CN107517740A - 生产马铃薯脱毒种薯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业生产技术领域，具体而言，本发明涉及一种通过将马铃薯嫁接至其他茄科植物上来生产马铃薯脱毒种薯的方法。
Description
技术领域
本发明涉及农业技术领域，具体而言，本发明涉及一种通过将马铃薯(Solanumtuberosum)嫁接至其他茄科(Solanaceae)植物上来生产马铃薯种薯，特别是脱毒种薯的方法。
背景技术
中国作为世界马铃薯种植面积最大的国家，马铃薯单产却只有荷兰等先进国家的约三分之一，主要原因是病毒造成的减产。中国大部分马铃薯产区蚜虫等虫害发生严重，由其引起的马铃薯病毒病只能通过选用无毒的马铃薯种薯解决。
目前广泛使用的马铃薯脱毒方法是通过马铃薯茎尖培养获得基础苗，再继代得到大量无毒组培苗并用其生产微型种薯。组织培养技术对设备、耗材和人工等的投入极大，对人员操作水平要求很高且操作出现失误的概率大，这就造成了利用马铃薯组培苗生产种薯的高成本。
此外，现有的马铃薯组培苗微型种薯生产主要是在严格控制病虫害的网室中进行的。受多种条件制约，网室微型种薯的单产一直处于较低的水平，平均单个组培苗只能收获不足两个种薯。
为了提高组培苗微型薯的单产，近年来开发了雾培技术用于微型薯生产，其单株组培苗科结薯50粒以上。但是设备投入高昂、雾培微型薯易腐烂等问题制约了这项技术的发展。
以上这些造成了市场上马铃薯脱毒种薯的高价格，因此本领域迫切需要一种低成本的高效马铃薯脱毒种薯生产技术。
发明概述
本发明提供了一种生产马铃薯种薯的方法，所述方法包括：
a)将马铃薯植物的接穗嫁接至除马铃薯外的茄科植物的砧木上以获得嫁接植物；
b)生长所述嫁接植物；
c)向所述嫁接植物的基部施加植物激素和/或对所述基部进行暗处理，由此诱导匍匐茎和气生薯的形成；和
d)收获步骤c)中形成的气生薯。
通过本发明的方法获得的马铃薯种薯不含马铃薯病毒。
附图说明
图1.示出了嫁接在番茄砧木上的马铃薯接穗所形成的匍匐茎及其上所结的微型薯。
发明详述
现有技术中存在利用番茄接穗嫁接马铃薯砧木，实现地下结薯，地上结番茄的成功实例。然而，在本发明中，发明人令人惊奇地发现，使用马铃薯接穗嫁接其他无块茎茄科植物砧木，在黑暗和激素诱导之后，可以在地上部形成大量匍匐茎，并且在匍匐茎上可以结出大量的气生薯。由此方法产生的气生薯不含病毒，是优良的脱毒种薯。
因此，本发明提供了一种生产马铃薯种薯的方法，所述方法包括：
a)将马铃薯植物的接穗嫁接至除马铃薯外的茄科植物的砧木上以获得嫁接植物；
b)生长所述嫁接植物；
c)向所述嫁接植物基部施加植物激素和/或对所述基部进行暗处理，由此诱导匍匐茎和气生薯的形成；和
d)收获步骤c)中形成的气生薯。
如本文所用，术语“砧木”是指在植物嫁接时承受接穗的植株，其可以是整株植物，也可以是植物的根段或枝段，能够固定、支撑接穗，并与接穗愈合后形成能够生长发育的嫁接植物。如本文所用，术语“接穗”是指在植物嫁接操作中，用来嫁接到砧木上的芽、枝等组织。在本发明的方法中，任何带有一个节或顶芽的马铃薯茎段都可以作为接穗使用。
在本发明的方法中，用作砧木的植物可以是除马铃薯外的各种茄科植物，例如番茄(Lycopersicon esculentum)、茄子(Solanum melongena)或刺茄(Solanum touvum)等。优选具有抗病性强、根系发达、无限生长的特点的砧木植物。在一些具体实施方案中，本发明的砧木植物是商品番茄杂交种中杂9号。在另一些具体实施方案中，本发明的砧木植物是番茄砧木品种果砧1号。在另一些具体实施方案中，本发明的砧木植物是茄子砧木品种托鲁巴姆。
