CN109952869A - 马铃薯脱毒微型薯繁育工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物培养领域，具体而言，涉及一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺。一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，包括以下步骤：将经过组织培养后的幼苗切段扦插至含有基质和无糖培养液的培养体系中进行光照培养，在光照培养过程中进行通气，通气是向培养体系中通入含有二氧化碳的气体，使得马铃薯试管苗在无糖条件下可持续健康生长，减少幼苗污染概率，节约生产成本。而后将株高达10‑12cm的幼苗连同穴盘直接转移至温网室内进行微型薯生产，形成一步法微型薯繁育工艺。
Description
技术领域
本发明涉及植物培养领域，具体而言，涉及一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺。
背景技术
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国第四大粮食作物，因其具有生育期短、产量高、适应性强、用途广等优点，使之成为近20年来我国栽培面积发展最快的主要农作物。我国是名副其实的马铃薯生产大国，栽培面积600多万公顷，年产量超1亿吨，居世界首位。但马铃薯单产却不及世界平均水平，较发达国家差2-3倍。主要原因是由马铃薯的繁殖特点所决定，马铃薯繁殖系数低且用种量大，长周期的种薯繁殖过程缺乏有效的质量控制和检测技术，很容易导致病毒再侵染而种性退化。脱毒微型薯繁育是解决这一问题的重要技术，微型薯的生产目前多以试管苗为基础，而现有技术中培养马铃薯试管苗均要使用到蔗糖或者其他糖类物质进行培养，在培养过程中，由于糖类物质的存在，导致污染率较高，且采用糖类物质培养时，需要密封培养体系，继而造成通气不良，试管苗生长缓慢，叶片也存在一些异常的形态，如叶片表层结构发育差，气孔调节异常，叶片小，叶绿素含量低等。
发明内容
本发明提供了一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，使得马铃薯试管苗进行一步扦插即完成脱毒微型薯的生产，而且可用机械扦插代替人工扦插，减少幼苗污染的概率，大大缩减人工生产成本。
本发明是这样实现的：
本发明提供了一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，包括以下步骤：将经过组织培养后的幼苗切段扦插至含有基质和无糖培养液的培养体系中进行光照培养，在光照培养过程中进行通气，通气是向培养体系中通入含有二氧化碳的气体。
本发明的有益效果是：在培养过程中通入含有二氧化碳的气体促进植株的光合作用、生长发育和快速繁殖，使得马铃薯试管苗进行一步扦插即完成脱毒微型薯的生产。同时，可以有效降低幼苗污染的概率，可以在相对开放的接种环境下操作，为马铃薯脱毒试管苗机械化扦插提供可能。采用双节段繁殖，成苗率达100％，试管苗生长周期可缩短1/3以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施1提供的双节段扦插植株示意图；
图2为本发明实施例2提供的单节段扦插植株示意图；
图3为本发明实施例3提供的扦插后的幼苗示意图；
图4为本发明实施例3提供的培养过程中培养示意图；
图5为本发明实施例3提供的培养完成后的植株示意图；
图6为本发明实施例3提供的微型薯网室生产示意图；
图7为本发明实施例4提供的培养容器的结构示意图；
图8为本发明对比例1提供的植株示意图。
图中标记分别为：100-培养容器；110-通气装置；120-容纳装置；121-穴盘；122-容置箱；111-上盖板；112-进气孔；113-透气孔；114-凹槽；115-握杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺进行具体说明。
本发明实施例提供一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，包括以下步骤：
将经过组织培养后的幼苗切段扦插至含有基质和无糖培养液的培养体系中进行光照培养，在光照培养过程中进行通气，通气是向培养体系中通入含有二氧化碳的气体。
具体地，首先，将马铃薯脱毒苗进行组织培养扩繁，组织培养的方法为现有技术的培养方法。
