却后存放在温度25℃、光照时间16h/d、光照强度2000lx的培养室中4d,选择无染菌现象的备用。

表1   各处理生长调节剂类型及浓度

Table 1  Type and concentration of growth regulators in each treatment

编号
Number
生长调节剂
Growth regulator
浓度
Concentration (mg/L)
pH
CK--5.8
A16-BA0.55.8
A21.05.8
A31.55.8
B1SA0.25.8
B20.45.8
B30.65.8
C1BR0.015.8
C20.105.8
C31.005.8

新窗口打开| 下载CSV


1.2.2 基础苗培养 取1株带有5个有效茎节的试管苗,在无菌条件下切成单节茎段,转入到盛有60mL的MS培养基的培养瓶中培养,培养条件同培养基预培养。待试管苗长至约有5个茎节时,进行多次扩繁,为试验提供基础苗。

1.2.3 接种培养 在超净工作台上将基础苗剪成长约1cm的带有1个叶片和腋芽的茎段,直接植入准备好的培养基中,每瓶接种12株,每个处理接种20瓶,在恒温培养箱中进行培养,培养条件同培养基预培养。接种30d后,进行各指标的测定。

1.2.4 试管苗的移栽和管理 在培养后,以干净的河沙为移栽基质,在定植前将培养基质浇透,将试管苗取出,用蒸馏水冲洗干净试管苗根系上的培养基,将幼苗栽入基质中,将育苗盘置于透光小拱棚中,每周浇水1次,每两周喷施少量叶面肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生长指标的测定 取出组培苗,清洗干净附着的培养基,用干净滤纸吸干植株表面水分,测定各项生长指标,用刻度尺测定株高和根长;用游标卡尺测量茎粗(主茎的最粗处);将试管苗从培养瓶中取出,清洗干净表面的培养基并用滤纸吸干水分,进行称重,测量鲜重。

1.3.2 叶绿素含量及根活力的测定 将试管苗取出后去掉根系,称取0.5g,参考李合生[8]的方法,采用乙醇-丙酮浸提法测定叶绿素含量;采用氯化三苯基四氮唑法测定根系活力[9]

1.3.3 移栽后成活率及结薯特性的测定 将培养基中培养30d的试管苗定植于育苗盘中,每盘定植50株,每个处理重复3次,定植后两周统计成活株数。成活率(%)=成活株数/定植株数×100,在全部收获后,计算单株结薯数并测定单株结薯重。大薯率的计算:全部收获后,计算单个薯重超过20g的个数占总收获薯个数的百分比。

2 结果与分析

2.1 3种生长调节剂对马铃薯试管苗生长状况的影响

表2可知,3种生长调节剂对马铃薯试管苗植株生长状况影响不同,除A3、B3、C1和C2处理外,其他处理株高均显著高于CK,在6-BA和SA处理下,随浓度的增加株高呈先升高后下降的变化趋势,B2处理最高,显著高于其他处理,比CK高出51.13%,在BR处理下,株高随浓度的增加呈逐渐上升的趋势,C3处理显著高于CK 14.24%;3种调节剂对茎粗影响的变化趋势相似,A2、B2和C3处理显著高于CK,分别高出10.67%、13.33%和8.00%;鲜重在A1、A2、B1、B2和C3处理下显著高于CK,分别比CK高出22.19%、52.98%、28.43%、79.01%和28.96%;各处理的平均根长均显著高于CK,其中,A1、A2和A3分别比CK高出30.05%、83.95%和4.50%,B1、B2和B3分别比CK高出43.64%、122.23%和55.03%,C1、C2和C3分别比CK高出22.64%、53.34%和128.74%,C3处理最高;各处理的根条数均显著高于CK,其中,A1、A2和A3分别比CK高出25.88%、84.88%和54.18%,B1、B2和B3分别比CK高出58.84%、147.55%和71.56%,其中B2处理最高,C1、C2和C3分别比CK高出25.88%、50.41%和91.12%;叶片数变化趋势和株高相似,在A1和A2处理下显著高于CK,分别高出25.68%和43.25%,A2处理的叶片数最多。B1和B2处理下显著高于CK,分别高出3.48%和33.42%,B3显著低于CK 11.77%,在BR处理下,C1处理显著低于CK 11.41%,C3处理显著高于CK 24.89%。

