营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响

营养元素的使用对马铃薯脱毒组培苗生长的影响摘要：以马铃薯脱毒组培苗为试验材料，对N、P、K、Ca、Mg5种元素的缺失、适量和加量而影响马铃薯脱毒组培苗生长状况进行试验研究。结果表明：各种元素的用量对组培苗的初生根时间影响较小，无明显差异；不同品系的脱毒组培苗对各种元素的需求量不同，总的来说，P、Ca、Mg的加量使用能够促进组培苗的生长；各种元素的缺失和加量对组培苗的黑尖、分枝等不良性状的影响以及对组培苗的有效叶片数、生根率、平均根长、平均株高等指标的影响存在明显的品系间差异。因此，建立马铃薯脱毒组培苗的快繁体系要根据繁育品系的不同，使用相应的优化培养基，这样既能减少马铃薯组培苗生长过程中的黑尖、分枝和苗弱等现象，又能促进生根和有效叶片的形成，保障和提高马铃薯脱毒组培苗的质量。关键词：马铃薯；脱毒组培苗；营养元素马铃薯作为粮食、蔬菜、饲料和加工原料兼用的重要农作物，不仅有经济效益高的优势，还有加工产业链长、增产潜力大、分布广、抗旱、耐寒性强、营养价值高、口感好、无副作用、广受欢迎等特点，这些特点赋予了马铃薯对解决中国粮食安全问题和促进经济发展具有重要意义。云南省现代马铃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，收稿El期：2011-05—25基金项目：云南省自然科学基金项目(2010CD004)；云南省现代农业马铃薯产业技术体系【云农科字(2009)53号】；国家马铃薯产业技术体系(CARS一10一P07)。作者简介：杨琼芬(1971一)，女，副研究员，主要从事马铃薯脱毒种薯繁育技术研究。通信作者(Correspondingauthor)：隋启君，研究员，主要从事马铃薯遗传育种研究，E-mail：[e-mail]。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DE03-79一l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l0L，分为10个处理，每个处理的培养基用量为lL，用350mL的广口瓶分装成28—30瓶，用常规方法灭菌待用。培养基配方如表1。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2cm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2000～3000Ix，光照时间为14h／d，培养温度以l8～20℃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15d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，清理每瓶的成活组培苗数，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03-80—30)脱毒组培苗的影响2．1．I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、P3种元素的加量使用，对马铃薯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、Mg3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，能抑制马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元素的缺失和加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、Mg3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3．76em，最高的是K加量处理，达到6．90cm。影响株高差异最大的缺素和加量组是P元素，缺P为3．76cm，P加量为5．73cm，差异达到1．97em；其次是K元素，缺K为5．54em，K加量为6．90em，差异达到1．36cm(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1．68em，最长的是缺K达到4．58em。影响平均根长差异最大的缺素和加量组是K元素，缺K为458em，K加量为1．68cm，差异达到2．90cm(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N2．95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．O7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(表2)。根据表3可以看出：马铃薯脱毒组培苗的初生根时间都是4d，各处理之间没有显著差异；影响马铃薯(DEO3—80—3o)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。22．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、Mg3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％。影响生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2．35cm，最高的是Mg加量达到6．80cm。影响株高差异最大的缺素和加量组是P元素，缺P为2．35cm，P加量为6．75cm，差异达到4．4cm；其次是Ca元素，缺Ca为3．91cm，Ca加量为6．24cm，差异也达到2．33cm(表4)。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2．35cm，最长的是缺Ca达到6．67cm。影响平均根长差异最大的缺素和加量组是P元素，缺P为2．35cm，P加量为4．67cm，差异达到2．32em；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0．01cm(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，达到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5d，各处理之间没有显著差异；影响马铃薯(DE03—79—1)脱毒组培苗长势的元素是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，各种元素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两种元素的用量，保证N元素的正常使用，有利于马铃薯新品系(DE03—8O一30)的脱毒组培苗的生长；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