而后将经过组织培养后的幼苗切段扦插至基质上，且选择扦插的茎段为单节段、双节段或3节段；优选为双节段茎段。优选采用双节段扦插提高幼苗的存活率，且不浪费基础母苗。且双节段扦插深度为一节在基质内部，一节在基质外部。
进一步地，采用的基质选自蛭石、营养土、泥炭土和椰糠中的至少一种；采用上述基质在幼苗培育完成后可直接连同基质和穴盘移栽至温网室内进行微型薯生产，而不用二次扦插，减少对植株根部的损坏，进一步提高植株的存活率。
进一步地，基质的厚度为6-8厘米，采用上述后的基质更有利幼苗生根，继而有利于提升幼苗的存活率。
进一步地，基质湿度为65-75％，采用该湿度的基质能够更有利于幼苗吸收基质内的水分和各种营养物质，有利于幼苗的生长。
进一步地，基质湿度是将pH为5.8-6.0的营养液与基质混合后使得所述基质的湿度为65-75％；且营养液为不含糖的无机营养液也就是无糖培养液，优选无糖培养液为不含有机物质的MS培养基。采用上述不含蔗糖的无机营养液能够减少幼苗被真菌和细菌污染的机率，且采用该无糖培养基，无需在严格的无菌条件下进行，降低了生产过程中的灭菌消毒成本。
进一步地，该不含蔗糖的无机营养液的成分如下(mg/L)：
进行通气培养前，进行黑暗和光照培养，使得幼苗能够适应营养液和生长环境，更有利于幼苗的生长。
具体地，进行光照培养前，进行黑暗培养，黑暗培养是扦插后在黑暗条件下培养20-26小时，而后光照培养2-4天；
进一步地，黑暗条件下培养的温度是为19-21℃，而光照培养包括，在密闭条件下光照培养2-4天后通气继续进行光照培养，且每天光照16-18小时，光照强度为2000-2500lux，温度为19-21℃。在上述条件下，幼苗更好的生根生长，有利于幼苗的繁殖。
且在光照培养2-4天后开始间歇式的通气，通气是向培养体系内通入含有二氧化碳的气体，通气时为非密闭的环境。通入含有二氧化碳的气体能够为幼苗提供碳源，但是不宜引起污染，同时，通入含有二氧化碳的气体能够保持气体流动通畅，可以促进幼苗的光合作用，能够促进其生长，节约试管苗培养时间。
进一步地，通入所述含有二氧化碳的气体后所述培养体系内的二氧化碳含量保持在300ppm-400ppm之间，采用上述浓度的二氧化碳能够保障幼苗光合作用的碳源。
进一步地，含有二氧化碳的气体为空气，采用空气能够进一步降低生产成本。
进一步地，通入所述含有二氧化碳的气体是：间隔10-15分钟向培养体系内通入含有二氧化碳的气体10-15分钟，采用上述方式通入二氧化碳保证二氧化碳的浓度适宜，继而保证其能够促进幼苗的生长。
通气培养至幼苗长至10-12厘米后，将该幼苗连同穴盘一起转移至温网室内进行微型薯生产，后期水肥管理同常规生产程序。
以下结合具体实施例对本发明提供的一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺以及培养容器进行具体说明。
实施例1-2
实施例1：本实施例提供一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其采用的幼苗为华薯1号脱毒试管苗，幼苗剪切为双节段，基质为蛭石，营养液的pH为5.8，其成分如下(单位：mg/L)：
包括以下步骤；
将双节段幼苗茎段的一节扦插到蛭石中，剩余一节在蛭石外，且接种密度为5000株/m2。其中，蛭石的厚度为7厘米，基质湿度为70％，该湿度是将上述营养液与基质混合后使得，基质均匀吸湿后得到的湿度。
而后在20℃的黑暗条件下培养24小时，而后再光照培养3天，光照培养的条件为：每天光照16小时，光照强度为2000lux，温度为20℃。
光照3天后通气，通入的气体为空气，通气时间为12h/d，通气后培养体系的二氧化碳的浓度为300ppm，且通气方式为每隔15min通气15min。
培养完成后，随机选择100株植株进行测量，测量指标为试管苗株高和节间数(去除顶芽和原始节段)、由下到上前三节的节间长度、茎粗(基部以上2cm左右)。测量数据利用SAS9.2软件的t检验进行分析。
实施例2：按照实施例1提供的方法繁育马铃薯脱毒苗，区别在于采用的扦插方式为单节段，其培养时腋芽距基质表面0-2mm，其他培育条件与实施例1相同，检测结果参见表1和图1-图2。
表1不同节段接种试管苗生长情况比较
注：表中数据的显示方式为：平均值±标准偏差，
*表示0.05水平显著；**表示0.01水平显著
