甘薯快繁脱毒

甘薯的快繁脱毒研究甘薯的生物学特性及经济价值甘薯病毒病的研究简史甘薯的脱毒方法甘薯茎尖培养脱毒常见问题及解决方法结语甘薯的生物学特性及经济价值甘薯的生物学特性甘薯(IpomoeabatatczsL.Lam)，又名甜薯、番薯、红薯、白薯、山芋、地瓜、红茗等。属旋花科，一年生或多年生草本块根植物。甘薯喜高温、短日照，易栽易种，适应性强，抗逆性强，省水耐贫瘩，病虫害少，同时具有稳产、高产的特点，在我国农村栽培地区很多。甘薯是介于蔬菜和粮食之间的食品，不仅味道好，而且营养也很丰富。甘薯块根生长于地下，鲜甘薯中含60-80%水分、10-30%淀粉、5%左右的糖分及少量蛋白质、油脂、纤维素、半纤维素、果胶、灰分等。若以2.5kg鲜甘薯折成0.5kg粮食计算，其应有成分除脂肪外，蛋白质、碳水化合物的含量都比大米、面粉高，特别是粮食类食品中比较缺乏的赖氨酸在甘薯中含量较高，此外甘薯中含有丰富的维生素A、B1、B2、C、E。甘薯是一种保健美容食品。甘薯是一种生理的碱性食品，吃入人体后育邑中和肉、米、面所产生的酸性物质，调节人体的酸碱平衡。自从20世纪80年代以来，甘薯的抗癌保健成分和功能被国内外科学家逐渐揭示。最近食品专家开发出一种紫色的甘薯新品种，含有大量能够保护眼睛健康和提高视力的色素花青素苷。美国费城大学生物学家从甘薯中提取一种叫DHBA物质，这是一种类固醇，具有防止癌和延长寿命作用。随着科学技术的发展，甘薯的综合开发利用工作将进一步深入，充分显示了“甘薯全身都是宝”作用，甘薯已逐步发展成为用途广泛，高产高效的经济作物。甘薯病毒病的研究简史植物病毒为害是农业生产上损失最大的病害之一，有“植物癌症”之称。1919年恩幸（Ensign）首次报道了甘薯病毒的发现，70年代，世界各产区相继报道了甘薯病毒病造成甘薯产量降低，品质下降。目前已报道的侵染甘薯的病毒和类病毒有10余种，主要是:甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)、甘薯潜隐病毒(SPLV)、甘薯脉花叶病(SPVMV)、甘薯轻斑驳病毒(SP-MMV)、甘薯黄矮病毒(SPyDV)、甘薯无病症病毒(SPSV)、甘薯凹脉病毒(SPSVV)、甘薯病毒病中的白粉虱传播因子(SPVD)、甘薯类花椰菜花叶病毒(SPCLV)、烟草花叶病毒(TMV)、烟草条纹病毒(TSV)、黄瓜花叶病毒(CMV)及尚未定名的C-2和C-4，1。甘薯的经济价值甘薯是我国的四大粮食作物之一，是一种重要的粮食、饲料和工业原料作物，具有产量高、营养丰富、稳产性好等优点。中国的甘薯种植面积达660万hm2，总产量达1亿t，面积和产量占世界的80%，居世界首位。甘薯作为主食除可直接食用鲜薯和薯干外，也可以与大米、玉米、面等掺在一起，做成煎饼、馒头、面条等食品。作为副食主要是经过简单加工可以制成各种食品及食品添加剂。甘薯制成果脯，软甜可口、物美价廉。甘薯渣可制成酱色、醋等产品。甘薯罐头在有些国家也很畅销，甘薯还可以制成薯干、菜肴、味精等。甘薯简单加工、投资小、技术很容易掌握，很适合农村个体及乡镇企业经营。其中，甘薯羽状斑驳病毒是最主要的一种甘薯病毒，几乎分布于世界各甘薯产区，它经蚜虫以非持久方式传播，是目前研究得最彻底的甘薯病毒。侵染我国甘薯的主要病毒除SPFMV外，还有SPLV和SPCLV，此外还发现甘薯褪绿斑病毒(SPCFV)和C-2两种病毒，但未发现SPMMV。SPFMV属马铃薯Y属(Potyvirus)病毒，对甘薯危害最重，分布最广，几乎在所有甘薯品种上都可发现。目前已鉴定出该病毒的多个株系，如SPFMV-0(普通株系)、SPFMV-RC(褐裂株系)、SPFMV-IC(内木栓株系)等。SPFMV病毒粒体失活温度为60-65℃，稀释终点为10-3-10-4，体外存活期12h。SPLV侵染的许多甘薯品种不产生明显的叶部症状，仅产生轻度的斑驳，可经汁液摩擦接种传播，能侵染旋花科的多种、黎科3种、茄科9种植物。