马铃薯组织培养

马铃薯组织培养

前言：

马铃薯组织培养的意义 .马铃薯（Solanum tuberosum）属茄科茄属植物! 常见的育种途径有: 常规二倍体杂交法,四倍体水平的品种间杂交法,远缘种间杂交法 ,2n配子利用法。这些途径都是通过有性生殖产生马铃薯变异体，通过系谱，回交，轮回选择的方法，需经过6-8代选出附合目标性状的新个体。进入 20世纪90年代后，随着生物技术的深入发展，人类对植物细胞遗传行为，基因表达传递行为达到分子水平深入了解，作物育种工作者开始引入了除单纯户外有性杂交育种之外，又一育种方法室内体细胞无性系变异育种法，其中组织培养（tissue culture）诱导再生植株的突变就是最常用的一种。当马铃薯外植体（茎尖脱毒分生组织）培养时，由于组培环境引发了细胞异染色质 DNA延迟复制, 产生了较田间自然突变率高出500倍的大量变异。这一现象已越来越被马铃薯育种工作者所认可，并成为一条马铃薯育种的有效途径。现从组织培养及组织培养在马铃薯育种上的发展历史，研究意义，研究方式以及未来展望等方面逐一论述。

马铃薯的市场效益（为什么选马铃薯作试验材料）

马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻和玉米的第四种主要农作物就单位面积出产的干物质而言，它高于小麦、大麦和玉米，就单位面积出产的蛋白质而言，分别为小麦、水稻和玉米的2.02，1.33和1.20倍。目前我国马铃薯常年种植面积为467万公顷左右，鲜薯年总产量5 500万吨，居世界第一位。种植区域主要分布在黑龙江、吉林、内蒙古、山西、甘肃、青海、云南、贵州、四川等广大地区。但是我国的马铃薯加工业发展十分缓慢，基本上以鲜食为主，少部分用于传统食品加工和制取粗淀粉，深加工产品很少，而且加工生产规模小，工艺落后。20世纪90年代国内以马铃薯为原料的食品工业进入了一个蓬勃发展的时期然而产品与外同类产品相比，无论是在色泽、口味、品质，还是在包装上均存在一定差距。马铃薯块茎水分多、脂肪少、单位体积的热量相当低，所含的维生素C是苹果的10倍，B族维生素是苹果的4倍，各种矿物质是苹果的几倍至几十倍不等，土豆是降血压食物膳食中某种营养多了或缺了可致病。近年来随着人民群众生活水平的日益提高，我国的食品结构出现了一些新的变化，中西方的饮食文化开始相互渗透和融合，马铃薯加工食品在我国同样备受欢迎。随着麦当劳、肯德基等洋快餐在我国落户，其中必有一款的炸薯条、薯泥等马铃薯食品很受国内中层消费者的喜爱，尤其是儿童对其情有独钟，成为未来我国马铃薯食品潜在的庞大的消费群体。

1 马铃薯的生态习性和种类

马铃薯生长对土壤的适应性很强，但对气候要求凉、冷、燥，在湿热地区虽然也能生长，不过一代以后品种就会演化，需要经常从寒冷地区引进新的种。种薯在土温5～8℃的条件下即可萌发生长，最适温度为15～20℃。适于植株茎叶生长和开花的气温为16～22℃。夜间最适于块茎形成的气温为10～13℃（土温16～18℃），高于20℃时则形成缓慢。出土和幼苗期在气温降至-2℃即遭冻害。开花和块茎形成期为全生育期中需水量最大的时期。

马铃薯在原产地就有几百个品种，在世界各地又不断地培养新品种，目前全世界有几千个品种，有含淀粉比例较高，适合作为主食的，也有适合作为蔬菜食用的。人们根据不同的用途培养出很多新品种，花色有白色、红色、紫色等品种，地下块茎有圆形、卵形和椭圆形，