表2   3种生长调节剂对马铃薯试管苗生长状况的影响

Table 2  Effects of three growth regulators on the growth of potato test-tube seedlings

处理
Treatment
株高
Plant height (mm)
茎粗
Stem diameter (mm)
鲜重
Fresh weight (g)
平均根长
Average root length (mm)
根条数
Number of roots
叶片数
Number of leaves
CK56.73±1.74e0.75±0.02def0.09±0.002de26.87±1.48f4.43±0.37f6.45±0.20c
A163.81±1.94d0.78±0.01cd0.11±0.002c34.94±2.09de5.58±0.15e8.11±0.20b
A275.05±1.93b0.83±0.02ab0.14±0.006b49.43±2.97b8.19±0.49b9.24±0.02a
A354.73±1.20ef0.77±0.02de0.09±0.004de28.08±1.36d6.83±0.08d6.45±0.39c
B167.96±1.85c0.77±0.03de0.12±0.003c38.60±2.83cd7.04±0.09d6.67±0.25c
B285.74±2.63a0.85±0.03a0.16±0.009a59.71±3.64a10.97±0.52a8.61±0.31b
B352.36±1.66f0.74±0.02ef0.09±0.004e41.66±2.81c7.60±0.22c5.69±0.43d
C153.20±1.80f0.73±0.02f0.09±0.005e32.95±2.32e5.58±0.34e5.71±0.54d
C257.44±2.34e0.77±0.02de0.10±0.006d41.20±2.42c6.66±0.26d6.88±0.61c
C364.81±2.29cd0.81±0.02bc0.12±0.006c61.46±3.06a8.47±0.17b8.06±0.05b

不同小写字母表示0.05水平差异,所有数据均为平均值±标准差,下同

Different lowercase letters indicate 0.05 level difference, all datas are mean ± standard deviation, the same below

新窗口打开| 下载CSV


2.2 3种生长调节剂对马铃薯试管苗叶绿素含量的影响

图1可知,在3种生长调节剂处理下马铃薯试管苗叶绿素含量存在显著差异,在6-BA处理下,随浓度的增加呈现先升高后下降的变化趋势,A2处理达到最大值,显著高于CK 34.56%。SA处理下变化趋势和6-BA相似,B2处理显著高于CK,高出32.47%。在BR处理下,叶绿素含量随BR浓度的增加呈逐渐上升的变化趋势,C2和C3处理显著高于CK,分别高出16.52%和28.73%。

图1

图1   3种生长调节剂对马铃薯试管苗叶绿素含量的影响

不同小写字母表示0.05水平差异,下同

Fig.1   The effects of three growth regulators on the chlorophyll content of potato test-tube seedlings

Different lowercase letters indicate difference at 0.05 level, the same below


2.3 3种生长调节剂对马铃薯试管苗根活力的影响

图2可知,在3种生长调节剂处理下马铃薯试管苗根活力存在显著差异,在6-BA处理下,随6-BA浓度的增加呈现先升高后下降的变化趋势,A1和A2显著高于CK,分别高出9.60%和34.59%。SA处理变化趋势和6-BA相似,B2和B3显著高于CK,分别高出51.59%和18.42%。在BR处理下,根活力随其浓度的增加呈逐渐上升的变化趋势,C1、C2和C3处理均显著高于CK,分别高出22.90%、36.46%和37.97%。

图2

图2   3种生长调节剂对马铃薯试管苗根活力的影响

Fig.2   The effects of three growth regulators on the root vitality of potato test-tube seedlings


