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一种高效生产马铃薯试管薯的方法及其培养盒 Download PDF

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快速繁殖马铃薯试管薯的方法及其装置，属于生物工程技术领域。以组织培养的脱毒马铃薯无病毒试管苗为材料，采用MS培养基，在光暗条件诱导、培养下获得试管薯种，其特征在于：采用改良的MS培养基，不含任何生长物质，蔗糖浓度为6％－10％，置于培养盒内液体培养，光强为2000－3000lux，每天光照8小时左右，根据品种结薯对短日照的敏感特性进行光照调节，解决了不同品种在试管薯诱导上的差异。设计了一种专用于试管薯培养的培养盒，该盒由下筒体和盒盖构成，盒盖上设计了既利于通气又利于无菌培养的透气柱。本发明的单位面积生产效率提高了3倍；周期从原来的3个月缩短为2个月，每年可生产5－6次。单位面积培养室年生产试管薯可达10万－20万个。

Description

一种高效生产马铃薯试管薯的方法及其培养盒
                              技术领域
本发明属于植物组和培养和生物工程技术领域。与马铃薯试管薯快速繁殖有关。
                              背景技术
利用植物组织培养技术快速繁殖马铃薯种苗，或者采用离体脱毒技术快速获得马铃薯无病毒苗，是最近20年来马铃薯种植业中的一项成功的繁殖技术。相关的技术文献见于以下报道：例如：中国发明专利公开说明书“大量生产无类病毒病和病毒病马铃薯繁殖材料的方法”(专利申请号：87106041.3)；“活体外-活体内”生产马铃薯微瘤的一种有效工艺(专利申请号：88101458.3)；“马铃薯微型脱毒薯种快繁技术”(专利申请号：90106636.2)；“马铃薯组培苗分化培养方法”(发明专利申请号：93100096.3)；这些方法虽然具有一定的生产推广价值，但仍需在田间开放条件下繁殖多年，而且有时难免病毒再次侵染，给生产造成损失，同时其生产用种的成本也一直难以降低。目前，用于生产植物组织培养的器具或装置也有一些报道，例如：“一种培养瓶结构”(中国实用新型专利号：ZL 95244625.1)，在一个玻璃锥型瓶的瓶底的底侧开通形成开口面积较大的瓶口，呈筒状体的承物盘的外径小于瓶口内径，其底侧周缘向外凸起一缘边，缘边的外径大于瓶口内径，并开有至少一个气孔，枢盖与瓶口相连接，枢盖上至少开有一个气道，其内可存放滤棉块，瓶口外圈的瓶体有一圈遮蔽部。其缺陷是通气孔在顶部，培养瓶在培养架子上职能放置一层，不能充分利用培养的空间。在中国实用新型专利(专利号为：ZL 99252172.6)“植物组织培养瓶”中，该实用新型包括瓶体和置于瓶体口上的瓶盖设有带透气孔的进气口，进气口内置有透气片和内部通气孔压紧帽等构成。由于瓶盖与瓶体之间需要借助一个专门设置的消毒用的中间盖体，因而不便于操作，同时该培养瓶只能一次性使用，因而生产成本较高。
在本发明中，所称的马铃薯试管薯是指在组织培养条件下，以经过茎尖分生组织培养脱去主要病毒的马铃薯脱毒苗为材料，通过控制培养基成分和培养条件，诱导腋芽顶端膨大所形成的薯块。试管薯具有无病原、体积小、贮藏运输方便、能工厂化周年生产等显著特点，是一项具有产业化前景，能从根本上解决种薯退化的农业生物技术。目前，试管薯批量生产技术主要有两种方式：其一，在一般组织培养实验室中，以玻璃器皿为容器，先培养结薯母苗，然后将其整体转入结薯培养基中诱导试管薯(连勇等，马铃薯杂志，1994，第8卷，第4期；连勇等，马铃薯杂志，1999，第13卷，第1期)；其二，是利用类似于生物反应器的特殊设备，在较大的容器中生产试管薯(Hulscher et al.International symposium on plant production in closed ecosystems.Automation，culture andenvironment，August 26-29，1996，Narita，Japan.Acta Horticulturae.1996，No.440，533-538；Akita M and Ohta Y，Plant Cell Reports.1998，vol.18，No.3-4，284-287；Jimenez E et al.Plant Cell，Tissue and Organ Culture.1999，vol.59，No.1：19-23.)。两种方式的生产周期均为12周，每年生产4次。前者由于使用的是一般玻璃培养瓶，在培养架上只能单层放置，单位培养面积的利用率较低；后者采用小型生物反应器生产试管薯，虽然在生产效率和薯块大小上有一定改善，但需要特殊设备，生产成本高，推广应用困难。
脱毒种薯的应用是解决马铃薯种薯退化、提高马铃薯生产效益的关键。传统的脱毒种薯生产是在实验室生产脱毒试管苗的基础上，经过田间8-12年的逐代繁殖，然后用于大田生产，因此存在病毒的再侵染的危险。减少繁殖周期是提高种薯质量的关键。试管薯是在实验室生产的小块茎，如果能直接利用则完全避免了病毒再侵染的问题，因而是世界马铃薯生产希望攻克的难题。试管薯的应用取决于两个问题的解决，一是试管薯的生产效率能否满足生产要求，二是试管薯的田间栽培技术的配套，而前者是基本前提。
在现有技术中由于没有从根本上解决适宜诱导条件和缩短培养周期等问题，依然存在着马铃薯试管薯的繁殖效率有待提高和生产成本有待降低等突出问题。
                              发明内容
本发明的第一个目的就是建立一种新的简化的试管薯生产程序，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。
本发明的另一个目的是研制一种适合于马铃薯试管薯培养用的组织培养盒，使该培养盒既能够达到到无菌培养又利于培养物的通气，同时可大大提高培养室的利用空间，提高单位面积的试管薯的生产量。
本发明通过以下技术方案实现：