该病毒的稀释限点为10-2-10-3，失活温度为60-65℃，于25℃下体外存活期不超过24h。SPLV在被感染植物细胞中产生特异性的内含体，可随种薯、种苗营养体繁殖传播，但蚜虫、白粉虱和种子均不传毒。甘薯病毒病症状图：甘薯的脱毒方法热处理法热处理是利用病毒和寄主植物对高温的忍耐性的差异，使植物的生长速度超过病毒的扩散速度，得到一小部分不含病毒的植物分生组织，进行无毒个体培育到植株。Bake(1972)研究表明在热水处理中，由于植物组织经过淋洗，在水中浸泡常常会窒息死亡，并且这种处理也会打破或延长植物的体眠期。所以现在更常用的方法是将病毒感染的植物用35℃-38℃处理2-4周或更长时间进行脱毒。热处理脱毒法已应用多年，被世界多个国家利用，该项技术要求的设备比较简单，脱毒操作技术也比较容易，主要缺点是脱毒时间长，脱毒不完全。茎尖培养脱毒法早在20世纪40年代研究者们就发现在感染病毒的植物体中，根尖和茎尖分生组织中并没有病毒，因为分生细胞的细胞壁没有形成胞间连丝，病毒颗粒无法从周围的组织进入到分生细胞的内部。病毒的粒子及其微小，直径小于0.lum，只有在电子显微镜下才可识别，病毒一旦感染植物，就可以通过植物的维管束和细胞壁上的胞间连丝扩散到所有的组织和器官。但是植物的茎尖分生组织是由分生细胞构成，分生区域内无维管束，细胞壁的胞间连丝也不发达，病毒很难进入，所以生长点往往不含病毒或含有极少量的病毒，因而采取茎尖分生组织培养技术就能实现无病毒或去病毒植株的快速繁殖。茎尖培养时切取过大则不能保证完全除去病毒，茎尖愈小携带的病毒越少。考虑到脱毒效果及提高成活率，一般是取带1-2个叶缘基的顶端分生组织进行培养。研究表明，脱除病毒的效果与茎尖大小成反比，但是茎尖太小不易成活，所以茎尖大小必须适度。茎尖培养脱毒法脱毒率高，脱毒速度快，能在较短的时间内得到许多原种繁殖材料，但这种方法存在的缺点是植物的存活率低。现在经常是将热处理与茎尖培养相结合来使用，热处理与茎尖培养相结合之所以能够提高脱毒效果，是由于热处理可使植物生长本身所具有的顶端免疫区得以扩大，有利于切取较大的茎尖(在lmm左右)，从而提高培养或嫁接的成活率。甘薯脱毒鉴定甘薯病毒的检测有多种方法，如目测法、指示植物法、血清学检测法、电镜观察法及分子生物学方法。目测法是根据甘薯叶和薯块上出现的典型症状进行判断，可初步剔除病株，但对一些潜隐性病毒无法检测。指示植物法即根据指示植物巴西牵牛(Ipomoeasetosa)是否新生出明脉、斑点、变色等症状，此法简单、成本低，但不能区分病毒种类。血清法为酶联免疫吸附法(ELISA)或在此基础上改进的电结合酶联免疫吸附法(Dot-ELISA)等，是目前使用最广泛和较为可行的方法，其是根据硝酸纤维膜是否形成有色斑点来判断。电镜法即根据病毒的大小和形态特征，利用电子显微镜分辨率高的特点，对病毒颗粒进行直接观察，由于电镜的使用复杂使该法的推广受到较大制约。分子生物法是将cDNA探针和双链RNA技术应用在甘薯病毒检测上，由于样品处理复杂，探针分离困难，同位素标记存在安全问题等原因，使其应用范围受到影响。甘薯茎尖培养脱毒脱毒甘薯品种的选择在脱毒甘薯的品种选择上，甘薯的品种繁多，不同的甘薯品种一般都具有一定的区域适应性，在选择脱毒甘薯品种需充分考虑该地区的气候条件、土壤时条件及栽培条件，因此选择适宜的优良品种，充分发挥脱毒甘薯的品种优势是获得高产的关键技术措施，所以主要是选择我省的主栽品种、新品种、特殊加工用品种进行脱毒，如金山57、岩薯5号、龙岩7-3，其它品种等获得的脱毒苗。脱毒前处理选择的薯块大小基本一致，在实验室中用恒温水浴锅用变温方法对薯块进行钝化病毒处理：①用恒温水浴锅将水加热到57℃，把薯块置于温水中浸泡3min，然后将温度降至51±1℃温水中浸泡30min；②将水加热到60℃，把薯块置于温水中浸泡10min,然后降低温度到55±1℃，薯块在温水中继续浸泡23min。在浸泡过程中不断翻动薯块，使其受热均匀。