1、生命科學技術學院植物組織培養與繁殖技術課程論文論文題目馬鈴萼的組織培養學生姓名學 號專 業生物科學授課教師成 績二0一二年月 日0 引言馬鈴薯莖尖組織脫毒培養, 愈傷組織解除分化形成新個體時, 體細胞有絲分裂的異染色質延遲復制行為較正常活體植株更嚴重, 后代變異較自然群體變異高出500 倍 , 若在培養過程添加輻射和化學誘變試劑變異率會更高。因此, 組織培養環境不只是現代生物技術輔助育種的一個重要條件, 更是誘變育種的一個有效途徑, 對于以營養體繁殖的馬鈴薯作物效果更好。本文介紹了馬鈴薯莖尖培養的意義和方法，綜述了植物激素在馬鈴薯生長中的作用。1 馬鈴薯組織培養的意義1.1 馬鈴薯的生態習性和

2、種類馬鈴薯生長對土壤的適應性很強，但對氣候要求涼、冷、 燥， 在濕熱地區雖然也能生長，不過一代以后品種就會演化，需要經常從寒冷地區引進新的種。種薯在土溫58c的條件下即可萌發生長，最適溫度為1520C。適于植株莖葉生長和開花的氣溫為1622C。夜間最適于塊莖形成的氣溫為1013c （土溫1618C）,高于20c時則形成緩慢。出土和幼苗期在氣溫降至-2即遭凍害。開花和塊莖形成期為全生育期中需水量最大的時期。馬鈴薯在原產地就有幾百個品種，在世界各地又不斷地培養新品種，目前全世界有幾千個品種，有含淀粉比例較高，適合作為主食的，也有適合作為蔬菜食用的。人們根據不同的用途培養出很多新品種，花色有白色、紅

3、色、 紫色等品種，地下塊莖有圓形、卵形和橢圓形，其皮色有紅色、黃色、白色和紫色的不同品種。一般用塊莖上的“芽眼”切下播種，如果用種子種植，很快就會產生變異，因此非常容易出現新品種。1.2 馬鈴薯的市場效益分析馬鈴薯是世界上僅次于小麥、水稻和玉米的第四種主要農作物。就單位面積出產的干物質而言，它高于小麥、大麥和玉米，就單位面積出產的蛋白質而言，分別為小麥、水稻和玉米的 2.02、 1.33 和 1.20 倍。 目前我國馬鈴薯常年種植面積為467 萬公頃左右，鮮薯年總產量 5500 萬噸，居世界第一位。種植區域主要分布在黑龍江、吉林、內蒙古、山西、甘肅、青海、云南、貴州、四川等廣大地區。但是我國的

4、馬鈴薯加工業發展十分緩慢，基本上以鮮食為主，少部分用于傳統食品加工和制取粗淀粉，深加工產品很少，而且加工生產規模小，工藝落后。20 世紀 90 年代國內以馬鈴薯為原料的食品工業進入了一個蓬勃發展的時期，然而產品與國外同類產品相比，無論是在色澤、口味、 品質， 還是在包裝上均存在一定差距1。馬鈴薯塊莖水分多、脂肪少、單位體積的熱量相當低，所含的維生素 C是蘋果的10倍,B 族維生素是蘋果的4 倍，各種礦物質是蘋果的幾倍至幾十倍不等，土豆是降血壓食物膳食中某種營養多了或缺了可致病2。近年來隨著人民群眾生活水平的日益提高，我國的食品結構出現了一些新的變化，中西方的飲食文化開始相互滲透和融合，馬鈴薯加

5、工食品在我國同樣備受歡迎。隨著麥當勞、肯德基等洋快餐在我國落戶，其中必有一款的炸薯條、薯泥等馬鈴薯食品很受國內中層消費者的喜愛，尤其是兒童對其情有獨鐘，成為未來我國馬鈴薯食品潛在的龐大的消費群體。2 馬鈴薯莖尖的組織培養植物組織培養（Plant tissue culture ）是指在無菌的條件下，將離體的植物（根、莖、葉、花、果實、種子等）、組織（形成層、花藥組織、胚乳、皮層等）、細胞（體細胞和生殖細胞）以及原生質體，培養在人工配制的培養基上，給予適當的培養條件，使其長成完整的植株。由于培養物是脫離植物母體，在玻璃瓶中進行培養，所以也叫做離體培養。在有些情況下，再分化也可不經愈傷組織階段，而直

