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【摘要】本文综述了马铃薯材料脱毒技术,即结合茎尖剥离技术的物理方法和化学方法,并提出了马铃薯脱毒技术的展望。
【关键词】马铃薯;茎尖脱毒
马铃薯是世界上第四大粮食作物。其特点是产量高、营养丰富、适应性强、分布广、经济价值较高,又是重要的工业原料。随着农业产业结构的调整和国内外马铃薯加工业的不断发展扩大,市场对马铃薯的需求也逐渐增多。近年来,我国马铃薯的栽培面积不断扩大。但是长期以来有“植物癌症”之称的病毒病一直困扰着马铃薯生产的发展。
马铃薯整个生育期均易感染多种病毒病,在我国马铃薯产区危害马铃薯的主要病毒和类病毒有:马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯卷叶病毒(PLRV)、马铃薯A病毒(PVA)、马铃薯S病毒(PVS),还有一种类病毒–马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)。其中PVY、PLRV、PVX是危害马铃薯最严重的病毒。田间表现使植株矮小,叶片翻卷、花叶、皱缩,马铃薯品种种性退化,品质变劣,甚至失去种用价值。目前主要通过茎尖脱毒获得脱毒试管苗的方法防治该病的发生,有些病毒脱毒率很低,直接对材料进行脱毒,脱毒率只能达到1%。脱毒前对材料采取合适的方法处理对提高脱毒率有很大的作用,所以脱毒前采取适当的方法处理待脱毒材料,对脱毒率提高非常重要,也直接影响脱毒苗的质量。本文综述了待脱毒材料脱毒前处理方法的研究进展及展望。
1.物理方法
物理学方法高温、低温处理待脱毒材料,控制马铃薯退化。其中热处理是最古老、最有效的方法,利用病毒和寄主植物对高温忍耐性的差异,可以使寄主体内的病毒失活,而寄主继续存活。
1.1热处理
马铃薯卷叶病毒和马铃薯A病毒、马铃薯Y病毒不进行热处理,直接取0.1-0.2㎜的茎尖进行培养,操作适当可得到无此病毒植株。但PVX和PVS的脱毒率却小于1%,当从热处理的植株上剥取茎尖培养时,PVS的脱毒率提高至11.4%,要得到完全无病毒的马铃薯植株必须进行热处理。
Mellor和stace一smih(1977)研究了热处理和茎尖大小对去除马铃薯X病毒和马铃薯S病毒的影响试验,结果表明,采用茎尖培养与热处理(35~38℃处理8~18周)结合可有效地脱毒,但时间不能太长,否则在脱除病毒的同时,也会钝化寄主组织中的抗病毒因子。两种温度交替使用效果好,2005年盖琼辉研究表明:热处理方法以每天4个小时40℃和20个小时25℃的变温处理4周的方法脱毒效果最好,然后剥取带1~3个叶原基的茎尖进行脱毒可获得脱毒苗率高达71.26%[3]。
1.2低温处理
马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)是一种很难汰除的病毒,结合热处理进行茎尖脱毒未获得成功。1980年Lizarrage,R.E.et al .用茎尖组织培养结合低温预处理方法,即在6-8℃处理3个月,脱去PSTVd的百分率为53%,而在8℃下处理3个月,脱毒率为30%。进一步试验表明:将感染PSTVd的块茎在4℃条件下处理3个月,然后在10℃下发芽,只切取生长椎,脱毒率为54.5%[4]。李灿辉(2000)等人对材料进行长时间(4个月以上)的低温(6一8℃)处理,再进行分生组织剥离和培养,对于脱除类病毒具有良好的效果[5]。低温处理汰除其它病毒的研究报道的很少。
2.化学方法
2.1脱毒前材料化学处理
美国德克萨斯州A&M大学研究人员C.Zapata.J.Miller.Jr.和R.H.Smith总结了一种方法,步骤是:(1)先用三唑核苷在液体培养基中处理各感病株的优质茎(至少含5个节),(2)于温室培养5天,(3)处理茎置于32-35℃热处理25天,从侧枝除去5个顶芽,置于室温下的固体培养基里培养。此方法操作简单,脱毒效率高。但国内还没见过试用此方法的报道[6]。
