论文部分内容阅读
摘 要：以脱毒马铃薯早大白试管苗为材料，研究6种不同碳源和活性炭对其生长的影响。结果表明：蔗糖和绵白糖优于其他4种碳源，两者在株高和叶片数上分别比单糖葡萄糖高64.8%、18.4%和104.2%、67.2%；在生根数方面比葡萄糖、可溶性淀粉多26.9%、10%；在根长方面比D-果糖长245.6%、221.5%。此外研究表明蔗糖与绵白糖浓度为20g/L或25g/L时较好，浓度太高反而不利于马铃薯脱毒苗的生长；活性炭浓度0.1%～0.2%较适宜，可促进马铃薯脱毒苗生长，有利于生根。
关键词：碳源；活性炭；马铃薯脱毒试管苗
中图分类号 S532 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）03-30-02
Effect of Different Carbon Sources and Activated Charcoal on Virus-free Potato in Vitro
Guo Jing et al.
（College of Bioengineering，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China）
Abstract：The effect of different carbon sources and activated charcoal on Zaodabai Virus-free Potato in vitro were analyzed in this research.The results showed sucrose and soft sugar were better than other carbon sources，they were 64.8%，18.4% higher than glucose and had 104.2%，67.2% more blades，root more than glucose and soluble starch 26.9% and 10%，root length longer than D-fructose 245.6% and 221.5%.The better concentration of sucrose and soft sugar were 20g/L or 25g/L， their concentration were too high to Virus-free Potato in vitro.The better concentration of activated charcoal was 0.1%～0.2%，promoted the growth and rooting of virus-free potato in vitro.
Key words：Carbon source；Activated charcoal；Virus-free potato
马铃薯具有产量高、营养丰富、适应性强、分布广、经济价值较高等特点，是世界第三大粮食作物[1]。生产上，各类病毒病和类病毒的危害是马铃薯种薯退化的主要原因[2-5]，而脱毒技术的应用能很好地解决这一问题。脱毒马铃薯组培苗在移栽过程中，苗的健壮程度直接影响移栽苗的质量和成活率等[6]。由于试管苗在实验室无菌条件下培养，随着培养时间延长和继代次数增多，往往出现长势弱和易倒伏等不利的现象[7]。为了提高移栽成活率，降低生产成本，已有很多学者进行了相关研究。刘琳等[8]、吴瑕等[9]分别对不同碳源对钙果组培苗及草原樱桃组培苗繁育的影响进行了研究，表明组培苗培养时最佳碳源为蔗糖和白砂糖，生产上为了降低成本，建议选用白砂糖。赵文魁[10]、王英[11]等也对碳源进行研究，对于不同品种的马铃薯脱毒苗在培养时应采用适合的碳源。活性炭作为一种吸附剂在组织培养中经常使用，其主要作用是吸附培养过程中植物细胞分泌的及培养基中的有害物质，有利于生根[12]。韩文璞等[13]在甜樱桃组织培养中，在培养基中加入0.1%活性炭，生根率达100%，根系发达、洁白，移栽成功率高。余晓丽等[14]在野生黄蔷薇离体培养基中加入0.2%活性炭，生根效果较好。目前关于马铃薯脱毒苗培养中添加活性炭研究很少，鉴于此，本试验主要研究不同碳源和活性炭对马铃薯脱毒苗早大白生长的影响。筛选出该品种最佳碳源、浓度及活性炭浓度，为降低成本和高效低耗生产提供依据，也为其他品种提供参考。
1 材料与方法
11 材料 马铃薯早大白脱毒苗，由大连工业大学生物工程学院提供。
12 方法
121 马铃薯脱毒苗的接种和培养 选择生长较为一致的脱毒试管苗在同一天进行转接，用剪刀剪取大小一致1叶1芽的茎段，用镊子将其轻轻插入培养基内，每瓶（100 mL三角瓶）1段，每处理接5瓶，3次重复。
