甘薯脱毒种苗无糖培养的影响因素研究

摘要 为提高甘薯脱毒种苗无糖培养效率，以甘薯脱毒种苗作为试验材料，建立无糖培养体系，设计单因素试验和正交试验，对试验数据进行单因素方差分析、正交试验直观分析与方差分析，进一步优化无糖培养技术。结果表明：带有根系的甘薯脱毒种苗进行无糖培养效果较好；最优的无糖培养液成分为MS（有机物）+0.1 g/L花宝2号+0.67 g/L抑菌剂；最优的室内培养条件：培养基质为泥炭土与珍珠岩（1∶1），培养液体积为1 200 mL，选择3根28 W日光灯（光照强度约为2 900 lx），光照时长为12 h/d。

关键词 甘薯；脱毒种苗；无糖培养技术；影响因子

中图分类号 S531  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）21-0035-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.21.010

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Factors Affecting Sugar-free Culture of Virus-free Seedlings of Sweet Potato

CHEN Shun， XU Yu-chan， GUAN Jin-yan et al

（Zhanjiang Research Center， Institute of Nanfan ＆ Seed Industry， Guangdong Academy of Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524300）

Abstract In order to improve sugar-free culture efficiency of sweet potato virus-free seedling，virus-free Dioscorea esculenta （Lour.） Burkill seedlings were used as experimental materials， sugar-free culture system was established， single factor experiment and orthogonal experiment were designed， and the experimental data were analyzed by single factor variance analysis， orthogonal experiment visual analysis and variance analysis to optimize the culture conditions of sugar-free culture technology. The results showed that the sweet potato virus-free seedlings with roots had better sugar-free culture effect. The optimal sugar-free medium was MS （organic） + 0.1 g/L Huabao 2 + 0.67 g/L bacteriostatic agent，and the optimal indoor culture conditions were as follows： the culture medium was peat soil and perlite （volume ratio 1∶1）， the volume of culture solution was 1 200 mL， three 28W fluorescent lamps （light intensity was about 2 900 lx） were selected， light duration was 12 h/d.

Key words Sweet potato;Virus-free seedling;Sugar-free culture technology;Influencing factors

植物无糖培养技术，又称光自养微繁殖技术，是以CO2代替常规组织培养中的糖源作为植物生长所需的碳源，并通过控制影响植株生长的环境因子（如温度、湿度、光照强度、CO2浓度等）使植株由兼养型转变为自养型，低成本生产优质种苗的一种植物组织培养技术［1-3］。该技术于1997年引进我国［4］，近年来已广泛应用于作物快速繁殖［4-5］。在该技术培养下的植株生长发育快，培养周期缩短40%以上［1］，显著提高了种苗质量，综合成本平均降低了30%［6］。杨玉田等［7］研究表明，甘薯无糖培养苗较对照叶片增大，叶色浓绿，幼苗茁壮，移栽后成活率达到95%。由于无糖状态下外植体需要进行自养生长，要求外植体具有一定的形态大小，这就决定了无糖组织培养所取用的材料为继代苗，适用于组培的壮苗生根培养［8］。

笔者利用建立的无糖培养体系，研究培养基质、培养液成分与体积、光照强度与光照时间及植株的完整性等因子对甘薯无糖培养期间生长情况的影响，以期提高组培种苗驯化期间的质量和成活率，进一步细化和提升甘薯脱毒种苗的工厂化无糖培养效率。

1 材料与方法

1.1 材料

以广东省科学院南繁种业研究所湛江研究中心的甘薯脱毒组培苗作为试验材料。

1.2 方法

1.2.1 甘薯脱毒苗的接种。

在超净工作台上，将灭菌后的培养基质倒入已灭菌的无糖培养盒中，基质厚度约3 cm，倒入1 000 mL营养液，将传统组织培养20～30 d的甘薯组培苗取出，无菌水洗净基部残留的培养基，将甘薯组培苗按80株/盒的规格接种。对照组使用同批次传统组培生根苗。

1.2.2 甘薯脱毒苗无糖培养条件。

将接种后的培养盒连接无糖培养装置，在温度为（27±2） ℃，光照强度为2 000 lx，光照时间为10 h/d，湿度为50%～65%，空气中CO2浓度为400～600 mg/m3的培养室内培养，培养处理设置见表 每处理3组平行试验，定期观察并记录甘薯组培苗的生长状况。经过无糖培养后，测量培养苗的株高和茎粗，并移栽置温度为（28±1） ℃的温室大棚进行种植。

对照组使用同批次传统组培苗袋装苗，对照组和试验组同时进行培养，控制培养的环境条件一致，培养时间一致，进行3组平行试验。

1.2.3 营养液成分对植株的影响。

设计3种无糖培养液成分：①MS（有机物）+抑菌剂0.67 g/L；② MS（有机物）+花宝2号0.1 g/L+抑菌剂0.67 g/L；③ MS（有机物）+NAA 0.1 g/L+IBA 0.1 g/L+抑菌剂0.67 g/L。

