梁俊梅 ，賈立國(guó) ，秦永林 ，石曉華 ，樊明壽

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010000；2.內(nèi)蒙古馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010000）

馬鈴薯是中國(guó)第四大糧食作物且糧菜兼用，同時(shí)具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但由于馬鈴薯是無(wú)性繁殖作物，當(dāng)其受到某些病毒侵染后可能出現(xiàn)逐代傳遞并且積累的情況，并逐步導(dǎo)致馬鈴薯出現(xiàn)植株矮化、葉色異常、長(zhǎng)勢(shì)減弱等退化現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。感染病毒和類病毒并引起退化的馬鈴薯，可通過(guò)莖尖剝離和組織培養(yǎng)獲取無(wú)病毒的試管苗并進(jìn)而誘導(dǎo)結(jié)薯，恢復(fù)其品種的原本特性。目前，利用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)試管薯的方法已處于應(yīng)用階段，但對(duì)誘導(dǎo)并最終形成試管薯所需環(huán)境條件的研究還存在不足之處。本文對(duì)馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)形成的外部因素，如溫度、光照、培養(yǎng)基，以及外部因素（外源激素）在試管薯形成過(guò)程中的調(diào)控進(jìn)行綜述，為更好的優(yōu)化馬鈴薯試管薯生產(chǎn)技術(shù)中各項(xiàng)相關(guān)參數(shù)提供有效參考。

1 馬鈴薯試管薯形成對(duì)外部環(huán)境的響應(yīng)

1.1 馬鈴薯試管薯形成對(duì)環(huán)境溫度的響應(yīng)

環(huán)境溫度是馬鈴薯試管薯形成與生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因子之一，研究表明在相同光照條件下，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于試管薯的形成，溫度15～18℃時(shí)對(duì)馬鈴薯試管薯的形成較為適宜[1-2]。在變換溫度處理時(shí)，光照下24℃，黑暗下18℃處理的試管薯形成較快、數(shù)量較多、總結(jié)薯質(zhì)量也較大，其次為光照下20℃、黑暗下18℃處理，但是不同馬鈴薯基因型存在有輕微的差異。該試驗(yàn)同時(shí)表明24℃恒溫培養(yǎng)反而不利于馬鈴薯試管薯的形成[3]。另有研究認(rèn)為，馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)階段適當(dāng)?shù)牡蜏赜欣谄湫纬蒣4]，趙佐敏發(fā)現(xiàn)試管薯的最適誘導(dǎo)溫度為18℃，但對(duì)于溫度變換培養(yǎng)處理，試管薯誘導(dǎo)階段的溫度控制還有待進(jìn)一步研究。另有學(xué)者的研究表明，當(dāng)溫度達(dá)到30℃時(shí)可使金冠、會(huì)順88、大西洋這3個(gè)品種的試管薯形成受到不同程度的抑制，其中大西洋這一品種的抑制程度最強(qiáng)[5]。隨著研究的不斷深入，研究者們還發(fā)現(xiàn)不同馬鈴薯基因型對(duì)試管薯形成的環(huán)境溫度敏感度不同。

環(huán)境溫度對(duì)試管薯的生長(zhǎng)發(fā)育也存在顯著影響。蔣從蓮等發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯試管薯形成后，溫度20℃左右時(shí)長(zhǎng)勢(shì)最好，但當(dāng)環(huán)境溫度低于15℃時(shí)不利于試管薯數(shù)量、試管薯質(zhì)量的增加。張武等研究發(fā)現(xiàn)，在18℃左右，同時(shí)置于較弱散射光照條件下試管薯的形成與生長(zhǎng)發(fā)育最有利，而且試管薯單薯質(zhì)量較大。

1.2 馬鈴薯試管薯的形成對(duì)光照條件的響應(yīng)