6、接發生于脫分化的細胞3。植物組織培養是20 世紀初發展起來的一門新興技術, 隨著這項技術的日益完善, 其應用也越來越廣泛, 可用于種苗快繁、植物脫毒、植物育種、種質資源保存以及次生代謝物提取等方面。尤其植物快繁和脫毒是應用最多和最廣的方面, 而且許多花卉苗木的試管育苗已進入了商品化生產4。脫毒株苗具有無雜菌、適應能力較強、繁育較快、質量優、抗性好、分蘗性強、繁殖系數高、大批量生產、周年供應、便于運輸等優點，已得到有關專家的鑒定及高度評價和種植試驗區、種植產區果農的認可。例如脫毒馬鈴薯、脫毒紅薯、脫毒生姜、脫毒大蒜、脫毒草莓、脫毒苗木、脫毒花卉等等，已成為現代農民致富的新寵5。通過莖尖分生組織培

7、養脫除病毒自上世紀70 年代以來在馬鈴薯上推廣應用，種薯生產技術隨著生物技術的發展不斷改進6。利用馬鈴薯莖尖組織培養結合病毒檢測, 進行馬鈴薯脫毒的組織培養技術, 可大批量地進行種薯繁殖, 又可防止親代植株的病毒傳染給子代7 。作為馬鈴薯生產第一大國, 中國的馬鈴薯單產低于世界平均水平。種薯問題是限制其單產提高的主要因素, 要提高種薯質量, 莖尖分生組織培養脫毒、組培苗離體快繁和( 或 ) 試管薯生產方面的研究是其技術基礎, 植物生長物質在上述三方面的應用是研究方向之一8。馬鈴薯薯塊及芽外植體消毒滅菌后在MS基本培養基中培養效果最好9。黃萍等10認為在馬鈴薯初代培養基( 作莖尖培養用) 和增殖

8、培養基(作試管苗快速繁殖用)中分別加入25g/ml鏈霉素、四環素和苯甲酸鈉3種抗污染劑，結果發現：苯甲酸鈉在初代培養基中抑菌效果最好; 而在增殖培養基中以四環素的抑菌效果最佳。植物組織中普遍存在內生菌, 當植物組織進行離體培養時, 這些內生菌就會產生污染11。為了消除植物組織培養過程中出現的真菌和細菌污染, 而又不殺傷植物組織, 采用多菌靈和青霉素混合溶液浸泡污染的組培苗莖段的結果發現, 多菌靈對真菌有殺滅作用, 對細菌沒有明顯作用; 青霉素只對細菌有抑制作用, 繼代后細菌污染照常存在; 而對污染的組培苗采用75 % 乙醇和 0 .1% Hg Cl2 處理可徹底殺滅真菌和細菌12。3 植物激素

9、對馬鈴薯生長的影響試驗以品種為主區,激素處理為副區進行裂區設計,研究了赤霉素(GA3) 與茉莉酸甲酯(MeJA) 對霧培馬鈴薯內源激素與生長發育的影響。結果表明:外源GA3 處理增加了3 個馬鈴薯品種葉片內源IAA 和 JA 的含量,降低了中晚熟品種高原7號的內源ABA 含量。 外源 MeJA對馬鈴薯塊莖均有一定誘導作用,但結合 GA3 處理其誘導結薯的能力會減弱13。 蒙美蓮等10發現馬鈴薯塊莖形成期,脫落酸含量顯著增加,赤霉素含量則顯著降低,赤霉素與脫落酸比值下降到一定水平是塊莖開始形成的重要條件。外加脫落酸噴施葉面,使塊莖形成提早,但結薯數并未增加;外加赤霉素噴施葉面,使植株細高,匍匐莖

10、細長,塊莖形成顯著延遲,塊莖數顯著減少 ,這一結果進一步證明了脫落酸和赤霉素在塊莖形成中的作用。張志軍等14研究表明外源添加赤霉素(GA,Gibberellins) 能促進馬鈴薯莖、葉和匍匐莖的生長,而抑制塊莖的形成.添加GA 生物合成抑制劑可降低植株體內GA 水平和活性,促進塊莖形成.石瑛等15在誘導結薯的過程中給以不同濃度的香豆素處理,研究香豆素對試管微型薯誘導的影響。結果表明,在誘導結薯的培養基中,添加香豆素處理的濃度為30mg/L 時,獲得的微型薯塊莖較大且大薯率較高。陳善娜等16在加入100mg/l 香豆素時,試管結薯的數量與使用500mg/l 矮壯素效果相近似。 使用 50mg/l

11、 人參寡糖素或10mg/l 黑節草寡糖素時,試管結薯的數量明顯超過或略超過用500mg/l 矮壯素的效果。IAA 與 GA 互作對馬鈴薯試管苗生長有積極的促進作用,能夠明顯提高試管苗的高度,最大增幅可達90.3%, 而 IAA 與 BAP 互作對試管苗生長有明顯抑制作用。IAA 與 GA 互作對試管苗根的形成和生長影響不明顯。BAP 對試管薯形成有重要作用, 而 GA 與 BAP 互作能進一步促進試管薯生長,處理4（IAA+GA 十 BAP） 比處理 3（IAA+BAP） 的試管薯鮮重和直徑分別增加 163.8%和 46.4%17。低濃度的2,4-D 有利于紅色愈傷組織的花色苷積累,高濃度的2