其皮色有红色、黄色、白色和紫色的不同品种。一般用块茎上的“芽眼”切下播种，如果用种子种植，很快就会产生变异，因此非常容易出现新品种。

2 马铃薯茎尖的组织培养

植物组织培养（Plant tissue culture）是指在无菌的条件下，将离体的植物（根、茎、叶、花、果实、种子等）、组织（形成层、花药组织、胚乳、皮层等）、细胞（体细胞和生殖细胞）以及原生质体，培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，使其长成完整的植株。由于培养物是脱离植物母体，在玻璃瓶中进行培养，所以也叫做离体培养。在有些情况下，再分化也可不经愈伤组织阶段，而直接发生于脱分化的细胞[1]。

植物组织培养是20世纪初发展起来的一门新兴技术,随着这项技术的日益完善,其应用也越来越广泛,可用于种苗快繁、植物脱毒、植物育种、种质资源保存以及次生代谢物提取等方面。尤其植物快繁和脱毒是应用最多和最广的方面,而且许多花卉苗木的试管育苗已进入了商品化生产[2]。

马铃薯薯块及芽外植体消毒灭菌后在MS基本培养基中培养效果最好[3]。

黄萍等认为在马铃薯初代培养基(作茎尖培养用)和增殖培养基(作试管苗快速繁殖用)中分别加入25μg/ml链霉素、四环素和苯甲酸钠3种抗污染剂,结果发现:苯甲酸钠在初代培养基中抑菌效果最好;而在增殖培养基中以四环素的抑菌效果最佳。[4]

植物组织中普遍存在内生菌,当植物组织进行离体培养时,这些内生菌就会产生污染[5]。为了消除植物组织培养过程中出现的真菌和细菌污染 ,而又不杀伤植物组织 ,采用多菌灵和青霉素混合溶液浸泡污染的组培苗茎段的结果发现 ,多菌灵对真菌有杀灭作用 ,对细菌没有明显作用 ;青霉素只对细菌有抑制作用 ,继代后细菌污染照常存在 ;而对污染的组培苗采用 75 %乙醇和 0 .1% HgCl2 处理可彻底杀灭真菌和细菌[6]。

3 植物激素对马铃薯生长的影响

试验以品种为主区,激素处理为副区进行裂区设计,研究赤霉素(GA3)与茉莉酸甲酯(MeJA)对雾培马铃薯内源激素与生长发育的影响。结果表明:外源GA3处理增加了3个马铃薯品种叶片内源IAA和JA的含量,降低了中晚熟品种高原7号的内源ABA含量。外源MeJA 对马铃薯块茎均有一定诱导作用,但结合GA3处理其诱导结薯的能力会减弱。[7]马铃薯块茎形成期,脱落酸含量显著增加,赤霉素含量则显著降低,赤霉素与脱落酸比值下降到一定水平是块茎开始形成的重要条件。外加脱落酸喷施叶面,使块茎形成提早,但结薯数并未增加;外加赤霉素喷施叶面,使植株细高,匍匐茎细长,块茎形成显著延迟,块茎数显著减少,这一结果进一步证明了脱落酸和赤霉素在块茎形成中的作用。[8]研究表明外源添加赤霉素(GA,Gibberellins)能促进马铃薯茎、叶和匍匐茎的生长,而抑制块茎的形成.添加GA生物合成抑制剂可降低植株体内GA水平和活性,促进块茎形成。[9]在诱导结薯的过程中给以不同浓度的香豆素处理,研究香豆素对试管微型薯诱导的影响。结果表明,在诱导结薯的培养基中,添加香豆素处理的浓度为30mg/L时,获得的微型薯块茎较大且大薯率较高。[10]在加入100mg/l香豆素时,试管结薯的数量与使用500mg/l矮壮素效果相近似。使用50mg/l人参寡糖素或10mg/l黑节草寡糖素时,试管结薯的数量明显超过或略超过用500mg/l矮壮素的效果。

IAA与GA互作对马铃薯试管苗生长有积极的促进作用,能够明显提高试管苗的高度,最大增幅可达90.3%,而IAA与BAP互作对试管苗生长有明显抑制作用。IAA与GA互作对试管苗根的形成和生长影响不明显。BAP对试管薯形成有重要作用,而GA与BAP互作能进一步促进试管薯生长,处理4(IAA+GA十BAP)比处理3(IAA+BAP)的试管薯鲜重和直径分别增