2.4 3种生长调节剂对马铃薯试管苗移栽后成活率和结薯特性的影响

表3可知,在3种生长调节剂处理下,马铃薯试管苗移栽后的生长状况存在显著差异,使用生长调节剂显著提高了幼苗移栽的成活率,除了A1和B3处理外,其他处理均显著高于CK,在6-BA和SA处理下,随浓度的增加呈先升高后下降的变化趋势,B2处理株高最高,显著高于其他处理,比CK高出75.76%,在BR处理下,平均成活率随浓度的增加呈逐渐上升的变化趋势,C1、C2和C3处理均显著高于CK。单株结薯数和平均成活率变化趋势相似,在A2、B2、C2、C3处理下显著高于CK,分别高出24.15%、34.69%、18.71%和41.16%;单株结薯重在6-BA处理下随浓度的增加呈逐渐增加的变化趋势,A2和A3显著高于CK,分别高出48.30%和88.44%,在SA处理下,随浓度的增加呈先升高后下降的变化趋势,B2处理显著高于其他处理,比CK高出123.13%;CK处理的大薯率为0,在6-BA处理下,随浓度的增加呈逐渐降低的变化趋势,在SA和BR处理下,呈现先降低后升高的变化趋势。

表3   3种生长调节剂对马铃薯试管苗移栽后成活率和结薯特性的影响

Table 3  Effects of three growth regulators on the survival rate of potato test-tube seedlings and tuber formation characteristics after transplanting

处理
Treatment
平均成活率
Average survival rate (%)
单株结薯数
Number of tubers per plant
单株结薯重
Potato weight per plant (g)
大薯率
Percentage of big-tuber (%)
CK37.01±1.65f0.98±0.04c0.49±0.02f0.00±0.00e
A141.22±1.81ef0.98±0.06c0.51±0.03f9.58±1.05ab
A273.59±5.62bc1.22±0.04b0.73±0.05e8.40±0.67bc
A352.55±4.72d1.03±0.05c0.92±0.05b5.60±0.53d
B167.69±4.08c1.04±0.07c0.85±0.04c6.14±0.64d
B285.77±2.90a1.32±0.04a1.09±0.04a6.04±0.05d
B330.43±4.27g0.86±0.07d0.42±0.02g10.31±1.15a
C146.24±2.27e1.06±0.06c0.52±0.04f10.26±1.33a
C255.87±3.57d1.16±0.05b0.75±0.05de7.77±0.33c
C377.03±2.36b1.38±0.02a0.79±0.02cd8.76±0.12bc

新窗口打开| 下载CSV


3 讨论

马铃薯组织培养是保持品种特性和克服品种退化的有利手段。但不断地继代培养常造成试管苗茎秆细弱和植株徒长等现象。试管苗的生长发育状况直接影响移栽后的生长,因此,只有在培养出叶色浓绿、茎秆粗壮和根系发达的试管苗,才能有效保持品种特性,提高马铃薯生产速度,植物生长调节剂是具有植物激素生理活性的有机化合物,已成为植物组织培养中培养基的重要组成物质,能够有效地改变试管苗的生长状态[10]。赵克蓉[11]研究表明,在使用植物生长调节剂B9和CCC的培养下,马铃薯试管苗生长受到不同程度的调控。杨澜等[12]研究表明,利用植物生长调节剂可改善兰花组培苗品质,与对照组相比,显著降低了8个基因型兰花的株高,抑制根的伸长,促进茎与根的横向生长。本研究结果表明,6-BA、SA和BR均在不同程度上影响马铃薯试管苗的生长,株高、茎粗、鲜重、叶片数和叶绿素含量在6-BA和SA处理下随浓度的增加呈现先升高后下降的变化趋势,说明浓度过高会抑制马铃薯试管苗的生长,产生负向调控作用可能是由于诱导产生的氧化胁迫。在0.4mg/L SA处理下最高,说明在该处理下,能够促进壮苗。