一种快速繁殖马铃薯试管薯的方法，以组织培养的脱毒马铃薯无病毒苗单节段为材料，采用MS培养基，在光暗条件诱导、培养下获得试管薯种，其特征在于：所述的培养基是改良的MS培养基，该培养基不含任何生长物质，其蔗糖浓度为6％-10％，置于培养盒内液体培养，光照强度为2000-3000lux，控制光周期每天8小时左右，根据品种结薯对短日照的敏感特性进行光照调节，解决了不同品种在试管薯诱导上的差异。
按照上述方法诱导、培养的马铃薯试管薯，其特征在于：采取一步法培养，即将基础苗直接接种于试管薯诱导培养基上，省略了结薯母苗的培养过程，使培养周期只需要8周。
一种用于培养或诱导马铃薯试管薯种薯的植物组织培养盒，该盒由筒体和筒盖组成，所述的盒体为上大下小的透明物体，其特征在于：培养盒几何形状为方形，有一个下筒体5，其上有与所述盒盖6相互配合的开口，该盒由下筒体5、盒盖10构成；在所述的下筒体5上的开口端环下筒体5的附近设有嵌合槽1、底檐块3；嵌合槽1内侧设有下嵌合体2；下嵌合体2与筒体5做成一体，其外沿高于所述的底檐块并且与所述的盒盖凹槽互相配合；所述的盒盖6由上外檐块7、上嵌合体10、上内檐块8和加强筋4构成；所述的上嵌合体10的外沿高于所述的上外檐块7；所述的加强筋4的外沿分别低于所述的上嵌合体10和上外檐块7；所述的盒盖6在上外檐块与上嵌合体1以及加强筋之间设计成凹槽，使之与所述的筒体开口紧密配合。
所述的盒盖6上的上嵌合体10与上檐块8之间的每一面凹槽中设计有两个透气凸柱9，该特殊设计既保证了无菌状态，又能保证适度交换，有利于植物组织培养物的生长。
该组织培养盒的设计，改进了原有类似产品的结构，使现有培养盒能够满足植物组织培养中对培养容器的透气性要求；试验筛选了多种高分子材料，使现有产品具有材料无毒、透光性好、透气、可高压灭菌等优点。推而广之，该组织培养盒不仅适合于马铃薯试管薯的培养，也很适合其他植物的组织培养。
附图及其说明：
图1：是本发明的专用组织培养盒的分解示意图；
图2：是图1中的盒盖的局部俯视图。
图中的数字表示如下：1-嵌合槽；2-下嵌合体；3-底檐块；4-加强筋；5-下筒体；6-盒盖；7-上外檐块；8-上内檐块；9-透气凸柱；10-上嵌合体
与现有技术相比，本发明的有益效果主要表现在：
由于采用了改进的可高压灭菌的方形塑料盒代替玻璃培养瓶，其质地轻、受光面积大、可重叠放置，因此，可比同类技术的单位面积利用率提高了3倍；同时，本发明将生产周期从原来的3个月缩短为2个月，每年可生产5-6次。采用本发明的单位面积培养室年生产试管薯可达10万-20万个，比现有技术提高效率3-5倍。
               表1 不同容器培养马铃薯试管薯的生产效率比较
           马铃薯品种     E1     E3     N552
本发明培养盒 单层结薯数(个/m2)     8970     4017     4680
年产试管薯生产量(个/m2)     224250     100425     117000
单盒结薯数(个)     23.0     10.3     12.0
平均单薯重(mg)     97.0     103.6     98.5
大于50mg的比例(％)     85.7     78.6     86.2
传统的玻璃瓶 单层结薯数(个/m2)     1725     1170     1200
年产试管薯生产量(个/m2)     43125     29250     30000
单瓶结薯数(个)     11.5     7.8     8.0
平均单薯重(mg)     120.1     183.0     124.3
大于50mg的比例(％)     76.3     82.1     73.3
               表2 1999年马铃薯试管薯批量生产周期效率统计
生产时间(月/日) 培养容器 马铃薯品种   单层结薯数(个/m2)   折5层结薯数(个/m2)
  3/11-5/9     果酱瓶     JH     1849     9245
  5/24-7/22     培养盒     JH     7085     35425
  7/6-9/13     果酱瓶     E3     1170     5850
  7/6-9/13     培养盒     E3     4680     23400
  7/26-9/27     果酱瓶     E1     1650     8250
  7/26-9/27     培养盒     E1     8949     44745
                             具体实施方式
实施例1：
马铃薯试管薯培养基设计：改良的MS培养基(Murashige T.and Skoog F，A revisedmedium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture.Physiologia Plantarum.1962，15：473-497，下同)配制大量元素和微量元素，添加蔗糖6％(60克/升)配制成液体培养基，每盒罐装液体培养基30毫升，调整ph为5.8；在121摄氏度下高压灭菌20分钟备用；每盒接种马铃薯(品种为E1)脱毒试管苗单节段30节，在光强为2000lux的日光灯下每天光照8小时，共培养8周，每1000个组织培养盒累计收获试管薯3100个。
实施例2：
马铃薯试管薯培养基设计：改良的MS培养基，配制大量元素和微量元素，添加蔗糖8％(80克/升)配制成液体培养基，调整ph为5.8；每盒罐装液体培养基30毫升，在121摄氏度下高压灭菌20分钟备用，每盒接种马铃薯(品种为E3)脱毒试管苗单节段30节，在光强为2500lux的日光灯下每天光照8小时，共培养8周，每1000个组织培养盒累计收获试管薯24000个。
实施例3：
马铃薯试管薯培养基设计：改良的MS培养基，配制大量元素和微量元素，添加蔗糖10％(10克/升)配制成液体培养基，调整ph为5.8；每盒罐装液体培养基20毫升，在121摄氏度下高压灭菌30分钟备用，每盒接种马铃薯(品种为Mira)脱毒试管苗单节段30节，黑暗培养2天，再在光强为2000lux的日光灯下每天光照8小时，培养54天，每1000个组织培养盒累计收获试管薯34000个。