根据表1可知，双节段扦插的种苗株高达到107.5mm，显著高于单节段扦插的91.96mm，株高高15.54mm；双节段扦插的节间数比单节段扦插显著多，主要为初始扦插时多1节；两种扦插方式的种苗茎粗和去根鲜重也达到极显著水平，也表现为双节段优于单节段。培养过程中还观察到，双节段扦插的种苗成活率达100％，略高于单节段扦插的96.7％。
实施例3
本实施例提供一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，包括以下步骤：
以长宽高为50cm×50cm×10cm的穴盘为容器，以蛭石为基质，基质厚度8cm；采用与实施例1相同的不含蔗糖无机营养液，pH为5.8，每个穴盘内加入7.5L营养液，静置待基质吸湿均匀，保证基质湿度在70％，而后采用双节段扦插，扦插密度为300株/m2，扦插深度以保证试管苗有一节插入基质内部，一节露在基质上部为宜，参见图3。
扦插完毕将整个穴盘放入一个特制的配套培养容器内即容纳装置内，盖上上盖板，连接好通气装置，参见图4。扦插的当天黑暗培养，1天后置于光照16h/d，光照强度为2000lux，温度20℃的培养条件下培养；
扦插培养第4天开始通气，以二氧化碳代替蔗糖作为马铃薯试管苗的碳源。通气设置为通气时间12h/d(每隔15min通气15min)，通气流量为最大通气量的75％左右，最大通气量为通气设备设置的最大通气量。
培养2周左右，待植株生长至10cm-12cm的高度，可将穴盘从配套的培养容器内取出，如图5；通过传送装置或人工方式运输到指定的温网室内生长，进行微型薯生产，如图6，后期水肥管理同常规生产程序。
实施例4
本实施例提供一种能够实施上述实施例中马铃薯脱毒微型薯繁育工艺的培养容器100，参见图7，该培养容器100包括容纳装置120和进行通气的通气装置110，所述通气装置110与所述容纳装置120扣合连接。
具体地，容纳装置120包括安置扦插试管苗基质的穴盘121和盛放所述穴盘121的容置箱122，所述穴盘121放置于所述容置箱122内，所述容置箱122与所述通气装置110连接。容置箱122与通气装置110活动链接，优选为卡扣连接，继而可以方便取出穴盘121，且更易挪动该培养容器100。
进一步地，通气装置110包括上盖板111，所述上盖板111与所述容置箱122连接，所述上盖板111上均匀对称设置2个进气孔112和6-8个透气孔113。上盖板111与容置箱122卡扣链接，当培养时，二者卡合。而进气孔112连接输送泵，输送泵将气体输送至进气孔112，而后气体进入培养容器100内，改善马铃薯幼苗生长的环境，此时透气孔113安置微孔滤膜，例如可以采用孔径0.45um的玻纤膜，使得培养容器100内的二氧化碳浓度可达到动态平衡，同时可防止真菌和细菌的侵入引起污染。
进一步地，培养马铃薯扦插试管苗的穴盘121设置内扣把手，所述内扣把手设置于所述穴盘121上沿，并与所述穴盘121连接。优选，内扣把手与穴盘121上沿铰接，继而内扣把手可以相对转动，而后折叠在穴盘121内，方便取出穴盘，减少把手占用的空间。
同时在上盖板111上开设有凹槽114，凹槽114的开口处设置握杆115，继而便于手提上盖板111或者培养容器100，进一步简化了培养容器100的结构。
对比例1
按照实施例2提供的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺培育试管苗，区别在于，基质为琼脂，检测结果参见图8和表2。
表2不同支撑物马铃薯试管苗生长情况比较
注：表中数据的显示方式为：平均值±标准偏差，
*表示0.05水平显著；**表示0.01水平显著
根据图8以及表2可知，蛭石为基质的种苗株高达到91.96mm，显著高于琼脂为基质的种苗。株高的增加，主要体现在节间长度的增加，蛭石条件下的种苗在1-3节的节间长度均极显著高于琼脂培养的种苗。另蛭石培养条件下种苗的去根鲜重极显著高于琼脂处理；试验过程中还观察到，以蛭石为支撑的马铃薯种苗成活率达到98.67％，以琼脂为支撑的种苗成活率达97.67％。综合以上结果整体评价，以蛭石为支撑培养的种苗生长更快，可以进一步缩短繁殖周期，但要控制培养时间不易超过3周，不然种苗会出现“徒长”现象。
对比例2；采用的营养液为含有4％蔗糖的传统MS培养基，幼苗为单节段幼苗，且培养时间为3周，培养方式为每天光照16-18小时，光照强度为2000-2500lux，温度为19-21℃
对比例3：按照实施例2提供的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺培养马铃薯，区别在于采用的营养液为传统的MS培养基。
