甘薯莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒研究

甘薯莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒研究

1甘薯甘薯甘薯是薔薇科的一種一年生植物。它具有抗旱性、不育性和適應(yīng)性。它來自美國的熱帶，現(xiàn)在在世界各地廣泛種植。16世紀(jì)中后期引入我國,距今已有400余年的歷史。甘薯是我國四大主要糧食作物之一,也是飼料和輕工業(yè)的重要原料,常年種植面積為650萬hm2,總產(chǎn)約1億t,面積和產(chǎn)量占世界的80%以上,是最大的甘薯生產(chǎn)國。目前,隨著我國生產(chǎn)的發(fā)展和人們食物結(jié)構(gòu)的改變,甘薯作為集能源、食品加工、保健和藥用、出口創(chuàng)匯等功能于一身的經(jīng)濟作物,栽培面積正日益擴大。因此,提高甘薯單位面積產(chǎn)量對發(fā)展我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn),振興農(nóng)村經(jīng)濟具有重要意義。甘薯是一種雜交優(yōu)勢作物,以營養(yǎng)繁殖繁衍后代。但采用營養(yǎng)繁殖導(dǎo)致甘薯病毒蔓延,致使甘薯品種種性退化,產(chǎn)量和質(zhì)量降低,對甘薯生產(chǎn)造成嚴(yán)重危害。據(jù)調(diào)查,全國甘薯產(chǎn)區(qū)病毒病引起的減產(chǎn)率為30%～50%,每年造成的損失達50億元以上。除此之外,病毒病還導(dǎo)致甘薯商品率和出干率明顯降低,病毒已成為我國甘薯生產(chǎn)的最大障礙之一。2甘薯的主要病毒類型和特征世界上甘薯病毒目前已報道的約有20種。我國甘薯上已發(fā)現(xiàn)的主要病毒有3種。2.1薯塊病毒病毒種此病毒在我國各甘薯種植區(qū)都有發(fā)生。幾乎100%植株受其侵染,可導(dǎo)致系統(tǒng)性葉部癥狀,呈不規(guī)則褪綠斑紋,或帶有紫色邊緣的褪綠斑,也可沿葉脈形成紫色羽狀斑紋,也有隱癥侵染現(xiàn)象。病株較健株生長勢減弱,薯塊變小,產(chǎn)量降低。該病毒有多個株系,褐裂株系可在某些品種的薯塊上產(chǎn)生褐色縱裂,內(nèi)木栓株系可在表現(xiàn)型品種薯塊內(nèi)部形成褐色的內(nèi)木栓。病毒粒體彎曲桿狀,長度850nm左右。病毒主要隨薯塊和薯苗營養(yǎng)繁殖體傳播,也可由桃蚜和棉蚜非持久性傳播,未發(fā)現(xiàn)種子傳播。寄主范圍較窄,主要是旋花科植物,在長江流域以北還未發(fā)現(xiàn)田間越冬野生寄主。2.2寄主范圍植物首先發(fā)現(xiàn)于我國臺灣,大陸上也有發(fā)生。在甘薯上的癥狀不明顯。寄主范圍包括許多旋花科植物,還有藜屬植物和某些煙屬植物。粒體750nm×13nm,未發(fā)現(xiàn)傳播介體,隨薯塊、薯苗營養(yǎng)繁殖體傳播。2.3葉片褪綠斑線在甘薯上發(fā)生較普遍。病株癥狀不明顯或葉片上呈現(xiàn)褪綠斑點。寄主范圍是旋花科和黎科植物,粒體(750～800)nm×15nm,未發(fā)現(xiàn)傳播介體,隨種苗傳播。3莖尖脫毒技術(shù)鑒于國內(nèi)外迄今尚無育出高抗病毒病的實用甘薯品種,也無防治病毒病的高效農(nóng)藥,因此,利用莖尖分生組織培養(yǎng)培育脫毒甘薯已成為防治病毒病、提高甘薯產(chǎn)量和質(zhì)量的唯一有效途徑。莖尖培養(yǎng)脫除病毒的原理是侵染到甘薯體內(nèi)的病毒主要通過輸導(dǎo)組織傳播,莖尖分生組織未形成維管束,病毒顆粒不能向莖尖處運輸。另外,莖尖處含有較高濃度的生長類激素,不僅抑制病毒的復(fù)制,而且也促進了莖尖的生長,使病毒在植物體內(nèi)的移動難以追上活躍生長的莖尖分生組織,因此,莖尖頂部分生組織不帶或很少攜帶病毒。