光照條件是馬鈴薯試管薯形成與發(fā)育的另一重要影響因素，具體可從光照強(qiáng)度、光周期及光質(zhì)三個(gè)方面來(lái)影響試管薯的形成。在光照強(qiáng)度的研究方面，有學(xué)者提出在光照強(qiáng)度較弱的散射光（光照強(qiáng)度約100 Lx）培養(yǎng)條件下試管薯形成比率比完全黑暗及光照強(qiáng)度較強(qiáng)的散射（光照強(qiáng)度約300 Lx）培養(yǎng)條件下結(jié)薯率和大薯比例更高[6]。金明石等人研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯試管苗在完全黑暗條件下培養(yǎng)可使試管薯提早形成，而且結(jié)薯位置相對(duì)集中，但是不利于試管薯單薯質(zhì)量及總薯質(zhì)量的增加，而與處于8 h/d的散射光（500～1000 Lx）照射條件培養(yǎng)相比，馬鈴薯試管薯的總結(jié)薯質(zhì)量和大薯比率均有增加[7]。劉玲玲等認(rèn)為，完全黑暗條件下培養(yǎng)比長(zhǎng)日照條件下培養(yǎng)的馬鈴薯試管薯形成更早，而且結(jié)薯數(shù)量更多，大薯率也更高，這可能是因?yàn)橥耆诎禇l件下培養(yǎng)馬鈴薯試管薯對(duì)其內(nèi)源激素BA3的形成更有利，從而促使馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育由地上部生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向地下部塊莖的生長(zhǎng)[8]。相關(guān)研究人員同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，雖然完全黑暗條件下培養(yǎng)是促使試管薯形成必不可少的外界條件，但是長(zhǎng)期在完全黑暗條件下培養(yǎng)可引起馬鈴薯試管苗的莖葉黃化，進(jìn)而不利于試管薯的產(chǎn)生[8-9]。因此，應(yīng)該盡量避免在完全黑暗條件下培養(yǎng)，少量的弱光照射更有利于試管薯的誘導(dǎo)。

光質(zhì)條件對(duì)作物組織培養(yǎng)過(guò)程中的形態(tài)建成起著至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用[9]。常宏等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在紅光照射條件下培養(yǎng)馬鈴薯試管苗，其葉片的凈光合速率、可溶性糖含量以及生物量均比藍(lán)光和白光照射條件下的處理高；藍(lán)光更有利于促進(jìn)馬鈴薯試管苗干物質(zhì)含量的積累，同時(shí)能提早馬鈴薯試管苗的結(jié)薯時(shí)間和結(jié)薯數(shù)量，但是藍(lán)光照射抑制馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)。因此，馬鈴薯試管苗的壯苗階段應(yīng)采取紅光照射培養(yǎng)，試管薯的誘導(dǎo)階段應(yīng)采用藍(lán)光照射，這樣更有利于馬鈴薯試管薯結(jié)薯的提前和產(chǎn)量的增加。

光周期對(duì)馬鈴薯試管薯影響的研究表明，馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)階段應(yīng)盡可能采取分階段培養(yǎng)的方法，具體應(yīng)先對(duì)培養(yǎng)健壯的馬鈴薯試管苗放置于完全黑暗環(huán)境下21～28 d，目的是促進(jìn)馬鈴薯試管薯的形成及試管薯數(shù)量的增加；接下來(lái)將馬鈴薯試管苗放置于弱光條件下進(jìn)行（100～300 Lx）誘導(dǎo)，目的是提高馬鈴薯試管薯的總薯質(zhì)量以及試管薯的平均直徑[11]。吳京姬等[12]研究發(fā)現(xiàn)，采取分階段培養(yǎng)的方法，在完全黑暗條件下培養(yǎng)14 d后放入自然光照的條件下繼續(xù)培養(yǎng)，這樣可有效提高馬鈴薯試管薯的總產(chǎn)量。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在完全黑暗條件下或較短日照條件下進(jìn)行馬鈴薯試管薯的誘導(dǎo)培養(yǎng)，馬鈴薯試管薯的數(shù)量、平均單薯質(zhì)量均明顯高于長(zhǎng)日照條件下的處理，且短日照條件較完全黑暗條件培養(yǎng)的馬鈴薯試管薯其結(jié)薯量有較為明顯的增加，這說(shuō)明短日照條件對(duì)試管薯的形成更為有利[13]。柳俊等的研究也表明，在完全黑暗條件下培養(yǎng)馬鈴薯試管薯可促進(jìn)其匍匐莖的產(chǎn)生，隨后進(jìn)行短日照條件下的培養(yǎng)可促進(jìn)塊莖的膨大[14]。

1.3 馬鈴薯試管薯形成對(duì)不同培養(yǎng)基的響應(yīng)

培養(yǎng)基可以說(shuō)是馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)發(fā)育的“土壤”，所以馬鈴薯試管薯培養(yǎng)基的配方以及培養(yǎng)基的類型對(duì)試管苗生長(zhǎng)發(fā)育、試管薯形成及最終產(chǎn)量均有直接影響。吳秋云等的研究表明，液體培養(yǎng)基相比于固體培養(yǎng)基更加有利于促進(jìn)馬鈴薯試管薯的形成，同時(shí)生產(chǎn)出的試管薯品質(zhì)好、產(chǎn)量高。分析其原因這也許是液體培養(yǎng)基相比于固體培養(yǎng)基更有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散分布，更有利于馬鈴薯試管薯在發(fā)育過(guò)程中對(duì)養(yǎng)分的吸收[15]。帥正彬等[16]的研究以液體和“固體+液體”的兩種培養(yǎng)方式誘導(dǎo)馬鈴薯試管薯的形成，結(jié)果表明馬鈴薯液體培養(yǎng)基條件下的試管薯誘導(dǎo)效率明顯高于“固體+液體”培養(yǎng)基的培養(yǎng)方式。