在本发明的方法中，用作接穗的植物可以是任意品种的马铃薯植物，例如，费乌瑞它、夏波蒂、克新1号、早大白、中薯8号、晋薯7号、冀张薯12号、大西洋等品种。
在本发明的方法中，步骤a)中的所述嫁接可以通过本领域已知的各种方法进行，例如劈接法或切接法。优选地，嫁接在砧木有三片真叶且茎基部直径达到大约5毫米时进行。在本领域，茄科作物嫁接技术(例如用于育种和抗病性鉴定)已经相当成熟。
在本发明的方法中，步骤a)中的砧木和/或步骤b)中的嫁接植物生长在土壤中。本发明的方法无需组织培养，无需严格的植物生长条件，这在生产上非常有利。
在本发明的方法的一些实施方式中，步骤c)中所述嫁接植物的基部对应所述嫁接植物株高的大约2/3。在另一些实施方式中，所述基部为嫁接植物株高的大约1/2。在另一些实施方式中，所述基部为嫁接植物株高的大约1/3。
在本发明的方法的一些实施方式中，步骤c)中的植物激素通过喷雾法施加。在本发明的方法的一些实施方式中，步骤c)中所施加的植物激素为赤霉素，例如GA1、GA4、GA9、GA20或GA3，优选GA3。在另一些实施方式中，步骤c)中所施加的植物激素为生长素，例如萘乙酸、2,4-D、苯乙酸、吲哚乙酸或吲哚丁酸，优选吲哚乙酸。在另一些实施方式中，步骤c)中所施加的植物激素为赤霉素和生长素，例如GA3和吲哚乙酸。
在本发明的方法中，赤霉素可以大约1ppm-10ppm的浓度施用，例如以大约1ppm、大约2ppm、大约3ppm、大约4ppm、大约5ppm、大约6ppm、大约7ppm、大约8ppm、大约9ppm、大约10ppm的浓度施用。
在本发明的方法中，生长素可以大约1ppm-大约10ppm的浓度施用，例如以大约1ppm、大约2ppm、大约3ppm、大约4ppm、大约5ppm、大约6ppm、大约7ppm、大约8ppm、大约9ppm、大约10ppm的浓度施用。
在本发明的方法的一些优选实施方式中，步骤c)中在施加激素前将所述嫁接植物基部的叶片去除。一般而言，匍匐茎或气生薯将在植物的节上出现，气生薯也可以在匍匐茎上形成。
在本发明的方法中，步骤d)中可以连续收获所形成的气生薯，条件是所述气生薯达到指定大小且在指定时间内收获。在本发明的方法的一些实施方式中，步骤d)中收获直径大于或等于2厘米的气生薯。在另一些实施方式中，步骤d)中收获直径大于或等于4厘米的气生薯。在本发明的一些优选的实施方式中，气生薯在形成后的5、6、7、8、9、10天内进行收获。
在本发明的方法中，所收获的气生薯不含马铃薯病毒，例如马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯卷叶病毒(PLRV)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯A病毒(PVA)等等。在生产中，马铃薯病毒主要来自种薯和野生寄主上，带毒种薯为最主要的初侵染源。带病毒种薯长出的植株一般都患有马铃薯病毒病。因此，脱毒种薯在生产中非常重要。在植株生长期间，病毒通过昆虫(蚜虫)或汁液等传播。
不受任何理论限制，推测气生薯是由匍匐茎茎尖发育来的，其在暗处理和激素作用下生长速率高，细胞分化快，通过控制收获时间和收获种薯大小可以有效地避免病毒侵染，实现与茎尖脱毒同样的效果。因此，本发明提供的实际上是一种生产马铃薯脱毒种薯的方法。
本发明的方法操作简单，对砧木和接穗没有特别的要求；对嫁接植物的生长条件要求不严格，即使在蚜虫泛滥时也能实现种薯的脱毒；单株结薯率高，可达大约50个/株。本发明的方法可以用于以低成本高效地生产马铃薯脱毒种薯。