甘薯脫毒技術(shù)是一種將甘薯苗莖尖處長約0.3mm左右的分生組織切下,在合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導(dǎo)再生莖尖苗,莖尖苗經(jīng)病毒檢測確認(rèn)不帶病毒后在防蟲棚網(wǎng)或空間隔離條件下進行擴繁,最后將這些無病毒的種薯供大田種植的技術(shù)。近年來,我國對甘薯脫毒技術(shù)的研究取得了突破性進展,在生產(chǎn)上也廣泛應(yīng)用。通過莖尖分生組織培養(yǎng)產(chǎn)生的試管苗,由于脫除了病毒,可以大幅度提高薯塊產(chǎn)量和改善品質(zhì)。根據(jù)我們在洛陽、三門峽、平頂山、焦作、濟源等地多年多點試驗示范結(jié)果,脫毒甘薯一般增產(chǎn)幅度為30%～50%,出干率和出粉率增加1～2個百分點,使甘薯因病毒危害而造成的退化基本上得到解決。隨著生產(chǎn)應(yīng)用規(guī)模的擴大,為了在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上大量生產(chǎn)和供應(yīng)脫毒種薯(苗),完善脫毒種薯(苗)生產(chǎn)程序和繁育供種體系尤為重要。4脫毒甘薯種薯苗生產(chǎn)根據(jù)甘薯病毒種類、傳播特點,結(jié)合甘薯自身的特性,脫毒甘薯種薯(苗)應(yīng)采用四級生產(chǎn)程序(圖1),該程序經(jīng)河南省各地市初步應(yīng)用,表明是可行的。4.1脫毒試驗幼苗脫毒試管苗的獲得包括以下幾個過程。4.1.1脫毒培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的篩選優(yōu)良品種有一定的區(qū)域性和生產(chǎn)實用性,應(yīng)首先選擇適宜本區(qū)大面積栽培的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)或有特殊用途的優(yōu)良品種進行脫毒培養(yǎng)。材料應(yīng)直接從原育種單位獲取。4.1.2植株體的培育利用甘薯莖尖病毒含量低或不含病毒的特點,在無菌操作下切取0.2～0.4mm莖尖組織,在特定培養(yǎng)基上培育成新的植株體。這是獲得脫毒苗的技術(shù)關(guān)鍵,由于該項工作需要相當(dāng)?shù)脑O(shè)備和技術(shù),耗資較大,一般生產(chǎn)單位不需要開展此項工作。4.1.3脫毒試苗的確認(rèn)莖尖分生組織產(chǎn)生的試管苗并不等于脫毒苗,必須經(jīng)過嚴(yán)格的病毒檢測后才能確認(rèn)。經(jīng)過血清學(xué)和指示植物嫁接檢測不帶病毒的試管苗,才是脫毒試管苗。病毒檢測應(yīng)貫徹于脫毒薯繁育的全過程,不能一次定終身。4.1.4農(nóng)藝性狀及生產(chǎn)力鑒定甘薯的芽變率較高,株系間往往存在顯著差異,經(jīng)過病毒檢測鑒定后的脫毒母株,應(yīng)做分株系鑒定,在網(wǎng)室內(nèi)種植,進行農(nóng)藝性狀與生產(chǎn)力觀察鑒定,選擇符合品種特性而又高產(chǎn)的優(yōu)系加速快繁。4.1.5脫毒試驗幼苗脫毒試管苗可在組培室內(nèi)試管或其它容器的培養(yǎng)基上切段繁殖,也可在嚴(yán)格防蟲條件的溫室或網(wǎng)室內(nèi)栽培,以苗繁苗。4.2原始生產(chǎn)區(qū)用脫毒試管苗及其擴繁苗,在防蟲溫室或網(wǎng)室內(nèi)生產(chǎn)的種薯為原原種,用其育苗所生長的芽苗為原原種苗。4.3種薯、原種苗的放養(yǎng)原原種薯在具備防蟲條件下育苗,在四周500m空間以內(nèi)無帶毒甘薯種植的隔離(或高稈作物隔離)條件下集中栽培,生產(chǎn)出的種薯為原種,用其育苗生長出的芽苗為原種苗。4.4良種用原種薯育苗,在大田條件下種植,收獲的種薯為良種,良種一般可供大田作種用一年,由于病毒的再侵染,以后需逐年更換。5脫毒甘薯甘薯幼苗的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5.1脫毒試驗幼苗具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度為100%,生長健壯,不帶病毒和其它病害。