培养条件控制为光照强度3 000lx，光照时间14h/d，培养温度（23±2）℃。每5d记录1次株高、叶片数、生根数、根长和茎粗等性状，共培养25d。
122 不同碳源对马铃薯脱毒苗的影响 分别设置6种不同的碳源：蔗糖（分析纯）、绵白糖（市售，一级）、葡萄糖（分析纯）、D
果糖（分析纯）、D
麦芽糖（生化试剂）和可溶性淀粉（分析纯），添加量3%，并以基本MS为对照（ck）。选择效果较好的碳源，分别按20%、25%、30%、35%、40%添加，寻找该碳源的最佳添加量。
123 不同浓度活性炭对马铃薯脱毒苗的影响 在MS中分别添加01%、02%、03%、04%、05%的活性炭（分析纯），观察生长情况，寻找最佳添加量。
2 结果与分析
21 不同碳源对马铃薯脱毒苗的影响 脱毒苗的生产成本和繁殖效率主要取决于试管苗的生长速度和繁殖系数，其中株高和节数反映了生长速度，植株越高和有效节数越多则繁殖系数会越大。而叶片数越多、根系越发达则表明试管苗的质量越好。 从表1可看出，在不同碳源中，以蔗糖和绵白糖为最佳碳源，二者之间的生长情况相似，但明显优于其他4种碳源。两者在株高、叶片数方面分别比葡萄糖高648%、184%和1042%、672%；在生根数方面比葡萄糖、可溶性淀粉高269%、10%；在根长方面比D
果糖高2456%、2215%。它们的叶色浓绿、茎秆粗壮，长势旺盛。工业上绵白糖价格低廉，绵白糖完全可以作为碳源应用于马铃薯脱毒苗早大白的快繁生产中，这样可以大大降低生产成本。
注：表中数值为25d时3次重复的平均值，不同大写字母表示001水平差异显著，下同。
22 不同浓度的蔗糖和绵白糖对马铃薯脱毒苗的影响 表2结果表明，蔗糖和绵白糖的浓度不同，对于早大白脱毒苗的影响显著，蔗糖和绵白糖浓度为20%或25%较适宜。与对照相比，它们在株高上相应地分别增加395%、36%和58%、21%，且它们的叶色浓绿，生长旺盛，繁殖系数大，脱毒苗质量好。而质量分数增大反而不利于脱毒苗的生长，各生长指标呈下降趋势。浓度太高，渗透压大，不仅要求高胞液浓度与之维持平衡，而且还对细胞形成反渗透，使细胞很难获得分裂增殖所需要的大量水分和养分，造成“糖害”。
23 不同浓度的活性炭对马铃薯脱毒苗的影响 从表3中可以看出，添加不同浓度活性炭的试管苗大多数生长指标明显优于对照。其中，浓度限制在01%～02%较好，与对照相比，它们的株高增高517%、242%；叶片数增加276%、172%；生根数多619%、429%；根长长225%、355%；且茎秆粗壮，生长旺盛。因为活性炭的添加为脱毒苗生根提供了有利的暗环境。但浓度过大（大于02%）反而不利于脱毒苗生长，脱毒苗的质量与生根均有所下降。活性炭作为一种吸附剂，浓度过大可能吸附培养基中的营养物质，不仅起不到促进生长作用，反而抑制脱毒苗生长。
3 结论与讨论
浓度均为20%～25%的蔗糖和绵白糖较适合于马铃薯脱毒苗早大白的快繁与促壮。其中绵白糖（主要成分是97%蔗糖）用量少，且价格低廉，有利于降低生产成本[15]。此结果与王英[11]研究结果稍有不一致，原因可能在于选用的马铃薯苗品种不同，而不同的品种均应有自己最适合的培养条件，这些需要更深入的研究。
添加活性炭浓度01%～02%较适宜，浓度过大则不利于脱毒试管苗的生长与生根[16-17]。在培养基中加入活性炭有利于吸附一些有害物质，如植物在生长过程中其生长代谢会分泌多酚化合物，氧化后在培养基中形成褐色的醌类物质，对试管苗有毒害抑制作用；培养基经过高压高温处理后，其中一些成分如蔗糖会产生5
羟甲基糠醛，也会抑制外植体的生长[18]。
参考文献
[1]梁秀芝，刘根科，杜珍马铃薯脱毒技术及其应用[J]内蒙古农业科技，2002（2）：23-25
[2]Wang Biao， Ma Yanli， Zhang Zhibo，et al Potato viruses in China[J]Crop protection，2011， 30（9）：1 117-1 123
[3]Ling Kaishu， Harrison H F， Simmons A M，
et al Experimental host range and natural reservoir of sweet potato leaf curl virus in the United States[J]Crop Protection，2011，30（8）： 1 055-1 062
[4]Loebenstein G， Gaba V Chapter 6-Viruses of Potato[J]Advances in Virus Research， 2012，84：209-246
