多效唑对马铃薯试管薯形成的影响

作者： [郑敏 ]　　文章来源： [本站原创]　　点击数：[2114]　　更新时间：[2011-12-23]

1前言　

马铃薯块茎形成是一个复杂的发育过程,有关通过改变植株体内激素平衡而诱导结薯的报道较多,如生长素、细胞分裂素、乙烯利^[1]等。赤霉素的生物合成抑制剂之一矮壮素(CCC,Chlormequat或Chlorocholine chloride)已被广泛应用于植物组织培养,对不同遗传背景的许多马铃薯品种的试管薯形成有诱导作用,但对试管薯的进一步增大有抑制作用,且具有通过赤霉素无法逆转的某些非特定效果。

多效唑(Paclobutrazol)是一种高效低毒的植物生长延缓剂，兼有抑菌、杀菌作用,属三唑类化合物，可与一般农药混用。生产中常用的多效唑一般是含量为15%的可湿性粉剂。能抑制多种作物的纵向生长, 提高植物的抗逆性，在极低浓度下有效抑制赤霉素的作用。对农作物具有延缓基叶生长，促进分枝、分蘖，促进根系形成，增加抗逆性能，增加产量，改善品质的作用。近年来研究表明,多效唑对马铃薯块茎器官的离体诱导及生长调控有一定作用，适当浓度的多效唑能增加试管薯产量,抑制熟前发芽。

本研究主要通过探讨不同浓度多效唑对试管苗生长和试管薯离体诱导效果,以寻求一条更加高效低耗的马铃薯快繁途径。

2 材料与方法

2.1供试材料

供试材料为栽培品种夏波蒂（shepody）脱毒试管苗，由甘肃农业大学生命科学技术学院遗传教研室提供。

2.2方法

2.2.1母株培养

取夏波蒂脱毒试管苗的中部3～4节切段接种在含有MS培养基的三角瓶中，每节段含2个腋芽，每瓶接种5～7节，置于(25±1)℃、光照16d、光强2000～3000lx条件下进行扩繁,以为诱导结薯提供足够的、来源一致的基础试管苗。

2.2.2试管苗的扩繁

将带有两个叶节的试管苗茎段接种到装有约40 ml培养基的150 ml三角烧瓶中,每瓶接种5个茎段。培养基为MS+3%蔗糖, pH5. 8,培养室温度(25±2)℃,光照强度2000～3000lx,光照16 h/d,培养约3周左右。

2.2.3试管薯的诱导

待脱毒试管苗长至约6～7叶节时, 把三角瓶内繁殖的马铃薯基础苗取出,在无菌条件下切取带有2个腋芽,接种到经过高压灭菌的含有40ml不同浓度(0.00、0.05、0.10、0.15、0.20mg/L)多效唑的固体MS培养基的150mL三角瓶中进行培养，每瓶6～7个茎段。每个处理重复3次,置于光强2000～3000lx，温度(25±2)℃的条件下培养至苗高6㎝左右时，转移至(20±2)℃的全黑暗条件下诱导结薯。

2.2.4观察记载与数据处理

 在多效唑诱导培养基培养在黑暗条件下诱导培养,每隔7d调查各处理中明显可见膨大的试管薯数量。诱导结薯36d收获，统计未受污染的结薯数量(个/瓶)、单瓶结薯数、试管薯产量(g/瓶)、试管薯平均直径及单薯鲜重(g/个)、薯块重量(g)、直径（mm）、鲜重（g）、单瓶薯重(g)和单株薯率(个/株)等,对获得的数据进行方差分析和差异显著性测验，显著性测验采用新复极差法。

3 结果与分析

3.1多效唑对试管薯形成的影响

 不同浓度多效唑对试管薯形成的影响如图1。黑暗条件下,诱导培养15 d后,几乎所有处理产生的试管薯已达到最终数量的90%以上。0.2mg/L处理在诱导培养第5～10 d中试管薯产生速度明显加快,此后增加速度较慢。诱导培养第时,多效唑处理下试管薯形成随其浓度的递增而递增,且显然快于无激素处理。说明多效唑处理有助于试管薯的提早形成,且不同浓度多效唑处理下均未出现畸形串薯现象。

    诱导培养36 d后,在0.10～0.20mg/L范围内,随多效唑浓度的增加,试管薯单瓶结薯数量逐渐减少,而单瓶试管薯的鲜重在0.00～0.20 mg/L范围内逐渐增加(图2)。0.10mg/L处理单瓶结薯数量显著增加,但对单瓶结薯鲜重影响差异不显著,与无激素处理差异不显著。大于0.1 mg/L浓度的多效唑处理单瓶结薯数量和鲜重均低，但0.20mg/L时有显著增加，高于本实验中所有其它处理。