检测结果参见表3。
表3无糖培养与有糖培养马铃薯试管苗生长情况对比
根据表3可知，无糖培养条件下2w苗龄的试管苗无糖培养处理的株高显著高于对照处理，MS无糖培养的茎粗显著高于对照，其他指标与对照无显著差异。说明无糖培养条件下，植株生长时间较对照节省1/3，植株生长快并不是减少节间数，增大节间距的“徒长”情况。综合株高、节间数、茎粗、节间距、生产成本等指标，说明无糖培养适合马铃薯种苗的快速繁殖。两种无糖培养的比较结果表明，进一步去除MS有机成分的实施例2与对比例3并无显著差异，但去除有机成分可以更好地抑制培养过程的杂菌污染。
本发明通过在培养过程中通入含有二氧化碳的气体促进植株的光合作用、生长发育和快速繁殖。可以有效降低污染，可以在相对开发的环境下培养，为马铃薯脱毒试管苗机械化扦插提供可能。采用双节段繁殖，成苗率达100％，试管苗生长周期可缩短1/3以上。且营养液中没有蔗糖，培养基无需高温消毒，节约了传统培养基灭菌过程的能源消耗。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，包括以下步骤：将经过组织培养后的幼苗切段扦插至含有基质和无糖培养液的培养体系中进行光照培养，在光照培养过程中进行通气，通气是向培养体系中通入含有二氧化碳的气体；
优选地，所述无糖培养液为不含有机物质的MS培养基。
2.根据权利要求1所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，所述通气包括：在光照培养2-4天后开始间歇式通入含有二氧化碳的气体；
间歇式通入含有二氧化碳的气体是使通入气体后的培养体系中的二氧化碳含量保持在300ppm-400ppm之间；
优选地，间歇式通入含有二氧化碳的气体是：间隔10-15分钟向培养体系中通入含有二氧化碳的气体10-15分钟；
优选地，所述含有二氧化碳的气体为空气；
优选地，培养体系的温度为19-21℃；培养体系的空气湿度为75-85％。
3.根据权利要求1所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，幼苗切段为单节段、双节段或3节段扦插；优选为双节段扦插，更优选地，扦插深度为一节插入基质内部，一节露在基质外部。
4.根据权利要求1所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，所述基质选自蛭石、营养土、泥炭土和椰糠中的至少一种；
优选地，所述基质的厚度为6-8厘米；
优选地，将所述无糖培养液与基质混合以使得所述培养体系中基质湿度为65-75％。
5.根据权利要求1所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，进行光照培养前，进行黑暗培养；
优选地，黑暗培养是：扦插后在黑暗条件下培养20-26小时。
6.根据权利要求5所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，光照培养包括，在密闭条件下光照培养2-4天后通气继续进行光照培养，且每天光照16-18小时，光照强度为2000-2500lux，温度为19-21℃。
7.根据权利要求1所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，通气培养至幼苗长株高达10-12厘米后，将该幼苗连同穴盘一起直接转移至网温室内进行微型薯生产。
8.根据权利要求1-7任一所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，在培养容器中进行培养，培养容器包括容纳装置和进行通气的通气装置，所述通气装置与所述容纳装置扣合连接。
9.根据权利要求8所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，所述容纳装置包括扦插试管苗基质的穴盘和容纳穴盘的容置箱，所述穴盘设置内扣把手来减小穴盘与容置箱内壁之间的距离，提高培养容器容积利用率。
10.根据权利要求8所述的马铃薯脱毒微型薯繁育工艺，其特征在于，所述通气装置包括上盖板、进气孔、透气孔、把手和扣合部分，所述上盖板上均匀对称分布2个进气孔和6-8个透气孔。
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