甘薯莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒研究

甘薯莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒研究

1甘薯甘薯甘薯是薔薇科的一種一年生植物。它具有抗旱性、不育性和適應性。它來自美國的熱帶，現(xiàn)在在世界各地廣泛種植。16世紀中后期引入我國,距今已有400余年的歷史。甘薯是我國四大主要糧食作物之一,也是飼料和輕工業(yè)的重要原料,常年種植面積為650萬hm2,總產約1億t,面積和產量占世界的80%以上,是最大的甘薯生產國。目前,隨著我國生產的發(fā)展和人們食物結構的改變,甘薯作為集能源、食品加工、保健和藥用、出口創(chuàng)匯等功能于一身的經濟作物,栽培面積正日益擴大。因此,提高甘薯單位面積產量對發(fā)展我國農業(yè)生產,振興農村經濟具有重要意義。甘薯是一種雜交優(yōu)勢作物,以營養(yǎng)繁殖繁衍后代。但采用營養(yǎng)繁殖導致甘薯病毒蔓延,致使甘薯品種種性退化,產量和質量降低,對甘薯生產造成嚴重危害。據調查,全國甘薯產區(qū)病毒病引起的減產率為30%～50%,每年造成的損失達50億元以上。除此之外,病毒病還導致甘薯商品率和出干率明顯降低,病毒已成為我國甘薯生產的最大障礙之一。2甘薯的主要病毒類型和特征世界上甘薯病毒目前已報道的約有20種。我國甘薯上已發(fā)現(xiàn)的主要病毒有3種。2.1薯塊病毒病毒種此病毒在我國各甘薯種植區(qū)都有發(fā)生。幾乎100%植株受其侵染,可導致系統(tǒng)性葉部癥狀,呈不規(guī)則褪綠斑紋,或帶有紫色邊緣的褪綠斑,也可沿葉脈形成紫色羽狀斑紋,也有隱癥侵染現(xiàn)象。病株較健株生長勢減弱,薯塊變小,產量降低。該病毒有多個株系,褐裂株系可在某些品種的薯塊上產生褐色縱裂,內木栓株系可在表現(xiàn)型品種薯塊內部形成褐色的內木栓。病毒粒體彎曲桿狀,長度850nm左右。病毒主要隨薯塊和薯苗營養(yǎng)繁殖體傳播,也可由桃蚜和棉蚜非持久性傳播,未發(fā)現(xiàn)種子傳播。寄主范圍較窄,主要是旋花科植物,在長江流域以北還未發(fā)現(xiàn)田間越冬野生寄主。2.2寄主范圍植物首先發(fā)現(xiàn)于我國臺灣,大陸上也有發(fā)生。在甘薯上的癥狀不明顯。寄主范圍包括許多旋花科植物,還有藜屬植物和某些煙屬植物。粒體750nm×13nm,未發(fā)現(xiàn)傳播介體,隨薯塊、薯苗營養(yǎng)繁殖體傳播。2.3葉片褪綠斑線在甘薯上發(fā)生較普遍。病株癥狀不明顯或葉片上呈現(xiàn)褪綠斑點。寄主范圍是旋花科和黎科植物,粒體(750～800)nm×15nm,未發(fā)現(xiàn)傳播介體,隨種苗傳播。3莖尖脫毒技術鑒于國內外迄今尚無育出高抗病毒病的實用甘薯品種,也無防治病毒病的高效農藥,因此,利用莖尖分生組織培養(yǎng)培育脫毒甘薯已成為防治病毒病、提高甘薯產量和質量的唯一有效途徑。莖尖培養(yǎng)脫除病毒的原理是侵染到甘薯體內的病毒主要通過輸導組織傳播,莖尖分生組織未形成維管束,病毒顆粒不能向莖尖處運輸。另外,莖尖處含有較高濃度的生長類激素,不僅抑制病毒的復制,而且也促進了莖尖的生長,使病毒在植物體內的移動難以追上活躍生長的莖尖分生組織,因此,莖尖頂部分生組織不帶或很少攜帶病毒。甘薯脫毒技術是一種將甘薯苗莖尖處長約0.3mm左右的分生組織切下,在合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導再生莖尖苗,莖尖苗經病毒檢測確認不帶病毒后在防蟲棚網或空間隔離條件下進行擴繁,最后將這些無病毒的種薯供大田種植的技術。近年來,我國對甘薯脫毒技術的研究取得了突破性進展,在生產上也廣泛應用。通過莖尖分生組織培養(yǎng)產生的試管苗,由于脫除了病毒,可以大幅度提高薯塊產量和改善品質。根據我們在洛陽、三門峽、平頂山、焦作、濟源等地多年多點試驗示范結果,脫毒甘薯一般增產幅度為30%～50%,出干率和出粉率增加1～2個百分點,使甘薯因病毒危害而造成的退化基本上得到解決。隨著生產應用規(guī)模的擴大,為了在保證質量的基礎上大量生產和供應脫毒種薯(苗),完善脫毒種薯(苗)生產程序和繁育供種體系尤為重要。4脫毒甘薯種薯苗生產根據甘薯病毒種類、傳播特點,結合甘薯自身的特性,脫毒甘薯種薯(苗)應采用四級生產程序(圖1),該程序經河南省各地市初步應用,表明是可行的。4.1脫毒試驗幼苗脫毒試管苗的獲得包括以下幾個過程。4.1.1脫毒培養(yǎng)優(yōu)質的篩選優(yōu)良品種有一定的區(qū)域性和生產實用性,應首先選擇適宜本區(qū)大面積栽培的高產優(yōu)質或有特殊用途的優(yōu)良品種進行脫毒培養(yǎng)。