书城农业林业铃薯脱毒种薯生产与高产栽培
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第7章 种薯的脱毒生产(3)

(3)切取茎尖的大小目前世界上仍将高温处理后剥取茎尖作为对马铃薯茎尖脱毒培养的主要方法。实践证明,茎尖的大小对茎尖的脱毒率、成活率有很大影响。通常培养的茎尖越小,成苗率就越低。尤其是S病毒、X病毒,剥取的茎尖越小,脱毒率就越高,但成苗率越低。因这两种病毒离生长点近,不易脱除。马铃薯茎尖培养切取的茎尖通常长0.1~0.3毫米,还有1~2个叶原基。若茎尖有叶原基,则更容易成活;若不含,则不易成活。克莎尼斯曾用长0.1毫米的茎尖脱去A病毒、S病毒和X病毒。尤拉等也用长0.2毫米的茎尖将S病毒和X病毒脱除。阿克梯诺成功地用含有2个叶原基的长0.2毫米的茎尖脱除了A病毒、M病毒、S病毒、PLRV病毒和Y病毒。上述事例说明,切取长度在0.1~0.3毫米并有1~2个叶原基的马铃薯茎尖有较好的脱毒效果。若切取的茎尖小,又不含叶原基,那么在培养时就容易产生愈伤组织。应特别注意,从愈伤组织中分化出的苗,常常会变异。

三、脱毒苗的快速组培繁育

马铃薯脱毒繁育首先要做的是试管苗快速扩繁,只有繁育出足量的试管苗,才有可能生产出大量的脱毒微型小薯。通常试管苗扩繁使用简易MS培养基,15~20天扩转一次,扩繁倍数约为1:5.可以在扩繁的最后一次使用液体培养基培养茎段,这样不但方便移栽,还能减少成本,大大提高了工作效率。在扩繁时,由于操作及其他一些原因,可能会被病菌病毒侵染而产生退化,因此要及时抽检病毒。只有再一次进行茎尖脱毒,才可以重新使茎尖繁茂地生长。

§§§第四节微型薯的脱毒繁育

一、脱毒微型薯的常规繁育

微型薯又称为试管薯,是直接由试管苗长出的“气生”薯(即直接从叶腋中长出的小块茎)。在无菌设备以及一定的培养条件下,试管薯可以周年生产,还不用考虑病毒侵染问题。微型薯的优点是既方便种质资源的保存与交流,又能当做繁殖原原种的基础材料,收入良种繁育系统;其缺点是薯块个头太小,要在网棚中扩繁一次,无法直接进行大田生产。

(一)生产微型薯必要的条件

1.黑暗培养室

培养室的大小可以依据试管薯的生产量和生产单位来进一步确定。比如,20立方米的黑暗培养室里应有换气扇、空调、培养瓶摆放架,房顶要有照明用日光灯、消毒杀菌用紫外灯以及检查时要用到的绿色安全等设施。

2.低温贮藏室

可在200吨的贮藏窖里选一个8立方米的小窖来贮藏试管薯,将贮藏架放于窖内,用塑料保鲜盒存放试管薯,为了方便取试管薯,给每个保鲜盒、试管架都分别编号。

(二)微型薯生产的主要技术要点

1.母株培养

为了诱导结薯时方便地更换培养基,用液体培养基培养,常用的培养基是MS液体+0.5%的活性炭。以下是具体操作:

(1)装瓶分别在干净的三角瓶(小型果酱瓶也可)里放入配好的培养基,每瓶6~8毫升,然后用封口膜进行封口,并放到消毒室等待消毒。

(2)高压消毒在高压灭菌锅里放入三角瓶,在120~124℃温度下加热20分钟,停止加热20~30分钟后取出三角瓶,冷却备用。

(3)剪切试管苗将试管苗的基部、顶芽在无菌环境中(超净工作台)剪掉,剪成有4~6个节或叶片的茎段,放在消完毒待用的三角瓶中,每瓶放5~6个茎段,仍用封口膜封口。可以将剪掉的顶芽接入另一三角瓶中进行培养,每瓶放5~6个顶芽,这对瓶内苗的同步生长有利,然后将苗瓶拿到组培室培养。由于采用浅层液体静止培养,因此接种时要细心接放试管苗茎段,为防止培养液浸没茎段而使其窒息死亡,要小心操作,尽量不要有强烈运动。

(4)苗瓶管理放苗瓶的组培室的要求是湿度75%~80%,日温22~25℃,夜温15~19℃,1天光照不少于16个小时,光照强度为2000~3000勒克斯。一旦发现有瓶子被污染,须马上移出培养室。25~30天后每个茎段的叶腋处长出的小苗有4~6片叶时,就会成为一株茎秆壮实、根部发达、叶色鲜艳的壮苗,这就是母株,此时便可以开始诱导结薯。