另外，本发明的生产马铃薯种薯的方法还可以应用于马铃薯杂交育种中。马铃薯的常规育种流程是在无性系之间进行有性杂交，然后在有性杂交的后代中进行优良单株选育。马铃薯基因组高度杂合，有性杂交后代的性状会出现分离严重，因此最初选出的单株需要通过连续多代的块茎无性繁殖才能达到品种推广所需的用种量，使得马铃薯的育种周期因此可长达10年以上。利用本发明的生产马铃薯种薯的方法可以采用初代候选单株植物的接穗通过嫁接并诱导地上结薯的方法在短时间内扩繁优良品系，从而大大缩短马铃薯育种周期。
因此，本发明还提供一种马铃薯杂交育种方法，所述方法包括：
a)提供第一马铃薯亲本植物和第二马铃薯亲本植物；
b)使所述第一马铃薯亲本植物和第二马铃薯亲本植物杂交以获得杂交种子；
c)使步骤b)中所获得的杂交种子生长成杂交植物，从中鉴定出具有感兴趣的性状的候选植物；
d)将所述候选植物的接穗嫁接至除马铃薯外的茄科植物的砧木上以获得嫁接植物；
e)生长所述嫁接植物；
f)向所述嫁接植物基部施加植物激素和/或对所述基部进行暗处理，由此诱导匍匐茎和气生薯的形成；和
g)收获步骤f)中形成的气生薯。
实施例
一般方法
1)嫁接
用作砧木的茄科作物可以是番茄，茄子或刺茄等。其中尤以抗病性强，根系发达，无限生长型的砧木为好。嫁接在砧木有三片真叶且茎基部直径达到大约5毫米时进行。首先将砧木两叶以上的部分去除，通过劈接法或切接法将有两叶的马铃薯接穗固定在砧木上。嫁接苗在10天后定植于土壤中。
2)嫁接植物的生长
嫁接植物在成活后需要搭架固定。嫁接植物生长期保证充足的水肥供应和光照，温度需控制在最高不超过30摄氏度。
3)匍匐茎、气生微型薯诱导
嫁接植物生长至大约80厘米后，将基部大约50厘米的叶片去掉，并在去掉叶片的部位喷施赤霉素和/或生长素类激素。之后将茎基部作避光处理。
4)微型薯收获
暗处理后大约10天，匍匐茎开始生长，之后大约10天匍匐茎顶端开始膨大出现气生微型薯。待气生微型薯直径达到2厘米后即可采收。所收获的微型薯的生长时间需要严格控制在大约10天以内。
实施例1
砧木采用商品番茄杂交种中杂9号，先于接穗20天播种。接穗材料来自费乌瑞它的二级种薯所生苗。
嫁接植株120棵，成活116棵。嫁接植物定植于花盆中。嫁接后第30天进行匍匐茎诱导。共进行两个处理，处理A使用赤霉素3ppm喷施，处理B为赤霉素3ppm+吲哚乙酸1ppm，喷施后将植物下部用黑塑料布包裹。同时设置不加激素处理的对照组。
诱导处理后4周起开始收获微型种薯，种薯平均大小为直径2厘米，平均重6.5克。种薯连续收获10周，后期因高温试验被迫中止。每批种薯生长时间控制在10天之内。累计产量为，处理A平均单株结薯量为37个，处理B为56个，未经激素处理的对照为18个。
因为未采用严格的种植条件，温室中存在粉虱和蚜虫，嫁接植物后期均表现出明显的黄化叶和卷叶症状，显示嫁接植物受到马铃薯病毒感染。但出乎意料的是，抽样150个微型薯做病毒检测，无论ELISA和RT-PCR结果均显示无病毒感染(PVX、PVY、PLRV、PVS、PVA)。可见，本发明的方法可以实现脱毒的效果。
随机取110个种薯，在收获后3个月进行种植，发芽106株，且后代表现出费乌瑞它的典型品种特征，无明显病毒症状，结薯正常。
实施例2
砧木采用专用番茄砧木品种果砧1号和专用茄子砧木托鲁巴姆。接穗品种为夏波蒂材料，来自商品薯切块发芽。
嫁接方式为切接，成活率为番茄砧木30/30，茄子砧木22/30。
嫁接苗定植于日光温室土地中。嫁接苗定植后30天进行匍匐茎/微型薯诱导处理，激素处理浓度为赤霉素10ppm+生根粉(主要成分为吲哚丁酸)1ppm。后进行遮黑处理。
