CN109892219A

CN109892219A - 甘薯脱毒苗在led光下进行水培高效继代繁育的育苗方法

Info

Publication number: CN109892219A
Application number: CN201910212573.3A
Authority: CN
Inventors: 杨珀; 孙璇; 郑建锋; 贺秋仙
Original assignee: BEIJING SHENGYANGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SHENGYANGGU SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-06-18

Abstract

本发明公开了一种甘薯脱毒苗在LED光下进行高效继代繁育的水培育苗方法。所述育苗方法包括如下步骤：(1)取自甘薯组培脱毒苗的单茎节经水培生根培育得到甘薯脱毒幼苗；(2)于人工光环境下，甘薯脱毒幼苗经水培繁育后得到水培甘薯脱毒继代苗；(3)取水培甘薯脱毒继代苗的单茎节依次重复步骤(1)和步骤(2)，实现对甘薯脱毒幼苗的若干次继代繁育；(4)取经步骤(3)得到的水培甘薯脱毒继代苗的单茎节重复步骤(1)得到的甘薯脱毒幼苗，经水培成苗培育即得甘薯脱毒原种苗。本发明基于人工光可控环境提供的水培育苗方法，可以为甘薯脱毒继代苗的生长发育提供适宜的光、温、水、气、肥等主要环境条件，并可在任何时候、任何地点实现甘薯脱毒原种苗的周年计划性稳定生产。

Description

甘薯脱毒苗在LED光下进行水培高效继代繁育的育苗方法

技术领域

本发明涉及一种甘薯脱毒苗的育苗方法，具体涉及甘薯脱毒苗在LED光下进行水培高效继代繁育的育苗方法，属于植物繁育技术领域。

背景技术

甘薯(Dioscorea esculenta L.)是以利用块根和匍匐茎进行无性繁殖为主的植物，在繁育过程中易发生变异，且易受病毒和病害的侵染，从而影响后期栽培的产量和品质。我国甘薯育苗技术目前存在一些缺陷：一是采取自留种育苗的传统甘薯育苗生产方式的生产效率低、品种退化严重；二是利用甘薯脱毒组培苗依次繁育原原种、原种、种薯的繁育方式存在周期长、种苗繁育效率低、较难彻底防控病毒与病害侵染的问题；三是即使甘薯种植户购买专业育苗户的甘薯脱毒秧苗，也存在缓苗时间长、成活率低、秧苗供应时间与种植时间不匹配等问题。为了解决甘薯种苗生产中存在的上述问题，甘薯水培育苗应运而生，并已有相关报道。相对于大棚基质直插育苗，甘薯水培育苗移栽后的成活率高、繁育效率高、育苗周期短、杜绝土传病害等技术优势已经得到证实。但是，目前的甘薯水培育苗方法多采用两茎节或多茎节扦插，种苗繁育效率还有待提高，育苗过程中常受到自然光和温度等不利环境影响，大多数方法只能在适宜季节生产甘薯脱毒苗。因此，现有的甘薯育苗方法受环境条件的限制较大，育苗周期较长、生产效率偏低、种苗品质差，不适用于甘薯脱毒原种苗繁育的标准化、规模化和工厂化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种甘薯脱毒苗在LED光下进行水培高效继代繁育的育苗方法，本发明育苗方法能够提高甘薯脱毒苗的繁育效率和种苗品质，有效降低育苗劳动强度、隔离病害污染源，从而为甘薯脱毒原种苗的标准化、规模化和工厂化生产提供技术支撑。