只有试管苗根系发达,才能吸收更多营养物质供其生长发育,因此试管苗根系发达与否是壮苗的一个重要标志[13]。卜朝阳等[14]研究表明,植物生长调节剂、培养时间以及培养阶段的光照条件对蝴蝶兰组培苗根系生长发育均有一定的影响。本研究表明,6-BA、SA和BR均在不同程度上促进试管苗根系生长,提高根活力,BR在1mg/L处理下平均根长最大,SA在0.4mg/L处理下根条数和根活力最高,说明在该处理下,提高了根系活力,促进了根系对营养物质的吸收,从而促进根系的生长发育,而6-BA和SA浓度过高抑制根系生长可能是促进顶端优势,使试管苗生长细弱。

将马铃薯脱毒试管苗进行移栽,观测其生长状况是检测苗是否健壮的有效手段,杨喜珍[15]研究表明,使用植物生长调节剂培养的试管苗,其移栽成活率受到不同程度的影响,可用移栽成活率、结薯数、结薯合格率和大薯率等为指标进行综合评价。

4 结论

在0.4mg/L SA处理下马铃薯试管苗移栽成活率最高,单株结薯数最多,单株结薯重最大,主要是在该处理下马铃薯试管苗根系生长状况较好,植株达到了苗壮的目标,移栽后生存能力提高,从而提高了成活率,增加了结薯数和薯重。因此,3种植物生长调节剂均能在一定程度上促进试管苗生长,提高移栽幼苗的成活率和结薯特性,综合各指标可知,在SA 0.4mg/L浓度处理下对试管苗和移栽后效果较好。

参考文献

侯慧芝, 王娟, 张绪成, .

半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响

作物学报, 2015,41(10):1582-1590.

[本文引用: 1]

王兴文, 侯贤清, 李文芸, .

旱作区环保型材料覆盖对马铃薯生长的影响及其降解特性

干旱地区农业研究, 2018,36(3):86-92,112.

[本文引用: 1]

毛玮, 王英, 金建钧, .

马铃薯茎尖脱毒技术体系的研究进展

安徽农业科学, 2009,37(33):16257-16260.

[本文引用: 1]

李方, 陈昆松.

B9和PP33对马铃薯试管苗生长的影响

浙江农业学报, 2001,13(2):67-71.

[本文引用: 1]

艾辛, 夏志兰, 刘明月, .

植物生长调节剂对马铃薯试管苗生长和保存的影响

湖南农业大学学报(自然科学版), 2005,31(5):514-517.

[本文引用: 1]

闫冲冲, 江芹, 王前前, .

不同生长调节剂配比对'皖马铃薯1号'和'皖马铃薯2号'试管苗生长的影响

安徽农业大学学报, 2019,46(3):515-520.

[本文引用: 1]

马爽.

植物生长调节剂对马铃薯试管苗的影响

黑龙江农业科学, 2017(8):4-7.

[本文引用: 1]

李合生. 植物生理生化实验原理和技术. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[本文引用: 1]

白宝璋, 金锦子.

玉米根系活力TTC测定法的改良

玉米科学, 1994,2(4):44-47.

[本文引用: 1]

李玉巧, 朱鹿鸣.

PP333、GA3和BA对马铃薯试管苗生长调节作用的研究

作物学报, 1994,20(1):59-66.

[本文引用: 1]

赵克蓉.

植物生长调节剂控制马铃薯试管苗徒长的作用

中国马铃薯, 2000(3):150-152.

[本文引用: 1]

杨澜, 王爱华, 石乐娟, .

不同基因型兰花组培苗对植物生长调节剂的响应

分子植物育种, 2019,17(2):257-263.

[本文引用: 1]

李胜, 李唯, 杨德龙, .

不同光质对葡萄试管苗根系生长的影响

园艺学报, 2005,32(5):872-874.

[本文引用: 1]

卜朝阳, 董伟清, 闭志强, .

蝴蝶兰克隆苗根系生长影响因素研究

西南农业学报, 2009,22(6):1737-1740.

[本文引用: 1]

杨喜珍.

不同马铃薯品种试管薯苗对植物生长调节剂的响应及应用技术研究

西安:西北农林科技大学, 2016.

[本文引用: 1]

/