嫁接植物后期植株叶片呈马铃薯病毒PVY、PLRV阳性且表现出相应症状。
因品种特征，收获指标改为长度4厘米，平均单重8克。产量为番茄砧木67个/株，茄子砧木32个/株。所收获马铃薯做混合病毒(PVX、PVY、PLRV、PVS、PVA)ELISA检测呈阴性。
Claims (13)
1.一种生产马铃薯(Solanum tuberosum)种薯的方法，所述方法包括：
a)将马铃薯植物的接穗嫁接至除马铃薯外的茄科(Solanaceae)植物的砧木上以获得嫁接植物；
b)生长所述嫁接植物；
c)向所述嫁接植物的基部施加植物激素和/或对所述基部进行暗处理，由此诱导匍匐茎和气生薯的形成；和
d)收获步骤c)中形成的气生薯。
2.权利要求1的方法，其中所述马铃薯植物选自以下品种：费乌瑞它、夏波蒂、克新1号、早大白、中薯8号、晋薯7号、冀张薯12号和大西洋。
3.权利要求1或2的方法，其中所述除马铃薯外的茄科植物为番茄(Lycopersiconesculentum)、茄子(Solanum melongena)或刺茄(Solanum touvum)。
4.权利要求1-3中任一项的方法，步骤a)中的所述嫁接通过劈接法或切接法进行。
5.权利要求1-4中任一项的方法，步骤c)中所述嫁接植物的基部对应所述嫁接植物株高的大约2/3，大约1/2或大约1/3。
6.权利要求1-5中任一项的方法，步骤c)中所施加的植物激素为赤霉素和/或生长素，所述赤霉素例如GA1、GA4、GA9、GA20或GA3，所述生长素例如萘乙酸、2,4-D、苯乙酸、吲哚乙酸或吲哚丁酸。
7.权利要求6的方法，其中所述赤霉素以大约1ppm-10ppm，例如大约1ppm、大约2ppm、大约3ppm、大约4ppm、大约5ppm、大约6ppm、大约7ppm、大约8ppm、大约9ppm、大约10ppm的浓度施用。
8.权利要求6的方法，其中所述生长素以大约1ppm-10ppm，例如大约1ppm、大约2ppm、大约3ppm、大约4ppm、大约5ppm、大约6ppm、大约7ppm、大约8ppm、大约9ppm、大约10ppm的浓度施用。
9.权利要求1-8中任一项的方法，其中步骤c)中在施加激素前将所述嫁接植物的基部的叶片去除。
10.权利要求1-9中任一项的方法，其中在步骤d)中收获直径大于或等于2厘米，例如直径大于或等于4厘米的气生薯。
11.权利要求1-10中任一项的方法，其中步骤d)中在气生薯形成后的5-10天内收获所述气生薯。
12.权利要求1-11中任一项的方法，其中所收获的气生薯不含马铃薯病毒，例如马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯卷叶病毒(PLRV)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯A病毒(PVA)。
13.本发明还提供一种马铃薯杂交育种方法，所述方法包括：
a)提供第一马铃薯亲本植物和第二马铃薯亲本植物；
b)使所述第一马铃薯亲本植物和第二马铃薯亲本植物杂交以获得杂交种子；
c)使步骤b)中所获得的杂交种子生长成杂交植物，从中鉴定出具有感兴趣的性状的候选植物；
d)将所述候选植物的接穗嫁接至除马铃薯外的茄科植物的砧木上以获得嫁接植物；
e)生长所述嫁接植物；
f)向所述嫁接植物基部施加植物激素和/或对所述基部进行暗处理，由此诱导匍匐茎和气生薯的形成；和
g)收获步骤f)中形成的气生薯。
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