[5]Ling Kaishu， Michael J D， Harrison H F，et alField evaluation of yield effects on the USA heirloom sweet potato cultivars infected by Sweet potato leaf curl virus [J]Crop Protection，2010， 29（7）：757-765
[6]马淑珍，柳学勤，谢文斌马铃薯脱毒瓶苗快繁技术[J]中国马铃薯，2008，22（3）：175-177
[7]郑萍，朱淑婉，王火旭马铃薯脱毒试管苗促壮研究[J]北方园艺，2008（1）：186-188
[8]刘琳，刘国杰不同碳源对钙果组培苗的影响[J]北方园艺，2005（5）：68
[9]吴瑕，张涛，杨凤军，等不同碳源及浓度对草原樱桃组培苗繁育的影响[J]黑龙江八一农垦大学学报，2007，19（5）：26-29
[10]赵文魁，王惠群，田梅，等MS培养基不同碳源和矮壮素浓度对马铃薯试管苗农艺性状的影响[J]现代生物医学进展，2007，7（8）：1 147-1 150
[11]王英，于丽丽，刘志文不同水源和碳源对脱毒马铃薯快繁的影响[J]河南农业科学，2011，40（5）：148-150
[12]王清连植物组织培养[M]北京：中国农业出版社，2000：16
[13]韩文璞，袁明莲活性炭在甜樱桃组织培养中的应用[J]落叶果树，2001（3）：7-8
[14]余晓丽，王世茹，褚学英野生黄蔷薇离体培养再生体系的建立[J]江苏农业科学，2007（3）：117-118
[15]Lin Kai， Miller J B， Copeland L Glycemic effect of potatoes[J]Food Chemistry，2012，133（4）： 1230-1240
[16]孙占育，孙志强，曹斌活性炭在促进组培苗植物生根中的作用[J]湖南农业科学，2010（7）：3-5
[17]Devesa R， Bustosb G， Cruzj J M， et al Optimisation of entrapped activated carbon conditions to remove coloured compounds from winery wastewaters [J]Bioresource Technology， 2011，102（11）：6 437-6 442
[18]季彪俊，孙依斌活性炭在几种植物茎尖培养中的作用[J]福建农业学报，2006，21（4）：379- 383
（责编：徐世红）
关键词：碳源；活性炭；马铃薯脱毒试管苗
中图分类号 S532 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）03-30-02
Effect of Different Carbon Sources and Activated Charcoal on Virus-free Potato in Vitro
Guo Jing et al.
（College of Bioengineering，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China）
Abstract：The effect of different carbon sources and activated charcoal on Zaodabai Virus-free Potato in vitro were analyzed in this research.The results showed sucrose and soft sugar were better than other carbon sources，they were 64.8%，18.4% higher than glucose and had 104.2%，67.2% more blades，root more than glucose and soluble starch 26.9% and 10%，root length longer than D-fructose 245.6% and 221.5%.The better concentration of sucrose and soft sugar were 20g/L or 25g/L， their concentration were too high to Virus-free Potato in vitro.The better concentration of activated charcoal was 0.1%～0.2%，promoted the growth and rooting of virus-free potato in vitro.