5.2整地度和以薯為原料的薯率具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度為100%,薯塊整齊度(指單塊重100～400g占總重的百分比,下同)不低于90%,不完整薯率(指機械損傷、蟲鼠傷和自然開裂、畸形薯塊占總重的百分比,下同)低于1%,不帶病毒和其它病害。5.3不同大小薯的毒率具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度不低于99%,薯塊整齊度不低于85%,不完整薯率低于3%,帶病毒率不超過10%,黑斑病、根腐病和軟腐病低于0.5%,不帶莖線蟲病和根結(jié)線蟲病。5.4病種及病種具有該品種典型性,遺傳性相對穩(wěn)定,品種純度不低于96%,不完整薯率低于6%,帶病毒率不超過20%,黑斑病、根腐病低于1%,軟腐病低于2%,不帶莖線蟲病和根結(jié)線蟲病。6產(chǎn)用種的更新脫毒甘薯的生產(chǎn)與雜交玉米相似,大面積生產(chǎn)用種都需要年年更新。因此,只有建立相應(yīng)的繁育供種制度和體系(圖2),才能源源不斷的滿足生產(chǎn)者用上質(zhì)優(yōu)價廉的脫毒種薯。6.1甘薯脫毒苗的培養(yǎng)和檢測中心負(fù)責(zé)全省優(yōu)良脫毒品種篩選,進行莖尖組織培養(yǎng),病毒檢測與種苗質(zhì)量鑒定,脫毒試管苗快繁,向全省各地市提供脫毒試管苗和部分原原種。6.2市級地上級上訴原種繁殖中心根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)需要引進相應(yīng)品種的脫毒試管苗,在防蟲溫室或網(wǎng)室內(nèi)種植,生產(chǎn)原原種,建立保溫薯窖,負(fù)責(zé)本區(qū)內(nèi)統(tǒng)一供種并進行質(zhì)量檢查。6.3區(qū)級脫毒種子繁殖中心引進原原種,在防蟲條件下育苗,在隔離區(qū)內(nèi)大量生產(chǎn)原種,建立保溫薯窖,統(tǒng)一保種,統(tǒng)一供種,并進行種薯(苗)質(zhì)量監(jiān)督。6.4民串換或自由銷售引進原種,選定科技專業(yè)戶,選擇肥力較好,沒有種植過甘薯的無病地塊種植。選留種薯,組織農(nóng)民串換或自由銷售。為了保證種薯質(zhì)量和脫毒苗的增產(chǎn)效果,各級種薯的生產(chǎn)單位都應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),做到繁殖程序規(guī)范、技術(shù)措施嚴(yán)格,杜絕將未經(jīng)過病毒檢測鑒定的試管苗以脫毒苗的名義繁殖利用,防止以次充好,以假充真,亂引、亂繁、亂銷售等混亂現(xiàn)象發(fā)生,保證脫毒甘薯快速健康的發(fā)展。7擴繁主體和種面積甘薯為無性繁殖作物,具有再生能力強,薯塊、薯苗在適宜條件下,均能生根發(fā)芽,高倍繁殖的特點。脫毒試管苗在組織培養(yǎng)室內(nèi)單節(jié)切段周年繁殖,每月可擴繁一次,繁殖倍數(shù)呈幾何倍數(shù)增加;脫毒試管苗在防蟲溫室內(nèi),元月移栽,通過以苗繁苗進行擴繁,到5～6月份,單株可增殖20～30倍左右;在網(wǎng)室栽培條件下,適當(dāng)提高密度,增加結(jié)薯數(shù),公頃產(chǎn)量可達15000公斤左右;在隔離區(qū)和大田種植,公頃產(chǎn)量可達22500公斤以上。根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)用種的要求,可按種植面積的十萬分之一留原原種(網(wǎng)室)面積,按種植面積的千分之一留原種面積,按種植面積的百分之四留良種面積,即可達到普及種植的要求。全省按種植面積66.7萬公頃計算,需要莖尖脫毒試管苗2萬株,溫室擴繁40萬～50萬株;原原種面積6.7公頃,生產(chǎn)原原種