CN103053418B - 一种马铃薯试管薯生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种马铃薯试管薯生产工艺，包含以组织培养的马铃薯无病毒试管苗为材料，采用MS液体培养基添加营养缓释添加剂，采用红蓝光LED灯，在光暗条件诱导、培养下获得马铃薯试管薯种，其特征在于：采用MS液体培养基，不含任何生长物质，蔗糖浓度为4%-6%，光照强度为2500-3500lux，每天光照8小时左右，整个周期8-10周，根据品种结薯对短日照的敏感特性进行光照时间调节，解决了试管薯不同品种诱导上的差异。本发明将马铃薯茎段植入后一次性成苗出试管薯，省却了苗后的移栽培养或添加诱导培养基步骤，降低了污染率，添加营养缓释添加剂解决了直接诱导试管薯后期营养不足的问题，提高了单位面积生产效率。
Description
技术领域
本发明属于植物组织培养脱毒育种技术、营养缓释添加剂的制备和LED灯在植物组织培养中的应用。本发明与马铃薯试管薯快速繁殖有关。
背景技术
采用植物组织培养工厂化生产进行马铃薯育种是国内国际应用的先进技术。现有培养技术分成两大部分：即指组织培养和试管薯诱导出薯两部分。这两部分可以直接一步进行，也可以分步诱导进行，先培养母苗，然后再加入诱导培养基诱导结薯。这两种方法各有优缺点，直接诱导有利于工厂化生产，减少中间环节，减少生长时间，减少污染，但是直接诱导的培养基到后期养分不足，会引起试管薯质量不高。如，“马铃薯茎尖脱毒育种方法及双层培养基”（专利申请号：201110299572.0）；“一种高效生产马铃薯试管薯的方法及其培养盒”（专利号：ZL 02131125.0）。分步诱导，费工费时，易污染，但是分布诱导比直接诱导结薯效果好（吕长文等，西南农业大学学报（自然科学版），2004，第26卷，第1期；武佩祥等，黑龙江农业科学，2012，第6期）。另外，研究表明，液体培养的诱导效应显著好于固液双层培养和固体培养（杨宏羽等，甘肃农业大学学报，2008，第43卷，第2期）。本发明结合了直接诱导和分步诱导的优势，使用液体培养，即直接诱导培养，简化了生产工序，同时使用了营养缓释添加剂，解决了试管薯后期营养不足，造成试管薯个数不多，单薯质量不高等问题。
所述的营养缓释添加剂成分包括活性炭、腐植酸、凹凸棒粉和MS培养基成分。活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料，是一种常用的吸附剂、催化剂、或催化剂载体。活性炭在农业上的应用，如，陈廷伟等研究了一种生物菌肥的制造方法（专利号：93119725.2），利用工业废气的活性炭对肥料进行脱臭并起到一定的肥料缓释效果。马海增在“一种有机复合肥”（专利号：97104427.9）的专利中，在有机复合肥中加入了活性炭作为除臭剂，并指出活性炭吸附的氨气可以再次释放利用。活性炭吸附蔗糖是一种化学吸附过程，蔗糖是以单分子铺展的形式被吸附于活性炭的表面（周延秀等，分析化学研究简报，1996，第24卷，第12期）。
腐植酸分子上一些官能团的H+可以被Na+、K+、NH4 +等金属离子置换出来，具有较高的离子交换容量。另外，腐植酸含有大量的官能团，可以与一些金属离子形成络合物。还有，腐植酸可以刺激植物生长代谢、改善子实质量和增强植物抗逆能力。鉴于以上性质，腐植酸可用于制作缓释肥，如，“一种活性腐植酸缓释肥料的制作方法”（专利申请号：201010609758.7）。
凹凸棒土为一种晶体水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征。凹凸棒土具有阳离子交换性是较为理想的吸附剂可取代活性炭。凹凸棒土在农业上的应用，可用于制作复合肥，如，“定植养分的复合肥料及其制备方法”（专利申请号：200710025701.0）。
本发明利用了活性炭、腐植酸和凹凸棒土对MS各营养成分的综合吸附缓释作用，解决了试管薯后期营养不足的问题，提高了试管薯工厂化生产的产量和质量。
植物组织培养光源传统上是用荧光灯以及高压钠灯等，均存在使用寿命短、发热量大以及发光效率不高等缺点，并且植物对这类光源的利用率低。近年来随着光电技术的发展，发光二极管（Light-Emitting Diode, LED）的发光效率大幅提升，LED光源具有体积小、寿命长、使用直流电、低发热量等优点。另外，LED的光源系统还可以对光质进行调控，植物光合作用所吸收的光能约占生理辐射光能的60%左右，其中主要是波长为610~720nm的红橙光和波长为400~510nm的蓝紫光，因此，将LED灯红蓝光配比适当能显著提高植物对光源的利用率，有效降低能耗成本魏灵玲等，农业工程科学，2007，第23卷，第11期）。（且红光下试管苗生长旺盛，蓝光下促进结薯，结束数普遍增加（常宏等，应用生态学报，2009，第20卷，第8期）。所以，红蓝光配比LED灯是人工光植物工厂的一种高效替代光源。本发明使用了红蓝光LED灯作为光源，并且根据试管薯整个生长周期的特点，调节红蓝光的配比，前期壮苗期红蓝光比为6:4，后期结薯期红蓝光比为4:6，有效提高了试管薯的结薯率和有效薯率。