本发明所提供的甘薯脱毒原种苗的育苗方法，包括如下步骤：

(1)取自甘薯组培脱毒苗的单茎节经水培生根培育后得到甘薯脱毒幼苗；

(2)于人工光环境下，所述甘薯脱毒幼苗经水培培育后得到水培甘薯脱毒继代苗；

(3)取所述水培甘薯脱毒继代苗的单茎节依次重复步骤(1)和步骤(2)，实现对所述甘薯脱毒幼苗的若干次继代繁育；

(4)取经步骤(3)得到的水培甘薯脱毒继代苗的单茎节重复步骤(1)得到的甘薯脱毒幼苗，经水培成苗培育即得到甘薯脱毒原种苗。

上述的育苗方法中，所述单茎节具有一片展开叶且叶腋以下长度为1.0～2.0cm，作为外植体。

上述的育苗方法中，步骤(1)中，所述水培生根培育的时间为2～3天；

所述水培生根培育的条件如下：

第一天为暗期，之后为光照强度为20～100μmol/m²/s的弱光环境，可由LED光源提供；

温度为20～25℃，相对湿度为70～80％。

所述水培生根培育可在净化水中进行。

上述的育苗方法中，步骤(2)中，所述人工光为LED光源；

所述LED光源的波长为300～800nm，所述LED光源的红色光与蓝色光的比率为0.5～4.0，具体可为0.9～2.2、0.9～1.2或1.2～2.2，能满足甘薯组培脱毒苗正常生长发育所需的光照环境。

所述LED光源的红色光与蓝色光的比率即红蓝光配比，指的是波长为600～699nm的红色光与波长为400～499nm的蓝色光的光量子通量的比值；

具体地，本发明中，所述LED光源可以为全部由白色LED灯珠组成的光源，如全部由6000K白色LED灯珠组成的红蓝光配比为0.9的LED(W-LED-0.9)光源；所述LED光源还可以为白色LED灯珠和红色LED灯珠组成的光源，如由6000K白色LED灯珠和660nm红色LED灯珠配比为5/1组成的红蓝光配比为1.2的LED(WR-LED-1.2)光源或由6000K白色LED灯珠和660nm红色LED灯珠配比为5/3组成的红蓝光配比为2.2的LED(WR-LED-2.2)光源。

上述的育苗方法中，步骤(2)中，所述LED光源的光照强度可为150～350μmol/m²/s，优选为150～200μmol/m²/s或200μmol/m²/s，光照周期为10～20h/d，优选为16h/d。

上述的育苗方法中，步骤(2)中，所述水培培育的时间为3～4周，即能得到具有8～12片功能叶且根系健壮的水培甘薯脱毒继代苗。

上述的育苗方法中，步骤(3)中，进行5～8次继代繁育，即可以获得大量的甘薯脱毒继代苗。

上述的育苗方法中，步骤(4)中，所述水培成苗培育在所述LED光源的环境下进行；

所述LED光源的光照强度为150～350μmol/m²/s，优选为150～200μmol/m²/s或200μmol/m²/s；光照周期为10～20h/d；

所述水培成苗培育的时间为2～3周，即可形成具有4～6片功能叶且根系健壮的水培甘薯脱毒苗，可作为甘薯脱毒原种苗出苗；

所述水培成苗培育的条件如下：

温度为20～25℃，相对湿度为65～70％。

上述的育苗方法中，步骤(2)中所述水培过程和步骤(4)中所述水培成苗过程的营养液均可采用本领域常规的营养液配方，如日本园试配方。

本发明在人工光可控环境下以水培扦插方式培育甘薯脱毒苗，可以有效地切断病原传播途径，实现甘薯优质种苗的高效清洁繁育。

本发明以脱毒甘薯单茎节为外植体在人工光可控环境下进行多次继代繁育，在短时间内获得大量的脱毒甘薯幼苗，有效地提高了甘薯脱毒苗的繁育效率，操作简单，能显著地降低育苗劳动强度。

本发明利用LED光源为甘薯脱毒苗的生根培育、继代繁育和成苗培育提供适宜的光照环境，可以有效地调控其在各阶段的生长速度，有利于甘薯脱毒原种苗的标准化、规模化和工厂化生产。

本发明基于人工光可控环境提供的甘薯脱毒苗在LED光下进行高效继代繁育的水培育苗方法，可以为甘薯脱毒继代苗的生长发育提供适宜的光、温、水、气、肥等主要环境条件，并可在任何时候、任何地点实现甘薯脱毒原种苗的周年计划性稳定生产。