温水钝化病毒处理后，再用50%多菌灵800倍药液浸泡消毒薯块15min。处理好的薯块一部分置于塑料盆中，盖上10cm厚消毒好的细河沙，在较洁净的室内催芽，另一部分植于塑料大棚内发芽。在30℃左右下催芽，当幼苗长至30cm(3-4周)就可以剪苗做茎尖培养。茎尖剥离与培养剪取生长旺盛的茎尖3-5cm，在室内切去叶片，然后消毒。消毒时将材料先用75%乙醇浸泡30s，无菌水冲洗一遍，然后用HgCl2(0.1%)浸泡8min，无菌水冲洗4遍。接种时，在解剖镜下剥取0.2-0.3mm大小的生长点(带1片叶原基)，接种在配制好的培养基中。剥离茎尖10天剥离茎尖20天剥离茎尖30天剥离茎尖50天培养基的选择综合国内外有关甘薯茎尖分生组织离体培养的研究结果，MS(Murashige和Skoog，1962)是最适宜的培养基。MS有机物中甘氨酸、烟酸、VB1、VB6和肌醇五种物质对甘薯茎尖生长都是必需的，它们对甘薯幼苗的作用彼此是互补的，彼此不可代替。诱导分化培养一定浓度的植物激素如IAA、NAA、6-BA、GA3等是甘薯茎尖分生组织培养必不可少的因素，培养基中不同激素的浓度和配比直接制约甘薯茎尖的生长和分化，结果表明，IAA:6-BA为1:5-20诱导效果最好，最佳诱导分化培养基为:MS+6-BA1mg/L+IAA0.1-0.2mg/L+GA30.1mg/L,不同品种的最适培养基基本一致。增殖培养待茎尖脱毒培养20天后，转接到MS+3.0％蔗糖+0.1％活性炭的培养基上培养。30天后脱毒苗去掉叶片，每2个茎节为1个新的外植体(顶芽带1节可见茎节也为1个新的外植体)转入MS+3.0％蔗糖+0.1％活性炭的培养基上增殖，以后每30天继代增殖一次。脱毒苗繁育脱毒甘薯茎尖苗的大量繁殖，可采用实验室试管苗快繁和温网棚繁殖方式来实现。实验室内繁殖是在无菌条件下，将脱毒苗一叶一节切段，扦插于不添加任何植物生氏调节剂1/2MS培养基中，培养过程中保持充足的光照和适宜的温度条件，才能提高薯苗的质量和繁殖速度。温网棚繁殖需在幼苗5-7叶时打开瓶口，室温下加光照炼苗5-7d。移栽前准备适合的基质并消毒，生产上多采用蛙石、珍珠岩、沙土或疏松的土壤等作为基质。实验室内快繁具有繁殖速度快、避免病毒再次侵染、不受季节、气候及空间的限制、可工厂化生产的优点；温网棚快繁成活率高，但成本较高。壮苗培养（苗圃育苗）意义由茎尖诱导并经过扩繁所得到的试管苗比较瘦弱,通过原球茎多代扩繁的试管生根苗因为种苗瘦弱移栽成活率较低,因此经过多代扩繁后所培养的培养苗必需经过壮苗以提高组培苗的质量。方法要求棚内高温、高湿、高肥。方法是在防虫温室或网室内，整地施肥做成1-1.5m宽的苗床，行株距15cm*10cm,将预先炼苗7d的脱毒试管苗整棵或2节1苗栽于苗床。甘薯脱毒试管苗室内切断快繁甘薯脱毒试管苗室内营养体移栽甘薯脱毒苗田间苗圃脱毒后的甘薯块根常见问题及解决方法问题：生长发育过程中极易感染病毒,并随着繁殖代数的增加而逐代加重,一般脱毒甘薯增产特性保持2-3年后会因病毒再侵染而丧失。措施：（1）提高茎尖的脱毒率，关键是控制剥取的茎尖的大小。（2）采用5*5cm的行间种植规模;（3）采用更有效的防虫害方法，特别防虫网在40目以上；（4）最好使用之前未种植过甘薯的土地，并勤喷洒高效、廉价的抗虫害药剂等。同时加强甘薯脱毒种苗的生产与推广应用工作。结语事实证明脱毒甘薯试管苗具有个体小、便于贮运的优势，及其适合用于种质资源保存和交换。但是由于脱毒苗进入大规模种植后，很容易受病毒的再侵染而引起再退化，因此只有为生产直接提供无病毒种苗，才能获得甘薯的持续优质高产稳产。而规模化生产脱毒苗的高成本，直接限制了其在生产上的积极应用。脱毒培养基的成分中，固化剂及有机营养的费用较高，若是我们能够研究出用廉价的物质替代，将会大幅度的提高甘薯大规模的种植的可能性。所以对于脱毒种薯的生产程序，我们迫切需要建立一套与脱毒薯相适应的生产管理技术，这样才能更好地发挥脱毒薯的作用。今后需加强组培理论和技术