Key words：Carbon source；Activated charcoal；Virus-free potato
马铃薯具有产量高、营养丰富、适应性强、分布广、经济价值较高等特点，是世界第三大粮食作物[1]。生产上，各类病毒病和类病毒的危害是马铃薯种薯退化的主要原因[2-5]，而脱毒技术的应用能很好地解决这一问题。脱毒马铃薯组培苗在移栽过程中，苗的健壮程度直接影响移栽苗的质量和成活率等[6]。由于试管苗在实验室无菌条件下培养，随着培养时间延长和继代次数增多，往往出现长势弱和易倒伏等不利的现象[7]。为了提高移栽成活率，降低生产成本，已有很多学者进行了相关研究。刘琳等[8]、吴瑕等[9]分别对不同碳源对钙果组培苗及草原樱桃组培苗繁育的影响进行了研究，表明组培苗培养时最佳碳源为蔗糖和白砂糖，生产上为了降低成本，建议选用白砂糖。赵文魁[10]、王英[11]等也对碳源进行研究，对于不同品种的马铃薯脱毒苗在培养时应采用适合的碳源。活性炭作为一种吸附剂在组织培养中经常使用，其主要作用是吸附培养过程中植物细胞分泌的及培养基中的有害物质，有利于生根[12]。韩文璞等[13]在甜樱桃组织培养中，在培养基中加入0.1%活性炭，生根率达100%，根系发达、洁白，移栽成功率高。余晓丽等[14]在野生黄蔷薇离体培养基中加入0.2%活性炭，生根效果较好。目前关于马铃薯脱毒苗培养中添加活性炭研究很少，鉴于此，本试验主要研究不同碳源和活性炭对马铃薯脱毒苗早大白生长的影响。筛选出该品种最佳碳源、浓度及活性炭浓度，为降低成本和高效低耗生产提供依据，也为其他品种提供参考。
1 材料与方法
11 材料 马铃薯早大白脱毒苗，由大连工业大学生物工程学院提供。
12 方法
121 马铃薯脱毒苗的接种和培养 选择生长较为一致的脱毒试管苗在同一天进行转接，用剪刀剪取大小一致1叶1芽的茎段，用镊子将其轻轻插入培养基内，每瓶（100 mL三角瓶）1段，每处理接5瓶，3次重复。
培养条件控制为光照强度3 000lx，光照时间14h/d，培养温度（23±2）℃。每5d记录1次株高、叶片数、生根数、根长和茎粗等性状，共培养25d。
122 不同碳源对马铃薯脱毒苗的影响 分别设置6种不同的碳源：蔗糖（分析纯）、绵白糖（市售，一级）、葡萄糖（分析纯）、D
果糖（分析纯）、D
麦芽糖（生化试剂）和可溶性淀粉（分析纯），添加量3%，并以基本MS为对照（ck）。选择效果较好的碳源，分别按20%、25%、30%、35%、40%添加，寻找该碳源的最佳添加量。
123 不同浓度活性炭对马铃薯脱毒苗的影响 在MS中分别添加01%、02%、03%、04%、05%的活性炭（分析纯），观察生长情况，寻找最佳添加量。
2 结果与分析
21 不同碳源对马铃薯脱毒苗的影响 脱毒苗的生产成本和繁殖效率主要取决于试管苗的生长速度和繁殖系数，其中株高和节数反映了生长速度，植株越高和有效节数越多则繁殖系数会越大。而叶片数越多、根系越发达则表明试管苗的质量越好。 从表1可看出，在不同碳源中，以蔗糖和绵白糖为最佳碳源，二者之间的生长情况相似，但明显优于其他4种碳源。两者在株高、叶片数方面分别比葡萄糖高648%、184%和1042%、672%；在生根数方面比葡萄糖、可溶性淀粉高269%、10%；在根长方面比D
果糖高2456%、2215%。它们的叶色浓绿、茎秆粗壮，长势旺盛。工业上绵白糖价格低廉，绵白糖完全可以作为碳源应用于马铃薯脱毒苗早大白的快繁生产中，这样可以大大降低生产成本。
注：表中数值为25d时3次重复的平均值，不同大写字母表示001水平差异显著，下同。
22 不同浓度的蔗糖和绵白糖对马铃薯脱毒苗的影响 表2结果表明，蔗糖和绵白糖的浓度不同，对于早大白脱毒苗的影响显著，蔗糖和绵白糖浓度为20%或25%较适宜。与对照相比，它们在株高上相应地分别增加395%、36%和58%、21%，且它们的叶色浓绿，生长旺盛，繁殖系数大，脱毒苗质量好。而质量分数增大反而不利于脱毒苗的生长，各生长指标呈下降趋势。浓度太高，渗透压大，不仅要求高胞液浓度与之维持平衡，而且还对细胞形成反渗透，使细胞很难获得分裂增殖所需要的大量水分和养分，造成“糖害”。
23 不同浓度的活性炭对马铃薯脱毒苗的影响 从表3中可以看出，添加不同浓度活性炭的试管苗大多数生长指标明显优于对照。其中，浓度限制在01%～02%较好，与对照相比，它们的株高增高517%、242%；叶片数增加276%、172%；生根数多619%、429%；根长长225%、355%；且茎秆粗壮，生长旺盛。因为活性炭的添加为脱毒苗生根提供了有利的暗环境。但浓度过大（大于02%）反而不利于脱毒苗生长，脱毒苗的质量与生根均有所下降。活性炭作为一种吸附剂，浓度过大可能吸附培养基中的营养物质，不仅起不到促进生长作用，反而抑制脱毒苗生长。