附图说明

图1为本发明甘薯脱毒苗水培高效继代繁育的流程图。

图2为水培甘薯脱毒继代苗LED光环境下的生长过程。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

选用大小均匀一致，有1片展开叶的品种为红花的水培甘薯脱毒继代苗的单茎节(叶腋以下长度约为1.0～2.0cm)扦插于浸润海绵块中，第一天为暗期，然后在LED光环境下(光照强度为20μmol/m²/s，光照周期为16h/d)采用净化水进行水培生根诱导，温度为20～25℃，相对湿度为70～80％，3天后采用日本园试配方营养液进行水培繁育，得到水培甘薯脱毒继代苗。其中，日本园试配方营养液配置时使用去离子水，其主要组成为硝酸钾(KNO₃)：808mg/L、硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)：944mg/L、磷酸二氢铵(NH₄H₂PO₄)：152mg/L、硫酸镁(MgSO₄)：492mg/L、螯合铁(Na₂Fe₇-EDTA)：22.55mg/L、硼酸(H₃BO₃)：2.86mg/L、硫酸锰(MnSO₄·4H₂O)：1.54mg/L、硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)：0.22mg/L、硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)：0.08mg/L、钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)：0.02mg/L。营养液配置后的工作液EC值需调至2.2～2.5mS/cm，pH值调至6.0～6.5。

在3种LED光源下分别对甘薯脱毒幼苗进行水培繁育，LED光源分别为W-LED-0.9、WR-LED-2.2和WR-LED-2.2。光照强度(Photosynthetic Photon Flux Density,PPDF)分别设置为150μmol/m²/s、200μmol/m²/s、250μmol/m²/s、300μmol/m²/s和350μmol/m²/s，光照周期为16h/d，二氧化碳浓度在明期为800±50μmol/mol，暗期不控制，每个处理下扦插48个单茎节。

扦插当天，从每个处理中各随机抽取6株植物进行标记，每两天记录一次叶片生长情况，试验重复两次，得到水培甘薯脱毒继代苗在LED光环境下的生长过程，如图2所示。

由图2可以看出，LED光环境下的甘薯水培脱毒继代苗的生长过程：随着育苗天数的增加，水培甘薯脱毒继代苗的新增叶片数呈现出二次项增加趋势，在第18天得到新增叶片数为4～6片的水培甘薯脱毒苗，在第25天得到新增叶片数为8～10片的水培甘薯脱毒继代苗或水培甘薯脱毒原种苗。

根据LED光环境下水培甘薯脱毒苗的生长过程模拟，可以建立在LED光环境下进行水培甘薯脱毒苗的育苗生产预测模型。若初始甘薯脱毒苗的原原种数量为a株，且每株甘薯脱毒原原种至少具有10片叶可以用来单茎节扦插，则在甘薯脱毒苗水培继代繁育第一代的第25天可以收获甘薯脱毒继代苗10a株，在甘薯脱毒苗水培继代繁育第二代的第25天可以收获甘薯脱毒继代苗100a株，在甘薯脱毒苗水培继代繁育第三代的第25天可以收获甘薯脱毒继代苗1000a株，以此类推。在甘薯脱毒苗水培继代繁育完成后将甘薯脱毒继代苗作为原种苗的外植体进行甘薯育苗，在扦插后第18天可以收获甘薯脱毒原种苗。若每株甘薯脱毒继代苗的栽培面积为b m²，则在甘薯脱毒苗水培继代繁育的第一代所需的栽培面积为10abm²，在甘薯脱毒苗水培继代繁育的第二代所需的栽培面积为100ab m²，在甘薯脱毒苗水培继代繁育的第二代所需的栽培面积为1000ab m²，以此类推。