培養(yǎng)基配方研究結(jié)果表明，馬鈴薯試管薯的誘導(dǎo)培養(yǎng)基（MS+6-BA）中加入80 g/L蔗糖處理對(duì)試管薯的誘導(dǎo)效果最顯著，液態(tài)培養(yǎng)基比固態(tài)培養(yǎng)基效果更好[17]。在研究中人們也發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基中不同濃度蔗糖對(duì)馬鈴薯試管薯的誘導(dǎo)效果差異顯著，在MS培養(yǎng)基+8%白糖處理下，試管薯的誘導(dǎo)效果處于最佳狀態(tài)，無(wú)論是結(jié)薯數(shù)量、平均鮮質(zhì)量，還是大薯率均極顯著高于其他濃度的處理[18]。

2 外源激素對(duì)馬鈴薯試管薯形成的調(diào)控

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑一直都是馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)培養(yǎng)基中的重要成分，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑通過(guò)調(diào)節(jié)馬鈴薯的代謝而改變其正常生長(zhǎng)過(guò)程，可誘導(dǎo)處于旺盛生長(zhǎng)的試管苗誘導(dǎo)形成試管薯。

目前，對(duì)于馬鈴薯植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的研究主要集中在B9、6-BA、CCC以及IAA/GA等方面。其中，B9作為植物生長(zhǎng)延緩劑，具有延緩匍匐莖伸長(zhǎng)，促進(jìn)試管薯形成的作用[19]。6-BA作為一種馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)劑具有穩(wěn)定、廉價(jià)等特點(diǎn)，但其對(duì)試管薯的誘導(dǎo)效率因基因型不同而有較大差異。連勇等人的研究發(fā)現(xiàn)，6-BA的添加有利于試管薯誘導(dǎo)質(zhì)量和數(shù)量的增加，但是在相同環(huán)境條件下，隴薯3號(hào)試管薯塊平均直徑、誘導(dǎo)的成功率較大西洋高[20]。CCC作為一種抗赤霉素類生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，能夠直接影響糖類代謝中酶的活性，進(jìn)而影響馬鈴薯試管薯的形成。蔣從蓮等研究表明，馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)時(shí)使用6-BA的誘導(dǎo)效果沒(méi)有使用CCC明顯[21]，這也為馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)提供了更好地選擇方案。IAA能促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)[22]，而GA卻能抑制馬鈴薯試管薯的形成，同時(shí)減少試管薯形成的數(shù)量[23-24]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)IAA與GA濃度的比值，對(duì)馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)及試管薯形成均具有明顯的調(diào)控作用[25-30]。

3 展望

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)試管薯的形成做了大量的研究，形成了諸多理論成果，不僅加快了馬鈴薯試管薯的繁育進(jìn)程，而且為馬鈴薯種質(zhì)資源保存、交換、品種選育等方面做出了突出貢獻(xiàn)。但是，馬鈴薯試管薯在生產(chǎn)實(shí)踐中還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。因此借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家眾多學(xué)者的研究成果，針對(duì)馬鈴薯生產(chǎn)實(shí)踐需要，未來(lái)幾年試管薯的研究應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面：一是，由于馬鈴薯種質(zhì)資源豐富，不同熟期馬鈴薯試管薯的形成對(duì)環(huán)境條件要求也存在較大差異。因此，對(duì)馬鈴薯試管薯的研究應(yīng)充分考慮品種的熟期特性，研究馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)的共性技術(shù)和不同熟期品種的專用方法。二是，目前馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)技術(shù)耗時(shí)較長(zhǎng)，成本較高，在實(shí)踐生產(chǎn)中難以得到很好的應(yīng)用。因此，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有的相關(guān)研究成果，從環(huán)境調(diào)控和培養(yǎng)基配方等方面做進(jìn)一步探索研究，逐步提高試管薯誘導(dǎo)效率，降低試管薯生產(chǎn)成本，從而優(yōu)化馬鈴薯試管薯的生產(chǎn)技術(shù)。三是，馬鈴薯試管薯形成過(guò)程中外源激素起著至關(guān)重要的作用，而馬鈴薯試管薯形成的外源激素調(diào)控機(jī)理較為復(fù)雜。因此，應(yīng)對(duì)馬鈴薯試管薯形成的外激素調(diào)控機(jī)理進(jìn)一步研究，通過(guò)添加外源激素為改進(jìn)馬鈴薯試管薯誘導(dǎo)技術(shù)提供相關(guān)理論依據(jù)。

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