2.2培养过程中加入抑制剂处理
化学治疗剂能提高培养基中去除病毒的能力。如在培养基中加入碱性孔雀绿、2,4-D和硫尿嘧啶等病毒抑制剂,能显著提高产生无病毒植株的百分率。在甘薯茎尖培养脱毒研究中发现,培养基中添加适量的TS制剂(一种病毒钝化剂)虽稍微抑制了茎尖的发育,但可以提高脱毒率,TS制剂对马铃薯茎尖培养脱毒是否有相同的效果,需要进一步研究探讨[7]。
病毒唑对PVX、PVY等十几种植物病毒有抗病毒活性,对这些病毒的田间防效一般在30% -60%之间[8]。Cas-sells,A?C等将病毒唑加入培养基中,培养马铃薯的分生组织和外植体,可脱除马铃薯的X、Y、S和M病毒[9]。
3.展望
马铃薯脱毒效率直接影响到马铃薯原原种的质量,如果采取合适的手段提高脱毒效果,马铃薯原原种的质量会明显提高,从而间接地提高农民的收入。
目前,世界上生产马铃薯的国家大都采用结合热处理茎尖分生组织培养来获得无毒薯。但此方法也有一定的局限性。对马铃薯卷叶病毒的热处理有效,对而对那些线状、杆状病毒则效果不佳。而PVX、PVY、PVA、PVS均为杆状病毒,因此热处理对淘汰这几种病毒不是最佳方法。近些年国内外学者研究发现,许多药剂在一定程度上抑制植物病毒的侵染和增殖,这一发现开辟了一条化学防治植物病毒的新途径。从近些年应用效果看有几种病毒抑制剂对病毒有较强的抑制作用,张永春等人曾做过不同病毒抑制剂防治烟草花叶病药效试验,结果表明:24%毒消乳油1000倍对TMV(杆状病毒)田间防效高达57.41%[10]。陈丽,安德荣等曾做过,病毒抑制剂防治辣椒病毒病药效试验,结果表明,3.95%病毒必克可湿性500倍液对CMV(球形病毒)、TMV(杆状病毒)防效为77.53%[11]。还有人曾做过过氧化氢、新洁尔灭、尿素稀释液对马铃薯浸种试验,结果表明对病毒钝化都很明显,发芽正常,田间试验出苗齐全,发病病毒种类少,产量明显提高,5%的尿素较为突出[3]。根据病毒抑制剂对植物病毒有抑制作用的原理,在植物材料进行茎尖脱毒前用化学方法处理脱毒材料,然后剥取小茎尖,可能会取得很好的效果,期待进一步试验。对于种薯生产者或者生产商品薯的农户采用药剂浸种,钝化病毒,也是一个可以提倡的提高产量的途径。■
【参考文献】
[1]刘华,冯高.热处理防治马铃薯卷叶病毒的研究[J].中国马铃薯, 2002, 16(6): 202-204.
[2]MellorF.C.Stace-Smith.In applied and fundamental aspects of plant cell[A].tissue and organ culture[C].Reinert,Y.P.S.Bajai.Springer-Verlag Beidelberg,New Jork:1977,616-635.
[3]盖琼辉,王季春.马铃薯茎尖脱毒技术体系优化研究[J].中国优秀博硕士论文全文数据库,2005.
[4]黑龙江省农业科学院马铃薯研究所.中国马铃薯栽培学[M].中国农业出版社,1994:287.
[5]李灿辉,左祥.用茎尖分生组织培养方法脱除马铃薯病原菌[J].云南农业科技,2002,(1):44.
[6]李思经.译自《Agricell Report》,1996,26(2):13.
[7]尚佑芬,杨崇良,赵玖华,等.应用茎尖培养技术防治甘薯病毒病的研究[A].刘仪.植物病毒与病毒防治研究[C].北京:中国农业科技出版社,1997:244-249.
[8]刘华,冯高.化学因素对马铃薯病毒钝化的研究[J].中国马铃薯,2000,14(4):340-341.
[9]Cassells,A·C·, eta1·The elimination of potato viruses X,Y, S and Meristem and explant euhures of potato on the presence of vi-razole·Pot·Res·1980, 25: l65-173.