材料應直接從原育種單位獲取。4.1.2植株體的培育利用甘薯莖尖病毒含量低或不含病毒的特點,在無菌操作下切取0.2～0.4mm莖尖組織,在特定培養(yǎng)基上培育成新的植株體。這是獲得脫毒苗的技術關鍵,由于該項工作需要相當的設備和技術,耗資較大,一般生產單位不需要開展此項工作。4.1.3脫毒試苗的確認莖尖分生組織產生的試管苗并不等于脫毒苗,必須經過嚴格的病毒檢測后才能確認。經過血清學和指示植物嫁接檢測不帶病毒的試管苗,才是脫毒試管苗。病毒檢測應貫徹于脫毒薯繁育的全過程,不能一次定終身。4.1.4農藝性狀及生產力鑒定甘薯的芽變率較高,株系間往往存在顯著差異,經過病毒檢測鑒定后的脫毒母株,應做分株系鑒定,在網室內種植,進行農藝性狀與生產力觀察鑒定,選擇符合品種特性而又高產的優(yōu)系加速快繁。4.1.5脫毒試驗幼苗脫毒試管苗可在組培室內試管或其它容器的培養(yǎng)基上切段繁殖,也可在嚴格防蟲條件的溫室或網室內栽培,以苗繁苗。4.2原始生產區(qū)用脫毒試管苗及其擴繁苗,在防蟲溫室或網室內生產的種薯為原原種,用其育苗所生長的芽苗為原原種苗。4.3種薯、原種苗的放養(yǎng)原原種薯在具備防蟲條件下育苗,在四周500m空間以內無帶毒甘薯種植的隔離(或高稈作物隔離)條件下集中栽培,生產出的種薯為原種,用其育苗生長出的芽苗為原種苗。4.4良種用原種薯育苗,在大田條件下種植,收獲的種薯為良種,良種一般可供大田作種用一年,由于病毒的再侵染,以后需逐年更換。5脫毒甘薯甘薯幼苗的質量標準5.1脫毒試驗幼苗具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度為100%,生長健壯,不帶病毒和其它病害。5.2整地度和以薯為原料的薯率具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度為100%,薯塊整齊度(指單塊重100～400g占總重的百分比,下同)不低于90%,不完整薯率(指機械損傷、蟲鼠傷和自然開裂、畸形薯塊占總重的百分比,下同)低于1%,不帶病毒和其它病害。5.3不同大小薯的毒率具有該品種的典型性,遺傳性穩(wěn)定,品種純度不低于99%,薯塊整齊度不低于85%,不完整薯率低于3%,帶病毒率不超過10%,黑斑病、根腐病和軟腐病低于0.5%,不帶莖線蟲病和根結線蟲病。5.4病種及病種具有該品種典型性,遺傳性相對穩(wěn)定,品種純度不低于96%,不完整薯率低于6%,帶病毒率不超過20%,黑斑病、根腐病低于1%,軟腐病低于2%,不帶莖線蟲病和根結線蟲病。6產用種的更新脫毒甘薯的生產與雜交玉米相似,大面積生產用種都需要年年更新。因此,只有建立相應的繁育供種制度和體系(圖2),才能源源不斷的滿足生產者用上質優(yōu)價廉的脫毒種薯。6.1甘薯脫毒苗的培養(yǎng)和檢測中心負責全省優(yōu)良脫毒品種篩選,進行莖尖組織培養(yǎng),病毒檢測與種苗質量鑒定,脫毒試管苗快繁,向全省各地市提供脫毒試管苗和部分原原種。6.2市級地上級上訴原種繁殖中心根據當地生產需要引進相應品種的脫毒試管苗,在防蟲溫室或網室內種植,生產原原種,建立保溫薯窖,負責本區(qū)內統(tǒng)一供種并進行質量檢查。6.3區(qū)級脫毒種子繁殖中心引進原原種,在防蟲條件下育苗,在隔離區(qū)內大量生產原種,建立保溫薯窖,統(tǒng)一保種,統(tǒng)一供種,并進行種薯(苗)質量監(jiān)督。6.4民串換或自由銷售引進原種,選定科技專業(yè)戶,選擇肥力較好,沒有種植過甘薯的無病地塊種植。選留種薯,組織農民串換或自由銷售。為了保證種薯質量和脫毒苗的增產效果,各級種薯的生產單位都應嚴把質量關,做到繁殖程序規(guī)范、技術措施嚴格,杜絕將未經過病毒檢測鑒定的試管苗以脫毒苗的名義繁殖利用,防止以次充好,以假充真,亂引、亂繁、亂銷售等混亂現(xiàn)象發(fā)生,保證脫毒甘薯快速健康的發(fā)展。7擴繁主體和種面積甘薯為無性繁殖作物,具有再生能力強,薯塊、薯苗在適宜條件下,均能生根發(fā)芽,高倍繁殖的特點。脫毒試管苗在組織培養(yǎng)室內單節(jié)切段周年繁殖,每月可擴繁一次,繁殖倍數呈幾何倍數增加;脫毒試管苗在防蟲溫室內,元月移栽,通過以苗繁苗進行擴繁,到5～6月份,單株可增殖20～30倍左右;在網室栽培條件下,適當提高密度,增加結薯數,公頃產量可達15000公斤左右;在隔離區(qū)和大田種植,公頃產量可達22500公斤以上。根據當前生產用種的要求,可按種植面積的十萬分之一留原原種(網室)面積,按種植面積的千分之一留原種面積,按種植面積的百分之四留良種面積,即可達到普及種植的要求。全省按種植面積66.7萬公頃計算,需要莖尖脫毒試管苗2萬株,溫室擴繁40萬～50萬株;原原種面積6.7公頃,生產原原種