基本信息
- 项目名称：
- 光强、光质和培养基质对马铃薯脱毒基础苗工厂化生产的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 马铃薯(Solanum tuberosum L.)属茄科茄属一年生草本植物。它广泛分布在五大洲140多个国家,总产和栽培面积居世界粮食作物的第4位。马铃薯适合扎根于多种生态地区，抗旱本领大，营养丰富而全面，是一种重要的粮菜兼用作物。近年来,宁夏马铃薯是山生产发展速度较快,已成为我国马铃薯生产的主产区之一，尤其区,成为了他们脱贫致富的金豆豆。
- 详细介绍：
- 马铃薯(Solanum tuberousum. L)是粮、菜、饲兼用作物,具有产量高、营养丰富、适应性广和耐储运等特点[1]。主要以无性方式繁殖，易感染多种病毒，表现为薯块明显变小、畸形、种性退化、产量下降等，严重时失去种用价值[2]。目前生产中主要采取茎尖剥离组织培养技术进行种薯脱毒，在脱毒培养过程不但需要适宜的培养基质，而且需要人工提供光照。培养基质是作物生长的重要环境条件之一，有了适宜的生长环境，才能提高作物的生产质量和生物产量，要想提高作物的生物产量，必须从脱毒基础苗生长的基质入手培育壮苗，才能保障原原种的高质量生产。在大田生产中，关于农艺措施与作物产、质量相关的研究非常之多，如王喜枝[12]等研究认为增施氮肥和钾肥都可以提高小麦干物质积累量,尤其在拔节至抽穗期单株干物质积累，赵广才[13]等研究认为，各品种小麦的面筋含量和面筋指数随灌水次数增加而升高，马少康[14] 等研究表明，开花期和灌浆期灌水有利于小麦产量和千粒重的提高。张含彬[15]等研究认为，施入一定量的氮有助于大豆根系的干物质积累及活力提高，但是大田生产环境问题非常复杂，如土壤营养状况、温湿条件等难以完全控制，与组培快繁生产条件相比存在许多不同之处，尤其在组培快繁生产中，培养基质的营养成分完全可以量化，便于操作和控制，为研究其它相关影响因素提供了优越的试验环境条件，如G.-Y. KAI[16]研究了培养基质接种外植体诱导芽分化的影响， N.N. Sikuli[17] 研究在相同的培养基中加入不同的离子浓度对毛状根生物产量和生物碱的影响不同，刘勇[18]对脱毒苗的扦插基质进行了研究，唯有赵玉平[19]研究了不同培养基介质对马铃薯脱毒试管苗的生长和生产成本的影响。光照是马铃薯组培的必备条件之一。适量的光照和适宜的光质有助于脱毒基础苗的生长发育，如果补充的光照不足或光质不适宜，则引起脱毒基础苗生长状况不良出现弱苗；如果补充的光照过强，会使植株矮化、叶片发红严重时导致植株死亡，同时耗费更多的电能，造成脱毒基础苗生产成本加大。因此，有效的光质和适量的光照强度不仅是壮苗的有效途径之一，也是降低脱毒基础苗生产成本的重要方法之一。在这方面，国内外科研工作者已经做了大量的研究工作，如：陈凯、孔繁春[3,23]等研究了光照强度对马铃薯脱毒试管苗组培快繁的影响，霍凤兰、曾述容[1-2]等探讨了光照对马铃薯试管薯诱导的影响，常宏、潘新仿[4-5]等研究了光质对马铃薯试管薯形成的影响，A. Chanemougasoundharam, D. Sarkar, S.K. Pande[28]等研究了不同密封类型培养对马铃薯试管苗生长和叶绿素含量的影响，Kris Pruski, Tess Astatkie and Jerzy Nowak[29]研究了在不同介质和光照条件下，茉莉酮酸酯对两个马铃薯品种（马铃薯属）的体外块茎形成和膨胀的影响等等。综合分析已有成果发现，围绕培养基质主要分析了基质的类型[3,11,19,24]、理化性质[7-11]，优化了基质配方，没有结合不同熟性马铃薯生育特点，有针对性的研发专用材料培养基质；而光照对脱毒马铃薯生产的影响重点进行了光照对试管薯结薯影响的相关研究极少涉及到光照对脱毒基础苗壮苗相关研究。据此，本试验采用二因素随机区组设计，分别研究了品种与基质、光质与光照强度对马铃薯脱毒基础苗生长发育的影响,旨在为马铃薯工厂化生产优质种薯提供廉价、环保、高效的基质材料和适宜的光质、光照强度标准，为马铃薯脱毒种薯产业化组培快繁提供科学依据。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 马铃薯(Solanum tuberosum L.)属茄科茄属一年生草本植物。我们采用二因素随机区组试验设计，探讨光强、光质、培养基质对马铃薯不同基因型品种脱毒基础苗生长发育的影响以及光强、光质、培养基质对工厂化生产成本的影响，建立高效、快速、低成本的关键技术方法，解决目前生产中存在的成本高，生长周期长，苗弱等问题，为宁夏乃至西北地区马铃薯生产提供科学依据。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目以细胞工程和细胞生物学为理论基础，利用植物组培快繁技术，采用生物统计原理设计试验，可确保试验的可靠性、准确性和科学性。 独到之处：1、我们从别人没有研究过的,或者是研究不足的方面入手，建立科学、高效、快速、低成本的技术体系。2、解决目前生产中存在的生长周期长，苗弱的关键技术问题。3、解决目前生产中存在的成本高的问题，从而大大降低了工厂化生产成本，提高了工厂化生产的经济效益。
应用价值和现实意义