Claims (4)

1、一种快速繁殖马铃薯试管薯的方法，以组织培养的脱毒马铃薯无病毒试管苗为材料，采用MS培养基，在光暗条件诱导、培养下获得试管薯种，其特征在于：所述的培养基是改良的MS培养基，该培养基不含任何生长物质，其蔗糖浓度为6％-10％，置于培养盒内液体培养，光照强度为2000-3000lux，每天光照8小时左右，根据品种结薯对短日照的敏感特性进行光照调节。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于：采取一步法培养，即：将马铃薯基础苗直接接种于试管薯诱导培养基上，省略了结薯母苗培养过程，使培养周期只需要8周。
3、一种用于权利要求1所述的培养或诱导马铃薯试管薯种薯的植物组织培养盒，该盒由筒体和盒盖组成，所述的筒体为上大下小的透明物体，其特征在于：该培养盒几何形状为方形，有一个下筒体5，其上有与所述盒盖6相互配合的开口，该盒由下筒体5、盒盖10构成；在所述的下筒体5上的开口端环下筒体5的附近设有嵌合槽1、底檐块3；嵌合槽1内侧设有下嵌合体2；下嵌合体2与筒体5做成一体，其外沿高于所述的底檐块并且与所述的盒盖凹槽互相配合；所述的盒盖6由上外檐块7、上嵌合体10、上内檐块8和加强筋4构成；所述的上嵌合体10的外沿高于所述的上外檐块7；所述的加强筋4的外沿分别低于所述的上嵌合体10和上外檐块7；所述的盒盖6在上外檐块与上嵌合体1以及加强筋之间设计成凹槽，使之与所述的筒体开口紧密配合。
4、如权利要求3所述的植物组织培养盒，其特征在于：所述的盒盖6上的上嵌合体10与上檐块8之间的每一面凹槽中设计有两个透气凸柱9。
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