2.诱导微型薯

如果生产试管薯的条件完备,一年四季都能进行。不过在二季作地区,夏季高温高湿时期温室或网室里的温度基本高于30℃,此时栽移或扦插试管苗都是不合适的。不过可以将试管苗的培养转入生产微型薯,就是在室内利用试管苗进行短光照暗培养处理,调整完培养基就可以对试管薯进行诱导。虽然试管薯非常小,但是能代替试管苗栽培,另外生产出的是和试管苗质量相当的无病毒薯块。这样在二季作地区就能将试管苗培养和试管薯生产结合在一起,轮流进行。一整年连续地生产试管薯、试管苗,十分有助于加速无毒种薯的生产。

国际马铃薯中心诱导试管薯的经验显示,开始依然用MS培养基生产脱毒苗,然后分两步诱导微型薯。

首先,培育健康的试管苗。越是粗壮的试管苗,结出的试管薯越大。在绝对遮光条件下生长的暗培养植株无法进行光合作用,而是将试管苗本身贮存的养分转为小块茎。培养壮苗时切除脱毒苗的基部和顶部,在液体培养基中培养长到3~4节的茎段。

液体培养基的成分为MS、6-苄基腺嘌呤0.5毫克/升、赤霉素0.4毫克/升、2.5%蔗糖,或者是MS、6-苄基腺嘌呤1毫克/升、0.15%活性炭、萘乙酸0.1毫克/升以及3%蔗糖,这两种配方都不要加琼脂,在三角瓶里进行浅层液体静止培养。培养室温度在20~25℃,每天光照16小时,光照度要高于2000勒克斯。3天后茎段就能长出腋芽,约过4周,瓶里会长满小苗,这时就能进行暗培养。

其次,可在生长箱中诱导试管薯的暗培养,也可在有空调的暗室或用黑膜特制的隔离间进行。暗培养使用的培养基的成分为:MS、6-苄基腺嘌呤5毫克/升、矮壮素500毫克/升和8%蔗糖,或者再加入0.5%活性炭。氢离子浓度是1585纳摩尔/升(pH值为5.8)。

为避免受到污染,暗培养过程中更换培养基要在无菌室进行,倒掉原液培养基,将诱导培养基倒进去。封口后放入暗培养室中培养。保证暗培养室的温度在18~20℃,通常培养5天就会出现试管薯。过8周就可以收获。将4~5个茎段放在250毫升的三角瓶里,每瓶可生产30~60个微型薯。微型薯由腋芽形成,结薯的数量、薯块的大小、苗的健壮程度与品种相关。通常微型薯的直径为5~6毫米,大者7~8毫米,小者3毫米;每块约重60~90毫克,小者40~50毫克,大者超过50毫克。早熟品种的微型薯休眠时间比大田生产的块茎多30~45天。国际马铃薯中心报道称,将收获的微型薯贮存在4℃环境中,全黑暗培养的薯块的平均自然休眠期约为210天,而经8小时光照处理的微型薯的平均自然休眠期是60天,不同品种差异很大。

3.收获微型薯

在收获试管薯时应该用自来水洗3~5次直到黏在试管薯上的培养基完全干净,将洗净的试管薯置于散射光条件下,干燥后再贮藏。在操作时要轻拿轻放,以防止撞伤薯皮。由于试管薯的诱导培养基含很多糖,试管薯收获之后脱离了无菌环境,细菌、真菌很容易侵染,而洗净黏在试管薯上的培养基,可以减少感染,防止试管薯发生烂薯现象。

4.贮藏微型薯

将保鲜盒编上号码并放入干燥的试管里,然后放到窖里面的贮藏架上,保持窖内温度3~4℃。如果生产的试管薯量不多,也可以保存在冰箱的冷藏室内,这样能保证4℃的贮藏温度。

(三)马铃薯微型薯栽培技术

通过诱导试管苗叶腋而生成的小块茎就是试管薯,直径通常为2~10毫米,重约0.5克。试管薯有大种薯的生长特性,可以发育成健壮的植株。试管薯在繁殖期间杜绝了外来病菌的再次侵染,使脱毒种薯的种性得到提高,增产潜力很大,所以实用价值非常大。试管薯体积小、营养少,有严格的生长发育的环境条件,应当提前培育壮苗,精细整地,保证墒情,进行科学管理,这是栽培试管薯的关键。

1.整地施肥

合理施肥,精细整地。在整地的时候要进行深耕,使土壤变疏松,一亩地施5000~6000千克的农家肥、50千克磷酸二铵、50千克硫酸钾和500克防治地下害虫的辛硫磷,耱细耙平。

