甘薯茎尖分生组织培养脱毒研究

甘薯茎尖分生组织培养脱毒研究

1甘薯甘薯甘薯是蔷薇科的一种一年生植物。它具有抗旱性、不育性和适应性。它来自美国的热带，现在在世界各地广泛种植。16世纪中后期引入我国,距今已有400余年的历史。甘薯是我国四大主要粮食作物之一,也是饲料和轻工业的重要原料,常年种植面积为650万hm2,总产约1亿t,面积和产量占世界的80%以上,是最大的甘薯生产国。目前,随着我国生产的发展和人们食物结构的改变,甘薯作为集能源、食品加工、保健和药用、出口创汇等功能于一身的经济作物,栽培面积正日益扩大。因此,提高甘薯单位面积产量对发展我国农业生产,振兴农村经济具有重要意义。甘薯是一种杂交优势作物,以营养繁殖繁衍后代。但采用营养繁殖导致甘薯病毒蔓延,致使甘薯品种种性退化,产量和质量降低,对甘薯生产造成严重危害。据调查,全国甘薯产区病毒病引起的减产率为30%～50%,每年造成的损失达50亿元以上。除此之外,病毒病还导致甘薯商品率和出干率明显降低,病毒已成为我国甘薯生产的最大障碍之一。2甘薯的主要病毒类型和特征世界上甘薯病毒目前已报道的约有20种。我国甘薯上已发现的主要病毒有3种。2.1薯块病毒病毒种此病毒在我国各甘薯种植区都有发生。几乎100%植株受其侵染,可导致系统性叶部症状,呈不规则褪绿斑纹,或带有紫色边缘的褪绿斑,也可沿叶脉形成紫色羽状斑纹,也有隐症侵染现象。病株较健株生长势减弱,薯块变小,产量降低。该病毒有多个株系,褐裂株系可在某些品种的薯块上产生褐色纵裂,内木栓株系可在表现型品种薯块内部形成褐色的内木栓。病毒粒体弯曲杆状,长度850nm左右。病毒主要随薯块和薯苗营养繁殖体传播,也可由桃蚜和棉蚜非持久性传播,未发现种子传播。寄主范围较窄,主要是旋花科植物,在长江流域以北还未发现田间越冬野生寄主。2.2寄主范围植物首先发现于我国台湾,大陆上也有发生。在甘薯上的症状不明显。寄主范围包括许多旋花科植物,还有藜属植物和某些烟属植物。粒体750nm×13nm,未发现传播介体,随薯块、薯苗营养繁殖体传播。2.3叶片褪绿斑线在甘薯上发生较普遍。病株症状不明显或叶片上呈现褪绿斑点。寄主范围是旋花科和黎科植物,粒体(750～800)nm×15nm,未发现传播介体,随种苗传播。3茎尖脱毒技术鉴于国内外迄今尚无育出高抗病毒病的实用甘薯品种,也无防治病毒病的高效农药,因此,利用茎尖分生组织培养培育脱毒甘薯已成为防治病毒病、提高甘薯产量和质量的唯一有效途径。茎尖培养脱除病毒的原理是侵染到甘薯体内的病毒主要通过输导组织传播,茎尖分生组织未形成维管束,病毒颗粒不能向茎尖处运输。另外,茎尖处含有较高浓度的生长类激素,不仅抑制病毒的复制,而且也促进了茎尖的生长,使病毒在植物体内的移动难以追上活跃生长的茎尖分生组织,因此,茎尖顶部分生组织不带或很少携带病毒。甘薯脱毒技术是一种将甘薯苗茎尖处长约0.3mm左右的分生组织切下,在合适的培养基上培养诱导再生茎尖苗,茎尖苗经病毒检测确认不带病毒后在防虫棚网或空间隔离条件下进行扩繁,最后将这些无病毒的种薯供大田种植的技术。近年来,我国对甘薯脱毒技术的研究取得了突破性进展,在生产上也广泛应用。通过茎尖分生组织培养产生的试管苗,由于脱除了病毒,可以大幅度提高薯块产量和改善品质。根据我们在洛阳、三门峡、平顶山、焦作、济源等地多年多点试验示范结果,脱毒甘薯一般增产幅度为30%～50%,出干率和出粉率增加1～2个百分点,使甘薯因病毒危害而造成的退化基本上得到解决。随着生产应用规模的扩大,为了在保证质量的基础上大量生产和供应脱毒种薯(苗),完善脱毒种薯(苗)生产程序和繁育供种体系尤为重要。4脱毒甘薯种薯苗生产根据甘薯病毒种类、传播特点,结合甘薯自身的特性,脱毒甘薯种薯(苗)应采用四级生产程序(图1),该程序经河南省各地市初步应用,表明是可行的。4.1脱毒试验幼苗脱毒试管苗的获得包括以下几个过程。4.1.1脱毒培养优质的筛选优良品种有一定的区域性和生产实用性,应首先选择适宜本区大面积栽培的高产优质或有特殊用途的优良品种进行脱毒培养。材料应直接从原育种单位获取。4.1.2植株体的培育利用甘薯茎尖病毒含量低或不含病毒的特点,在无菌操作下切取0.2～0.4mm茎尖组织,在特定培养基上培育成新的植株体。