在0.10～0.15 mg/L浓度内,随多效唑浓度的增加,试管薯平均单薯鲜重逐渐增加;0.15 mg/L多效唑处理使平均直径较其他处理都显著提高(图3)。大于0.15 mg/L浓度的多效唑处理平均直径减少,其单薯鲜重也减低。

3.2多效唑对单瓶结薯数和大薯率的影响

不同的多效唑浓度处理对马铃薯结薯数和大薯率存在着显著的影响，对单瓶结薯数呈负相关，浓度越高，单株结薯数越少。对大薯率呈正相关，浓度越高，大薯率越高。

3.3多效唑对马铃薯产量的影响

  多效唑在不同浓度范围处理马铃薯后，马铃薯产量发生了显著的增产作用，当使用剂量在适合的范围内，马铃薯块茎有较高的增产作用，本项试验适合的剂量是处理0.20mg/L，产量比对照增加了2.8418，说明在使用多效唑时浓度应控制在一个适合范围内，浓度过大，一是会过度抑制，影响光合产物的积累；二是会加大成本，不经济。 

4 结语

Garner和Blake^[2]以及Ranalli等^[3]报道,即使不使用任何生长调节剂也能诱导试管薯形成,本实验结果也证实了这一观点。

    研究表明,多种激素参与调控马铃薯块茎的形成,但它们的效果似乎最终均依赖于组织内赤霉素(GA)含量的高低^[4]。矮壮素(CCC)和多效唑(Paclobutrazol)都是GA生物合成的抑制物质,矮壮素阻止了GA合成的早期从牛儿焦磷酸(GGPP)到古巴焦磷酸(CDP)和从古巴焦磷酸到内-贝壳杉烯(ent-kaurene)的过程^[4]。多效唑主要通过阻止从内-贝壳杉烯(ent-kaurene)到内-贝壳杉烯酸(ent-kaurenoic acid)的转化而抑制GA的生物合成^[4]。本试验中，在试管薯诱导条件下,0.2mg/L的多效唑处理促进提早结薯,使单瓶试管薯鲜重、平均直径和单薯鲜重都显著增加,有利于提高试管薯质量.且其使用浓度仅为国际马铃薯中心推荐标准中矮壮素浓度(500 mg/L)的1/5000,故极少会出现多效唑在马铃薯体内残留及对环境等污染的不良影响,同时还有利于节约生产成本。因此,在马铃薯试管薯生产中,应用多效唑可能比矮壮素更具优势,即多效唑是矮壮素较好的替代物之一。考虑到矮壮素促进马铃薯结薯的作用是对不同来源的大量品种试验的结果,而多效唑仅在少数品种上进行了试验,故大范围应用尚需进一步研究。       

  尽管在没有任何外源激素的参与下,只要环境适宜,也能形成马铃薯试管薯^[3],但在相同条件下其结薯晚、结薯率低、薯块小,因此,为提高试管薯的产量和质量,缩短生产周期,使用外源激素是必要的。细胞分裂素类,能促进试管薯的发生发育,其促进作用表现在薯重和结薯数的同时增加上。生长素类激素能增加试管薯的大小,但对试管薯诱导率没有作用,其作用表现在试管薯的个数和重量上,可以较大限度地提高产量,缩短生产周期。

多效唑是一种广谱高效低毒的植物生长延缓剂,对作物的株高有明显的抑制效果,使作物矮化,在抑制株高的同时促进作物的横向生长,可使茎段加粗,叶伸展加宽。在马铃薯大田生产中使用较为广泛,在马铃薯试管薯诱导中未见报道。本文初步摸索了多效唑在马铃薯试管苗植株中的运用,发现一定浓度的多效唑(0.1～0.2mg/L)应用于马铃薯组织培养中,对试管苗植株结薯有促进作用。

 

参考文献：

 [1] Tavor, P. R., Estrada, Schilde-Rentschler. L. and Doods. J.H. Induction of in vitro potato tubers[J]. CIP Circular,

 [2] Khuri S, Moorby J. Investigation into the role of sucrose in potato cv. Estima microtuber production in vitro[J].Ann Bot,1995, 75: 95~303.

[3] Gopal J L, Minocha H, Dhaliwal S. Microtuberization in potato (Solanum tuberosumL.) [J] .Plant Cell Report, 1998, 17: 794-798.

 [4]  Xu X, van Lammeren A A M, Vermeer E,et al. The role of gibberellin, abscisic acid, and sucrose in the regulation of potato tuber formation in vitro[J].Plant Physiology, 1998, 117 (2): 575-584.