3 结论与讨论
浓度均为20%～25%的蔗糖和绵白糖较适合于马铃薯脱毒苗早大白的快繁与促壮。其中绵白糖（主要成分是97%蔗糖）用量少，且价格低廉，有利于降低生产成本[15]。此结果与王英[11]研究结果稍有不一致，原因可能在于选用的马铃薯苗品种不同，而不同的品种均应有自己最适合的培养条件，这些需要更深入的研究。
添加活性炭浓度01%～02%较适宜，浓度过大则不利于脱毒试管苗的生长与生根[16-17]。在培养基中加入活性炭有利于吸附一些有害物质，如植物在生长过程中其生长代谢会分泌多酚化合物，氧化后在培养基中形成褐色的醌类物质，对试管苗有毒害抑制作用；培养基经过高压高温处理后，其中一些成分如蔗糖会产生5
羟甲基糠醛，也会抑制外植体的生长[18]。
参考文献
[1]梁秀芝，刘根科，杜珍马铃薯脱毒技术及其应用[J]内蒙古农业科技，2002（2）：23-25
[2]Wang Biao， Ma Yanli， Zhang Zhibo，et al Potato viruses in China[J]Crop protection，2011， 30（9）：1 117-1 123
[3]Ling Kaishu， Harrison H F， Simmons A M，
et al Experimental host range and natural reservoir of sweet potato leaf curl virus in the United States[J]Crop Protection，2011，30（8）： 1 055-1 062
[4]Loebenstein G， Gaba V Chapter 6-Viruses of Potato[J]Advances in Virus Research， 2012，84：209-246
[5]Ling Kaishu， Michael J D， Harrison H F，et alField evaluation of yield effects on the USA heirloom sweet potato cultivars infected by Sweet potato leaf curl virus [J]Crop Protection，2010， 29（7）：757-765
[6]马淑珍，柳学勤，谢文斌马铃薯脱毒瓶苗快繁技术[J]中国马铃薯，2008，22（3）：175-177
[7]郑萍，朱淑婉，王火旭马铃薯脱毒试管苗促壮研究[J]北方园艺，2008（1）：186-188
[8]刘琳，刘国杰不同碳源对钙果组培苗的影响[J]北方园艺，2005（5）：68
[9]吴瑕，张涛，杨凤军，等不同碳源及浓度对草原樱桃组培苗繁育的影响[J]黑龙江八一农垦大学学报，2007，19（5）：26-29
[10]赵文魁，王惠群，田梅，等MS培养基不同碳源和矮壮素浓度对马铃薯试管苗农艺性状的影响[J]现代生物医学进展，2007，7（8）：1 147-1 150
[11]王英，于丽丽，刘志文不同水源和碳源对脱毒马铃薯快繁的影响[J]河南农业科学，2011，40（5）：148-150
[12]王清连植物组织培养[M]北京：中国农业出版社，2000：16
[13]韩文璞，袁明莲活性炭在甜樱桃组织培养中的应用[J]落叶果树，2001（3）：7-8
[14]余晓丽，王世茹，褚学英野生黄蔷薇离体培养再生体系的建立[J]江苏农业科学，2007（3）：117-118
[15]Lin Kai， Miller J B， Copeland L Glycemic effect of potatoes[J]Food Chemistry，2012，133（4）： 1230-1240
[16]孙占育，孙志强，曹斌活性炭在促进组培苗植物生根中的作用[J]湖南农业科学，2010（7）：3-5
[17]Devesa R， Bustosb G， Cruzj J M， et al Optimisation of entrapped activated carbon conditions to remove coloured compounds from winery wastewaters [J]Bioresource Technology， 2011，102（11）：6 437-6 442
[18]季彪俊，孙依斌活性炭在几种植物茎尖培养中的作用[J]福建农业学报，2006，21（4）：379- 383
（责编：徐世红）