发明内容
本发明的目的是建立一种新的、简化的、高效的马铃薯试管薯生产工艺，加快马铃薯试管薯繁殖，缩短生产周期，提高生产效率，降低生产成本。
本发明的技术方案如下：本发明的马铃薯试管薯生产工艺如下：
步骤1）、基础苗的培养：配制MS固体培养基，每盒分装35ml，调节pH为5.8；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒试管苗单茎段25段，在光强为2500-3500lux的红蓝光LED灯下每天光照10-16小时，红蓝光比为6:4，培养4-6周，转接到结薯培养基上；
步骤2）、试管薯的培养：配制MS液体培养基，蔗糖添加4-6%，向其中添加营养缓释添加剂2g/L，每盒分装35ml，调节pH为5.8；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒试管苗单茎段25段，在光强为2500-3500lux的红蓝光LED灯下每天光照8-10小时，共培养8-10周，整个过程的前3周红蓝光比调节到6:4，后3周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养；
步骤3）、收薯：待到试管薯成熟时，开始收获。
进一步的，所述的营养缓释添加剂的组分及重量比如下：活性炭：腐植酸：凹凸棒土=5:2:5。
进一步的，所述的营养缓释添加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）、将活性炭、腐植酸和凹凸棒土按照所述重量比混合均匀；
步骤2）、配制100倍的MS液体培养基溶液；
步骤3）、将步骤1）中混合物放入步骤2）得到的MS液体培养基溶液中充分浸透，煮沸30min后，滤出液体烘干备用。
本发明利用MS液体培基添加营养缓释添加剂，植入马铃薯茎段后一次性成苗出试管薯，省却了成苗后的移栽培养步骤或添加诱导培养基步骤，解决了试管薯后期营养不足的问题。根据品种结薯对短日照的敏感性进行光照时间调节，来达到不同品种试管薯的诱导，不添加任何生长物质。所述的马铃薯茎段植入在液体组织培养基中成苗，待苗长成后直接进入暗管培养，诱导出薯。
本发明利用活性炭、腐植酸和凹凸棒土对MS培养基各营养成分的综合吸附效果，达到各营养成分缓慢释放的目的。
本发明采用红蓝光配比LED灯，具有体积小、寿命长、使用直流电、低发热量等优点，大大提高了植物的有效光照，并且根据试管薯各生长阶段的特点调节红蓝光配比，有效提高了试管薯的结薯率和有效薯率。
具体实施方式
首先总体上介绍下本发明实施例的马铃薯试管薯生产工艺思路：
步骤1）、基础苗的培养：配制MS固体培养基，每盒分装35ml，调节pH为5.8；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒试管苗单茎段25段，在光强为2500-3500lux的红蓝光LED灯下每天光照10-16小时，红蓝光比为6:4，培养4-6周，转接到结薯培养基上；
步骤2）、试管薯的培养：配制MS液体培养基，蔗糖添加4-6%，向其中添加营养缓释添加剂2g/L，每盒分装35ml，调节pH为5.8；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒试管苗单茎段25段，在光强为2500-3500lux的红蓝光LED灯下每天光照8-10小时，共培养8-10周，整个过程的前3周红蓝光比调节到6:4，后3周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养；
步骤3）、收薯：待到试管薯成熟时，开始收获。
进一步的，所述的营养缓释添加剂的组分及重量比如下：活性炭：腐植酸：凹凸棒土=5:2:5。
进一步的，所述的营养缓释添加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）、将活性炭、腐植酸和凹凸棒土按照所述重量比混合均匀；
步骤2）、配制100倍的MS液体培养基溶液；
步骤3）、将步骤1）中混合物放入步骤2）得到的MS液体培养基溶液中充分浸透，煮沸30min后，滤出液体烘干备用。