这是获得脱毒苗的技术关键,由于该项工作需要相当的设备和技术,耗资较大,一般生产单位不需要开展此项工作。4.1.3脱毒试苗的确认茎尖分生组织产生的试管苗并不等于脱毒苗,必须经过严格的病毒检测后才能确认。经过血清学和指示植物嫁接检测不带病毒的试管苗,才是脱毒试管苗。病毒检测应贯彻于脱毒薯繁育的全过程,不能一次定终身。4.1.4农艺性状及生产力鉴定甘薯的芽变率较高,株系间往往存在显著差异,经过病毒检测鉴定后的脱毒母株,应做分株系鉴定,在网室内种植,进行农艺性状与生产力观察鉴定,选择符合品种特性而又高产的优系加速快繁。4.1.5脱毒试验幼苗脱毒试管苗可在组培室内试管或其它容器的培养基上切段繁殖,也可在严格防虫条件的温室或网室内栽培,以苗繁苗。4.2原始生产区用脱毒试管苗及其扩繁苗,在防虫温室或网室内生产的种薯为原原种,用其育苗所生长的芽苗为原原种苗。4.3种薯、原种苗的放养原原种薯在具备防虫条件下育苗,在四周500m空间以内无带毒甘薯种植的隔离(或高秆作物隔离)条件下集中栽培,生产出的种薯为原种,用其育苗生长出的芽苗为原种苗。4.4良种用原种薯育苗,在大田条件下种植,收获的种薯为良种,良种一般可供大田作种用一年,由于病毒的再侵染,以后需逐年更换。5脱毒甘薯甘薯幼苗的质量标准5.1脱毒试验幼苗具有该品种的典型性,遗传性稳定,品种纯度为100%,生长健壮,不带病毒和其它病害。5.2整地度和以薯为原料的薯率具有该品种的典型性,遗传性稳定,品种纯度为100%,薯块整齐度(指单块重100～400g占总重的百分比,下同)不低于90%,不完整薯率(指机械损伤、虫鼠伤和自然开裂、畸形薯块占总重的百分比,下同)低于1%,不带病毒和其它病害。5.3不同大小薯的毒率具有该品种的典型性,遗传性稳定,品种纯度不低于99%,薯块整齐度不低于85%,不完整薯率低于3%,带病毒率不超过10%,黑斑病、根腐病和软腐病低于0.5%,不带茎线虫病和根结线虫病。5.4病种及病种具有该品种典型性,遗传性相对稳定,品种纯度不低于96%,不完整薯率低于6%,带病毒率不超过20%,黑斑病、根腐病低于1%,软腐病低于2%,不带茎线虫病和根结线虫病。6产用种的更新脱毒甘薯的生产与杂交玉米相似,大面积生产用种都需要年年更新。因此,只有建立相应的繁育供种制度和体系(图2),才能源源不断的满足生产者用上质优价廉的脱毒种薯。6.1甘薯脱毒苗的培养和检测中心负责全省优良脱毒品种筛选,进行茎尖组织培养,病毒检测与种苗质量鉴定,脱毒试管苗快繁,向全省各地市提供脱毒试管苗和部分原原种。6.2市级地上级上诉原种繁殖中心根据当地生产需要引进相应品种的脱毒试管苗,在防虫温室或网室内种植,生产原原种,建立保温薯窖,负责本区内统一供种并进行质量检查。6.3区级脱毒种子繁殖中心引进原原种,在防虫条件下育苗,在隔离区内大量生产原种,建立保温薯窖,统一保种,统一供种,并进行种薯(苗)质量监督。6.4民串换或自由销售引进原种,选定科技专业户,选择肥力较好,没有种植过甘薯的无病地块种植。选留种薯,组织农民串换或自由销售。为了保证种薯质量和脱毒苗的增产效果,各级种薯的生产单位都应严把质量关,做到繁殖程序规范、技术措施严格,杜绝将未经过病毒检测鉴定的试管苗以脱毒苗的名义繁殖利用,防止以次充好,以假充真,乱引、乱繁、乱销售等混乱现象发生,保证脱毒甘薯快速健康的发展。7扩繁主体和种面积甘薯为无性繁殖作物,具有再生能力强,薯块、薯苗在适宜条件下,均能生根发芽,高倍繁殖的特点。脱毒试管苗在组织培养室内单节切段周年繁殖,每月可扩繁一次,繁殖倍数呈几何倍数增加;脱毒试管苗在防虫温室内,元月移栽,通过以苗繁苗进行扩繁,到5～6月份,单株可增殖20～30倍左右;在网室栽培条件下,适当提高密度,增加结薯数,公顷产量可达15000公斤左右;在隔离区和大田种植,公顷产量可达22500公斤以上。根据当前生产用种的要求,可按种植面积的十万分之一留原原种(网室)面积,按种植面积的千分之一留原种面积,按种植面积的百分之四留良种面积,即可达到普及种植的要求。全省按种植面积66.7万公顷计算,需要茎尖脱毒试管苗2万株,温室扩繁40万～50万株;原原种面积6.7公顷,生产原原种