2.薯床培育壮苗

(1)催芽试管薯有较长的休眠期,为保证出苗整齐,应在育苗前40天从贮藏室将试管薯取出,用0.5~1毫克/升的赤霉素浸种,10分钟后捞出晾干,放在18~20℃环境中催芽,当小芽长到2~7厘米,已形成根原基、叶原基和匍匐茎原基时开始育苗,此种试管薯出苗快、根系发达、生长健壮。

(2)育苗在合适的气温下于网室里进行育苗,按比例把草土灰、泥炭土、蛭石、硫酸钾、硝酸磷和适量多菌灵混合,制成营养基质,放进苗盘(60厘米×24厘米×6厘米)里,保持5厘米的厚度,水要浇透,水渗进去后,将试管薯以2.4厘米×6厘米的行距摆于苗盘里,盖厚度为1厘米的营养基质,轻浇水,建小拱棚,上覆膜,确保苗床内高温高湿,以尽可能使苗出全。

(3)苗期管理播种之后,白天将苗床温度控制在25~28℃,晚上在15~18℃,超过80%试管薯出苗后,白天开始通风,先从背风一侧的苗床中央通小风,然后逐渐过渡到在两侧通大风。为了培育壮苗,要少浇水、轻浇水,见干见湿地浇,在苗高5~6厘米,有4~5个叶片时准备定植。定植前3~4天揭掉薄膜炼苗,以便其植后可以适应网室环境,快速生长。

3.网室移栽定植

(1)移栽定植通常在晚霜后的5月中下旬,地温有6~8℃就能移栽定植。将尼龙纱网铺在整平的土地上,在纱网上铺厚为7~8厘米的营养基质,将水浇透,定植行距为20~25厘米,株距为10~15厘米,将苗压实、轻度浇水,因为蛭石有较大的孔隙,水蒸发得快,因此在苗还没有成活的时候,晴天10:30至15:00应挂遮阳网,以降温保湿,提高移栽成活率。

(2)管理苗刚成活的时候很弱小,应当细心护理,调节温湿度,定时清除杂草,促进其生长发育,苗不断长高后,要分次培土(蛭石),每次培土埋1~2个节间,总共培3~4次,使结薯层次得到增加。依据苗情合理追肥,地下块茎在6月下旬开始膨大,每过7~10天施1次肥,可用0.5%的磷酸二氢钾和1.5%尿素溶液进行叶面喷施4~5次,来满足植株的需肥量,避免植株早衰。

4.化学调控

植株在7月上旬生长很快,这时可以施用多效唑防止植株徒长,每亩用15%多效唑可湿性粉剂60克对65千克水喷洒叶片,控制地上植株茎叶的生长,使地上部分的光合产物迅速朝地下块茎转移,以使块茎膨大,增加产量。

5.防治病虫害

在移栽成活后的20多天,应当防止发生早、晚疫病和蚊虱类害虫、蚜虫,一旦发现有中心病株,要立刻拔除并放进塑料袋带出网室进行深埋。

6.适时收获

为了减少病毒侵害,提高使用价值,可以适时提前收获,收获期是茎叶开始泛黄时。在收获后,放在温度为10~15℃、空气相对湿度为60%~70%的环境中,5~7天后,开始分级整理,装袋贮藏。

二、脱毒微型薯的工厂化生产

(一)生产设备

要在试管苗快速繁殖的基础上进行试管薯工厂化生产,除了要有试管苗生产设备外,还要加一间低温贮藏室、一间黑暗培养室。

(1)黑暗培养室其大小根据试管薯的产量决定。年产约50万粒试管薯的工厂,通常用约10平方米的培养室就够了。室内要有空调和货物贮藏架,房顶安装照明用日光灯和检查时要用到的安全灯。培养室保持16~20℃,保证通风透气,以便形成大薯。

(2)低温贮藏库此库有3平方米,里面放有多层贮藏架,还要配有用于存放试管薯的塑料保鲜盒,贮藏架和各层保鲜盒都要编号,以利于取试管薯时查找。

(二)试管薯生产工艺流程

对试管苗进行脱毒寅筛选试管苗株系(将弱株系淘汰)寅培养母株25天(使用液体培养基)寅换入诱导结薯培养基寅诱导匍匐茎2天(光照培养)寅收集并贮藏寅应用。

(三)工艺要点

(1)筛选试管苗要挑选生长势好、薯块大且结薯时间早的茎尖无性系试管苗。

(2)培养健壮的试管苗培养茎粗壮、根系发达、叶色浓绿的健壮试管苗,才能收获优质高产的试管薯。培养出健壮母株的基础是选择适合的壮苗培养基,将0.15%~0.5%的活性炭加入培养基,可以使细弱的试管苗复壮,植物生长调节剂可促进形成壮苗。调整培养基的成分,可以促进形成健壮的试管苗。根据报道,将1毫克/升多效唑、0.7毫克/升赤霉素和0.2毫克/升6-苄基腺嘌呤加入MS培养基,可以得到健壮的马铃薯试管苗。