- 通过该项目的研究，可解决目前生产中存在的生长周期长，苗弱的关键技术问题和目前生产中存在成本高的问题。本项目实施后，可提供优质、低成本的脱毒种苗，保证了优质种薯的生产质量，对西部马铃薯种薯产业发展具有极大的促进作用，有利于推进马铃薯资源优势向经济优势转化，对扩内需、保增长、调结构、惠民生具有重大的现实意义，同时也是马铃薯种薯产业发展的当务之急。
学术论文摘要
- 本试验以大西洋、克新1号、青薯168脱毒基础苗为试验材料，采用二因素随机区组设计,研究不同光质和光强、基因型品种和培养基质对马铃薯脱毒基础苗生物量、地上部和地下部形态特征的影响。结果表明： 红光和白光对大西洋和克新１号、白光对青薯168的生物量和地上部形态叶片数、株高和茎粗的形成有利。对地下部根条数、根长形态建成而言；大西洋以红光、克新１号以红光和白光、青薯168以白光为佳。光强为2900-4600Lux能显著提高3个品种的生物量、地上部形态建成及地下部形态建成。比较早熟基因型品种大西洋、中熟基因型品种克新1号和晚熟基因型品种青薯168在琼脂、卡拉胶和液体培养基中的基础苗农艺性状，结果表明均以液体培养基为最佳。在最佳培养条件下，可缩短马铃薯脱毒基础苗培养时间9天，同时还可降低马铃薯工厂化生产成本。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 开展本课题的研究，从源头抓起，具有立项针对性强、有特色，实验方法切实可行，解决了马铃薯工厂化生产组培苗成本高，生长周期长，可为农业提供优质的马铃薯种苗，对发展农业生产具有很高的现实意义。
参考文献
- [1] 杨小琴,李善才,李增伟,等.马铃薯茎尖脱毒组织培养技术研究综述[J].现代农业科,2009,(22):85-86,88. [2] 吴兴泉,陈士华,王朔,等.马铃薯茎尖组织培养技术研究[J].安徽农业科学. 2009,37(3):1039-1040. [3] 张凤军,张永成,毛玉金.马铃薯根组织培养与植株再生[J].青海农林科技. 2009,(4):57-59. [4] 王巧玲,李淑芳,王丽爱.马铃薯脱毒试管苗壮苗培育初探[J].马铃薯杂志, 1999, 13(3):155-156. [5] 高 军,张永成. 几种植物生长调节剂对马铃薯脱毒试管苗生长的影响[J].种子, 2009, 27 (5): 77-79. [6] 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. [7] 郭洪芸,傅连海.光照强度对马铃薯脱毒苗生长及微型薯形成的影响.马铃薯杂志，19948（4）,222-223. [8] 陈 凯,刘 颖,卢月霞.培养基与光照强度对马铃薯脱毒试管苗组培快繁的影响[J].安徽农业科平学,2005,33(9):1628. [9] 李 娟,程智慧,张国裕.马铃薯叶片高效再生体系的建立[J].西北植物学报,2004,24(4):610—614. [10] 赵映琴,刘玉汇,王 丽,等.低磷胁迫下马铃薯试管苗生长及生理指标变化研究[J].干旱地区农业研究，2009,27(5):183—187.
同类课题研究水平概述
- 马铃薯(Solanum tuberosum L.)属茄科茄属一年生草本植物。它广泛分布在五大洲140多个国家,总产和栽培面积居世界粮食作物的第4位, 是粮、菜、饲兼用作物。 马铃薯又叫洋芋、洋山芋、土豆、山药蛋,具有较高的营养价值，含有丰富的维生素A和维生素C以及矿物质，优质淀粉含量约为16.5％，还含有大量木质素等，被誉为人类的“第二面包”。其所含的维生素是胡萝卜的2倍、大白菜的3倍、西红柿的4倍，维生素C的含量为蔬菜之最。 利用组织培养技术对马铃薯进行研究开始较早，国内的有：如郭洪芸，傅连海研究了光照强度对马铃薯脱毒苗生长及微型薯形成的影响；史俊，王永平，霍凤兰等研究了蔗糖浓度及光照对马铃薯微型薯诱导的影响；陈凯,刘颖等研究了培养基与光照强度对马铃薯脱毒试管苗组培快繁的影响；常宏,王玉萍等研究了光质对马铃薯试管薯形成的影响；季彦林,王旺田等研究了不同光质对马铃薯块茎糖苷生物碱积累的诱导效应；蔡兴奎，柳俊，谢从华研究了马铃薯栽培种与野生种叶肉细胞融合及体细胞杂种鉴定；李凤云,盛万民,刘昭军等研究了马铃薯品种遗传多样性的RAPD和AFLP标记分析；张万明，王志明，陈开陆等研究了蒽酮比色法测定马铃薯淀粉深加工工艺废液总糖含量；方志明研究了抗生素对马铃薯脱毒试管苗的影响。国外的有：如A. Chanemougasoundharam, D. Sarkar, S.K. Pande等研究了不同密封类型培养对马铃薯试管苗生长和叶绿素含量的影响；R. C. B. Hutten, E. J. M. M. Scholberg, D. J. Huigen等分析了马铃薯双单倍体诱导和种子亲本相互传粉的生产能力；Claude Urbany, Benjamin Stich, Lysann Schmidt等在马铃薯遗传协会提出了对马铃薯块茎擦伤和酶组织变色的新见解；G.C. Percival, M.S. Karim and G.R. Dixon研究了光照导致马铃薯体外病原体的控制;Kris Pruski, Tess Astatkie and Jerzy Nowak研究了在不同介质和光照条件下，茉莉酮酸酯对两个马铃薯品种（马铃薯属）的体外块茎形成和膨胀的影响。