假设在2019年的4月15日需要10万株甘薯脱毒原种苗为客户提供，已知初始甘薯脱毒苗原原种数量为100株，每株甘薯脱毒继代苗的栽培面积为85cm²。应用上述育苗生产预测模型可知需要提前68天进行繁育，其中第1天至第50天为甘薯脱毒苗的水培继代繁育过程，共繁育两代，第51天至第68天为甘薯脱毒原种苗的育苗过程。第1天至第25天的育苗面积为8.5m²，第26天至第50天的育苗面积为85m²，第51天至第68天的育苗面积为850m²。即，为达到在2019年的4月15日采收10万株甘薯脱毒原种苗的生产目标，在初始甘薯脱毒苗原原种数量为100株的基础上，至少需要在2019年2月7日开始继代繁育。

实施例2、

甘薯品种、扦插方法、环境条件与指标测量方法同实施例1。采用红蓝配比为0.9的白色LED光源调控光照强度为150μmol/m²/s、200μmol/m²/s、250μmol/m²/s、300μmol/m²/s、及350μmol/m²/s，光照周期为16h/d，每个处理下扦插48个单茎节。

扦插当天，从每个处理中各随机抽取6株植物做标记，测量其株高、叶片数、鲜重，并根据干物率计算相应干重。扦插后第25天，从每个处理中选取做标记的6株，测量其株高、叶片数、叶面积、总鲜重及总干重等指标。

表1 光照强度对甘薯脱毒继代苗生长发育的影响

注：同列中不同字母代表有显著性差异，相同字母表示无显著性差异(P＝0.05)。

由表1可以看出，不同光照强度下的甘薯脱毒继代苗的成苗效果：在150～300μmol/m²/s光照强度下，随着光照强度的增加，甘薯脱毒继代苗的株高增长量、新增叶片数、叶面积、总鲜重增长量及总干重增长量呈现出先增加后减少的趋势，其中，新增叶片数、叶面积、总鲜重增长量和总干重增长量在光照强度为200μmol/m²/s时达到最大，但新增叶片数和鲜重增长量与在光照强度为150μmol/m²/s的无显著性差异。株高增长量在光照强度为250μmol/m²/s时达到最大，但与在150μmol/m²/s和200μmol/m²/s的光照强度下无显著性差异。因此，在150～350μmol/m²/s光照强度范围内优选为150～200μmol/m²/s作为甘薯脱毒继代苗的适宜光照强度。在本实施例中，水培后第25天的甘薯脱毒继代苗的新增叶片数为10片，即通过这种方式，每个单茎节可以在25天培育后得到10个新的单茎节用来再次繁育，繁育效率高、在繁育过程中不易受到病毒病、真菌性或细菌性病害的侵染。这是由于密闭式人工可控环境可以有效地隔离病害污染源，达到高效水培甘薯脱毒继代苗的目的。

实施例3、

甘薯品种、扦插方法、环境条件与指标测量方法同实施例1。在W-LED-0.9、WR-LED-2.2和WR-LED-2.2的3种LED光源下调控光照强度为200μmol/m²s、光照周期为16h/d进行甘薯脱毒原种苗的繁育。

表2 LED光质对甘薯脱毒原种苗生长发育的影响

由表2可以看出，3种LED光源下的甘薯脱毒原种苗的生长发育效果：在三种LED光源下培育的甘薯脱毒原种苗的移栽成活率均达到100％，以白色LED为主的三种LED光源均能满足甘薯脱毒原种苗生长发育的光环境需求。

在三种LED光源下，甘薯脱毒原种苗的株高增长量、叶面积、总鲜重增长量及总干重增长量均无显著性差异，但是在WR-LED-0.9下生长的新增叶片数最高，在WR-LED-2.2下生长的新增叶片数高于在WR-LED-1.2下的。上述结果表明：在适宜的环境范围内，随着在白色光中添加的红光增多，更有利于提高甘薯脱毒苗的繁育效率。在三种LED光源下水培外植体25天后，甘薯脱毒原种苗的新增叶片数在8～10之间，即通过水培方式将单茎节作为外植体可以经25天育后得到8～10个新的单茎节用来栽培用苗的再次繁育。本发明方法的水培甘薯脱毒苗的繁殖效率高，在繁育过程中不会受到土传病害的侵染，在人工光可控环境容易隔离病毒病、真菌性和细菌性病害的感染源，达到水培高效繁育甘薯脱毒原种苗的目的。