以下例举几个实施例进一步说明本发明具体实施方式。
实施例1 ：马铃薯试管薯培养基设计：配制改良的MS培养基，添加蔗糖4%（40g/L）向其中添加营养缓释添加剂2g/L，配制成液体培养基，调节pH为5.8，每盒分装35ml；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒接种马铃薯试管苗（品种为费乌瑞它）单茎段25段，在光强为2500lux的红蓝光LED灯下每天光照8小时，共培养8周，整个过程的前3周红蓝光比调节到6:4，后3周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养。收薯统计产量为，每1000个组织培养盒累计收获试管薯37900。
实施例2： 马铃薯试管薯培养基设计：配制改良的MS培养基，添加蔗糖5%（50g/L）向其中添加营养缓释添加剂2g/L，配制成液体培养基，调节pH为5.8，每盒分装35ml；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒接种马铃薯试管苗（品种为中3）单茎段25段，在光强为3000lux的红蓝光LED灯下每天光照8小时，共培养9周，整个过程的前3周红蓝光比调节到6:4，后3周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养。收薯统计产量为，每1000个组织培养盒累计收获试管薯35100。
实施例3：马铃薯试管薯培养基设计：配制改良的MS培养基，添加蔗糖6%（60g/L）向其中添加营养缓释添加剂2g/L，配制成液体培养基，调节pH为5.8，每盒分装35ml；在121℃下高压灭菌20分钟备用，每盒接种马铃薯试管苗（品种为中5）单茎段25段，在光强为3500lux的红蓝光LED灯下每天光照8小时，共培养10周，整个过程的前3周红蓝光比调节到6:4，后3周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养。收薯统计产量为，每1000个组织培养盒累计收获试管薯36500。
该项技术实施后，如表1，添加缓释营养添加剂和使用红蓝光LED等分别能提高试管薯的产量和质量，添加缓释营养添加剂和使用红蓝光LED灯处理效果最好。 本发明使各品种试管薯产量分别提高：费乌瑞它，产量提高51.72%，大于90mg薯比例为38.52%，年产量为189500粒/m2；中3，产量提高38.51%，大于90mg薯比例为42.25%，年产量为165800粒/m2，中5，产量提高37.48%，大于90mg薯比例为55.64%，年产量为162500粒/m2。
表1 添加营养缓释剂和使用红蓝光LED灯对马铃薯试管薯的生产效率的影响
上表中的字母表示如下：TB— 添加营养缓释添加剂和采用白色LED灯；TH— 添加营养缓释添加剂和采用红蓝光LED灯；WB— 未添加营养缓释添加剂和采用白色LED灯；WH— 未添加营养缓释添加剂和采用红蓝光LED灯。
Claims (1)
1.一种马铃薯试管薯生产工艺，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤1）、基础苗的培养：配制MS 固体培养基，每盒分装35ml，调节pH 为5.8 ；在121℃下高压灭菌20 分钟备用，每盒试管苗单茎段25 段，在光强为2500-3500lux 的红蓝光LED灯下每天光照10-16 小时，红蓝光比为6:4，培养4-6 周，转接到结薯培养基上；
步骤2）、试管薯的培养：配制MS 液体培养基，蔗糖添加4-6%，向其中添加营养缓释添加剂2g/L，每盒分装35ml，调节pH 为5.8 ；在121℃下高压灭菌20 分钟备用，每盒试管苗单茎段25 段，在光强为2500-3500lux 的红蓝光LED 灯下每天光照8-10 小时，共培养8-10 周，整个过程的前3 周红蓝光比调节到6:4，后3 周红蓝光比调节到4:6，其它时间黑暗培养；
步骤3）、收薯：待到试管薯成熟时，开始收获；
所述的营养缓释添加剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤A）、将活性炭、腐植酸和凹凸棒土按照活性炭：腐植酸：凹凸棒土=5:2:5的重量比混合均匀；
步骤B）、配制100 倍的MS 液体培养基溶液；
步骤C）、将步骤A）中混合物放入步骤B）得到的MS 液体培养基溶液中充分浸透，煮沸30min 后，滤出液体烘干备用。
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