[10]张永春,关国经.不同病毒抑制剂防治烟草花叶病药效试验, 贵州省烟草科学研究所论文集(第七集)》,2001-2003:159-162.
[11]陈丽,安德荣等.陕西辣椒病毒病的毒原鉴定及化学防治药剂筛选,西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(1) :121-126.
【关键词】马铃薯;茎尖脱毒
马铃薯是世界上第四大粮食作物。其特点是产量高、营养丰富、适应性强、分布广、经济价值较高,又是重要的工业原料。随着农业产业结构的调整和国内外马铃薯加工业的不断发展扩大,市场对马铃薯的需求也逐渐增多。近年来,我国马铃薯的栽培面积不断扩大。但是长期以来有“植物癌症”之称的病毒病一直困扰着马铃薯生产的发展。
马铃薯整个生育期均易感染多种病毒病,在我国马铃薯产区危害马铃薯的主要病毒和类病毒有:马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯卷叶病毒(PLRV)、马铃薯A病毒(PVA)、马铃薯S病毒(PVS),还有一种类病毒–马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)。其中PVY、PLRV、PVX是危害马铃薯最严重的病毒。田间表现使植株矮小,叶片翻卷、花叶、皱缩,马铃薯品种种性退化,品质变劣,甚至失去种用价值。目前主要通过茎尖脱毒获得脱毒试管苗的方法防治该病的发生,有些病毒脱毒率很低,直接对材料进行脱毒,脱毒率只能达到1%。脱毒前对材料采取合适的方法处理对提高脱毒率有很大的作用,所以脱毒前采取适当的方法处理待脱毒材料,对脱毒率提高非常重要,也直接影响脱毒苗的质量。本文综述了待脱毒材料脱毒前处理方法的研究进展及展望。
1.物理方法
物理学方法高温、低温处理待脱毒材料,控制马铃薯退化。其中热处理是最古老、最有效的方法,利用病毒和寄主植物对高温忍耐性的差异,可以使寄主体内的病毒失活,而寄主继续存活。
1.1热处理
马铃薯卷叶病毒和马铃薯A病毒、马铃薯Y病毒不进行热处理,直接取0.1-0.2㎜的茎尖进行培养,操作适当可得到无此病毒植株。但PVX和PVS的脱毒率却小于1%,当从热处理的植株上剥取茎尖培养时,PVS的脱毒率提高至11.4%,要得到完全无病毒的马铃薯植株必须进行热处理。
Mellor和stace一smih(1977)研究了热处理和茎尖大小对去除马铃薯X病毒和马铃薯S病毒的影响试验,结果表明,采用茎尖培养与热处理(35~38℃处理8~18周)结合可有效地脱毒,但时间不能太长,否则在脱除病毒的同时,也会钝化寄主组织中的抗病毒因子。两种温度交替使用效果好,2005年盖琼辉研究表明:热处理方法以每天4个小时40℃和20个小时25℃的变温处理4周的方法脱毒效果最好,然后剥取带1~3个叶原基的茎尖进行脱毒可获得脱毒苗率高达71.26%[3]。
1.2低温处理
马铃薯纺锤块茎类病毒(PSTVd)是一种很难汰除的病毒,结合热处理进行茎尖脱毒未获得成功。1980年Lizarrage,R.E.et al .用茎尖组织培养结合低温预处理方法,即在6-8℃处理3个月,脱去PSTVd的百分率为53%,而在8℃下处理3个月,脱毒率为30%。进一步试验表明:将感染PSTVd的块茎在4℃条件下处理3个月,然后在10℃下发芽,只切取生长椎,脱毒率为54.5%[4]。李灿辉(2000)等人对材料进行长时间(4个月以上)的低温(6一8℃)处理,再进行分生组织剥离和培养,对于脱除类病毒具有良好的效果[5]。低温处理汰除其它病毒的研究报道的很少。
2.化学方法
2.1脱毒前材料化学处理
美国德克萨斯州A&M大学研究人员C.Zapata.J.Miller.Jr.和R.H.Smith总结了一种方法,步骤是:(1)先用三唑核苷在液体培养基中处理各感病株的优质茎(至少含5个节),(2)于温室培养5天,(3)处理茎置于32-35℃热处理25天,从侧枝除去5个顶芽,置于室温下的固体培养基里培养。此方法操作简单,脱毒效率高。但国内还没见过试用此方法的报道[6]。