实施例4、

选用2个品种的甘薯水培脱毒苗在北京小汤山国家农业科技示范园进行水培育苗与对照秧苗的后期栽培试验。试验于2018年5月22日到2018年10月17日进行，全生育期共157天。2个甘薯品种分别为红花和烟薯25，试验区编号为cv.1和号和cv.2，H代指本发明方法的水培苗(Hydroponic seedling)，B代指常规种植常采用的对照用秧苗(Bedder)。栽培实验共设置2个品种、2种育苗方式的4个栽培试验区。甘薯种苗定植时统一采用高畦深沟定植方法，畦面宽0.9～1.0m，扦插株距0.3m，试验区外围均设置2个保护行。甘薯块根采收时在每个试验区选取8株，记录单株产量、商品薯产量，并折算总产量和商品率。

表3 单茎节扦插育苗对甘薯后期栽培产量与品质的影响

由表3可以看出，2个品种的甘薯水培育苗方式对后期栽培产量的影响效果：由新型水培育苗方式繁育而得的2个品种甘薯水培脱毒苗在后期栽培后采收的块根单株产量、折算总产量及商品率均与使用对照秧苗的块根产量和商品率无显著性差异，但1号品种的甘薯水培脱毒苗在后期栽培后采收的块根产量和商品率显著高于对照秧苗的。即，通过这种新型水培繁育的甘薯脱毒种苗在后期栽培时可以达到甚至超过使用对照秧苗定植的效果。

实施例5、

选用5个品种的甘薯水培脱毒苗在北京小汤山国家农业科技示范园进行后期栽培试验，试验于2018年5月22日到2018年10月17日进行，全生育期为157天。5个甘薯品种分别为红花、烟薯25、沙地蜜薯、沂蒙蜜薯、广州梅州客家甘薯，依次编号为cv.1、cv.2、cv.3、cv.4、cv.5。使用本发明水培方法繁育的5个品种的甘薯脱毒苗在大田定植后成为5个品种的水培苗栽培试验区，统一采用高畦深沟定植方法，畦面宽0.9～1.0m，扦插株距0.3m，试验区外围均设置2个保护行。块根采收时每个试验区选取8株，记录单株产量、商品薯产量，并折算总产量和商品率。

表4 基于单茎节扦插育苗的5个品种的甘薯产量与品质的差异

由表4可以看出，不同品种的甘薯水培苗在后期栽培产量的结果可知：由新型水培繁育的各品种甘薯水培苗均能正常结薯，且获得较高的产量和商品率。也就是说。可以预见此新型水培育苗方式适用于大部分甘薯品种，说明此水培育苗方式可在产业界广泛应用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种甘薯脱毒苗的育苗方法，包括如下步骤：

(2)于人工光环境下，所述甘薯脱毒幼苗经水培培育得到水培甘薯脱毒继代苗；

2.根据权利要求1所述的育苗方法，其特征在于：所述单茎节具有一片展开叶且叶腋以下长度为1.0～2.0cm。

3.根据权利要求1或2所述的育苗方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水培生根培育的时间为2～3天；

所述水培生根培育的条件如下：

第一天为暗期，之后为光照强度为20～100μmol/m²/s的弱光环境；

温度为20～25℃，相对湿度为70～80％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(2)中，所述人工光为LED光源；

所述LED光源的波长为300～800nm；

所述LED光源的红色光与蓝色光的比率为0.5～4.0。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(2)中，所述人工光的光照强度为150～350μmol/m²/s，光照周期为10～20h/d。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水培培育的时间为3～4周。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(3)中，进行5～8次继代繁育。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(4)中，所述水培成苗培育在所述人工光光培育的环境下进行。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的育苗方法，其特征在于：步骤(4)中，所述水培成苗培育的时间为2～3周；

所述水培成苗培育的条件如下：

温度为20～25℃，相对湿度为65～70％。