12、,4-D 促進其生長而不利于花色苷的積累; 高濃度的6-BA 能促進紅色愈傷組織中花色苷的積累并誘導白色愈傷組織花色苷的合成,但抑制其生長;卡那霉素能使白色愈傷組織變紅并積累花色苷,高濃度的卡那霉素嚴重抑制愈傷組織的生長并最終變褐死亡; 提高蔗糖濃度能促進愈傷組織花色苷的產生和積累,但超過70g/L 時抑制生長18。4 馬鈴薯組織培養的具體實驗方案4.1 外植體培養從已催出芽（芽長一般 24cm）的干凈健康馬鈴薯塊莖上掰下芽，用自來水沖洗干凈，放入 0.1 0.15%的升汞溶液中浸泡8 10 分鐘，在超凈工作臺上消毒完后，放入無菌水中浸泡 6 次， 每次 5 分鐘， 然后接種到MS 6 BA1

13、.5mg/L（ 毫克 /升） GA30.5mg/L IBA0.5mg/L+瓊脂8g/L+蔗糖30g/L （PH值為5.8）的培養基上，每個培養瓶接種15個外植體。4.2 莖尖剝離及初代培養外植體培養20天后，在超凈工作臺上解剖鏡下用解剖針將生長點0.1 0.5mm部分剝離出來，轉接到 MSF肌醇 100mg/L+6 BA1.5mg/L + GA30.5mg/L +泛酸鈣 1.5mg/L + 蔗糖 30g/L +瓊脂8g/L +活性炭0.17g/L （PH值為5.8 ）的培養基上，每個培養瓶接種45個生 長點。光照保持30006000Lux （勒克斯）左右，每天照光1316小時，溫度控制在23C

14、, 經 2 6 個月左右培養誘導，其間轉接2 3 次， 生長點即可長成新的小植株。經病毒檢測不帶病毒的株系就可進行擴繁，未脫毒的株系淘汰。4.3 試管苗擴繁擴繁前的準備1擴繁培養基的制備。擴繁培養基以MS§養基為擴繁基本培養基，外加 6-BA0.5mg/L+NAA0.5 1.5mg/L+蔗糖 30g/L + 瓊脂 8g/L + 活性炭 0.17g/L , pH值為 5.8。2 把接種用具在超凈工作臺上用紫外線燈消毒20 30 分鐘，關掉紫外線燈，打開日光燈和吹風機。3 用肥皂把手洗干凈并擦干，再用75%酒精消毒，待手上酒精干后，點上酒精燈，把剪子、鑷子培養皿等所需用具在酒精燈上進行消

15、毒。接種擴繁用 75%酒精噴待接的試管苗和制備好待用的擴繁培養基表面，將已脫毒株系按每苗留12 片葉為一個莖段剪下，正向插入擴繁培養基（即MS 6 BA0.5mg/L NAA0.5 1.5mg/L+蔗糖30g/L+瓊脂8g/L+活性炭0.17g/L , PH值為5.8的培養基）上。一般每個培養瓶接 種15個莖段，在溫度 25 27C,光照2000 3000Lux,每天15 16小時條件下培養 3-4 天即可生根長芽。30 天后可按1： 7 瓶進行擴繁一次，即原來每瓶15 苗擴繁一次可達7 瓶105 苗，以后每隔30 天擴繁 1 次，繁殖到目標苗數后，再經23 個月培養即可扦插到原原種繁殖網室，

16、進行原原種繁殖19。5 結論與討論5.1 馬鈴薯組織培養的前景展望組織培養是一種打破傳統的新型繁衍后代方法，能最大效率地利用空間，使高等作物生長發育的微生物化，田間馬鈴薯育種材料圃種植45000株/hm2,在組織培養室每4cm2培養1 株 , 且能多層架放置培養瓶, 加上繁殖周期短, 變異母體材料擴大了500-2000 倍。 同時由于組織培養條件使染色體突變率的增強，若再增設人工誘導突變劑，提高了變異率，所以組織培養在馬鈴薯育種是一種很有潛力的方法。從20 世紀 90 年代至今，隨著細胞分子領域的深入，基因 DNA 序列的測定，人類對生命的微生理化，為現代生物技術輔助育種成為可能，至今已有許多

17、作物成功地進行基因轉移，表達基因調控，體細胞無性系雜交，細胞器移植，花粉單倍體培養，單倍體加倍純合等。而這些輔助育種手段都離不開組織培養。可見， 21 世紀開展馬鈴薯及其它作物育種，應用組織培養技術勢在必行，前景美好20。參考文獻 (References)1 朱德蔚，等植物組織培養與脫毒快繁技術M 北京：中國科學技術出版社，20012 WEI Z D, et al. Plant tissue culture and virus-free propagation technology M. Beijing: China Science and Technology Press, 2001.3 李

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