在上述试验后，设计营养液单一营养成分的梯度试验（表2），以T3处理作为基准，探究每升培养液中适合无糖培养下植株生长的营养成分组合方案。

1.2.4 植株的完整性对繁殖的影响。

采用良种植株，分别为带有根系的甘薯脱毒继代苗和切除根系的甘薯脱毒继代苗，并进行无糖培养。

1.2.5 培养液体积对植株的影响。

在无糖培养试验中，添加的营养液体积梯度设置为900、1 000、1 100、1 200、1 300、1 400 mL。通过培养液体积的梯度试验，探究最适营养液体积。

1.2.6 不同培养基质对植株的影响。

采用黄金蛭石、椰糠、沙子、泥炭土、珍珠岩物种基质以体积比1∶1混合，设计10种不同搭配的培养基质：①沙子与珍珠岩（CK）； ②沙子与蛭石；③沙子与泥炭土；④沙子与椰糠；⑤珍珠岩与蛭石；⑥珍珠岩与泥炭土；⑦珍珠岩与椰糠；⑧蛭石与泥炭土；⑨蛭石与椰糠；⑩泥炭土与椰糠。

1.2.7 光照强度对植株的影响。

设计3个光照强度条件，研究光照强度对植株生长的影响。条件如下：①1根28 W日光灯（光照强度为2 000 lx）②2根28 W日光灯（光照强度为2 400 lx）③3根28 W日光灯（光照强度为2 900 lx）。对照（CK）为常规培养方式，光照强度为2 000 lx。

1.2.8 光照时长对植株的影响。

该试验针对光照时长设计了光照时长梯度试验，条件如下：8、9、10、11、12、13 h/d。对照（CK）为常规培养方式，光照时长为8 h。

1.2.9 正交试验优化营养液成分组合。

根据单因素试验结果，在不考虑各因素间的交互作用，将培养液成分中3个因素进行正交试验，每升培养液中各成分最优3因素3水平设计见表3。

根据正交表L9（34）安排试验，分别为：A1B1C1、A1B2C2、A1B3C3、A2B1C2、A2B2C3、A2B3C1、A3B3C2、A3B1C3、A3B2C1。培养条件：培养基质为泥炭土与珍珠岩（1∶1），培养液体积为1 200 mL，植株带有根系，选择3根28 W日光灯（光照强度为2 900 lx），光照时长为12 h/d，温度为（27±2） ℃，湿度为50%～65%（盒内湿度80%～95%），CO2浓度为400～600 mg/m3。

2 结果与分析

2.1 营养液成分对植株的影响

通过单因素方差分析方法分析了植株的株高和茎粗在不同培养液成分方案中的差异，结果见图1、2。从图1、2可见，各处理之间的株高和茎粗均存在显著性（P＜0.05），3种无糖培养液方案的株高和茎粗均显著高于CK，表现为T2＞T3＞T1＞CK，可见，T2处理促进甘薯植株的生长效果最好。

通过单因素方差分析方法，分析了培养液成分中大量元素母液、微量元素母液和铁盐母液体积量对甘薯脱毒苗植株的高度和茎粗的影响，结果见表4～6。

由表4可知，当大量元素母液体积为50 mL时，甘薯脱毒苗株高显著高于其他体积处理；而体积为40、50和60 mL时，植株茎粗均显著高于CK，由此可知，大量元素母液体积量40、50和60 mL为该单因素试验的适宜水平。

由表5可知，当微量元素母液体积量为3 mL时，株高显著高于其他体积处理，而体积量为1、3和7 mL时，植株的茎粗显著高于其他体积处理，但体积为3 mL时，植株的茎粗平均值相对最大，体积为5 mL时，植株生长正常，体积为7 mL时，植株长势较弱，因此微量元素最适宜的3个水平体积分别为1、3和5 mL。

由表6可知，当铁盐母液体积量为3、9 mL时，甘薯脱毒苗株高显著高于其他体积处理；而当体积处理为3 mL时，茎粗大于体积为5和9 mL的植株，显著高于CK。当铁盐母液体积量为1、3和5 mL时，植株的叶片相对较大，叶色深绿，相对体积为7 mL处理的植株叶片较少。但体积为7 mL时，叶片较多，但较小，植株较矮小。由此可知，适宜的铁盐母液体积量分别为1、3和5 mL。

2.2 植株完整性对繁殖的影响

通过单因素方差分析的方法分析了植株的株高和茎粗在不同植株处理方式下的差异，结果见图3。由图3可知，接种的植株有根系时，株高显著高于CK。由图4可知，有根系的植株茎粗显著大于无根系植株，无根系植株的茎粗显著大于CK。

2.3 培养液体积对植株的影响

通过单因素方差分析对植株的株高和茎粗在不同培养液体积下的差异进行分析，结果见图5、6。由图5可见，培养液体积1 200 mL处理植株的株高与其他体积处理均具有显著性差异（P＜0.05），株高显著高于其他培养液体积处理的株高。由图6可知，当培养液体积为1 000和1 200 mL时［茎粗分别为（1.40±0.09）、（1.41±0.06） mm］，植株茎粗显著高于其他处理。因此，培养液体积为1 200 mL对植株的生长影响效果最好。