2.2培养过程中加入抑制剂处理
化学治疗剂能提高培养基中去除病毒的能力。如在培养基中加入碱性孔雀绿、2,4-D和硫尿嘧啶等病毒抑制剂,能显著提高产生无病毒植株的百分率。在甘薯茎尖培养脱毒研究中发现,培养基中添加适量的TS制剂(一种病毒钝化剂)虽稍微抑制了茎尖的发育,但可以提高脱毒率,TS制剂对马铃薯茎尖培养脱毒是否有相同的效果,需要进一步研究探讨[7]。
病毒唑对PVX、PVY等十几种植物病毒有抗病毒活性,对这些病毒的田间防效一般在30% -60%之间[8]。Cas-sells,A?C等将病毒唑加入培养基中,培养马铃薯的分生组织和外植体,可脱除马铃薯的X、Y、S和M病毒[9]。
3.展望
马铃薯脱毒效率直接影响到马铃薯原原种的质量,如果采取合适的手段提高脱毒效果,马铃薯原原种的质量会明显提高,从而间接地提高农民的收入。
目前,世界上生产马铃薯的国家大都采用结合热处理茎尖分生组织培养来获得无毒薯。但此方法也有一定的局限性。对马铃薯卷叶病毒的热处理有效,对而对那些线状、杆状病毒则效果不佳。而PVX、PVY、PVA、PVS均为杆状病毒,因此热处理对淘汰这几种病毒不是最佳方法。近些年国内外学者研究发现,许多药剂在一定程度上抑制植物病毒的侵染和增殖,这一发现开辟了一条化学防治植物病毒的新途径。从近些年应用效果看有几种病毒抑制剂对病毒有较强的抑制作用,张永春等人曾做过不同病毒抑制剂防治烟草花叶病药效试验,结果表明:24%毒消乳油1000倍对TMV(杆状病毒)田间防效高达57.41%[10]。陈丽,安德荣等曾做过,病毒抑制剂防治辣椒病毒病药效试验,结果表明,3.95%病毒必克可湿性500倍液对CMV(球形病毒)、TMV(杆状病毒)防效为77.53%[11]。还有人曾做过过氧化氢、新洁尔灭、尿素稀释液对马铃薯浸种试验,结果表明对病毒钝化都很明显,发芽正常,田间试验出苗齐全,发病病毒种类少,产量明显提高,5%的尿素较为突出[3]。根据病毒抑制剂对植物病毒有抑制作用的原理,在植物材料进行茎尖脱毒前用化学方法处理脱毒材料,然后剥取小茎尖,可能会取得很好的效果,期待进一步试验。对于种薯生产者或者生产商品薯的农户采用药剂浸种,钝化病毒,也是一个可以提倡的提高产量的途径。■
【参考文献】
[1]刘华,冯高.热处理防治马铃薯卷叶病毒的研究[J].中国马铃薯, 2002, 16(6): 202-204.
[2]MellorF.C.Stace-Smith.In applied and fundamental aspects of plant cell[A].tissue and organ culture[C].Reinert,Y.P.S.Bajai.Springer-Verlag Beidelberg,New Jork:1977,616-635.
[3]盖琼辉,王季春.马铃薯茎尖脱毒技术体系优化研究[J].中国优秀博硕士论文全文数据库,2005.
[4]黑龙江省农业科学院马铃薯研究所.中国马铃薯栽培学[M].中国农业出版社,1994:287.
[5]李灿辉,左祥.用茎尖分生组织培养方法脱除马铃薯病原菌[J].云南农业科技,2002,(1):44.
[6]李思经.译自《Agricell Report》,1996,26(2):13.
[7]尚佑芬,杨崇良,赵玖华,等.应用茎尖培养技术防治甘薯病毒病的研究[A].刘仪.植物病毒与病毒防治研究[C].北京:中国农业科技出版社,1997:244-249.
[8]刘华,冯高.化学因素对马铃薯病毒钝化的研究[J].中国马铃薯,2000,14(4):340-341.
[9]Cassells,A·C·, eta1·The elimination of potato viruses X,Y, S and Meristem and explant euhures of potato on the presence of vi-razole·Pot·Res·1980, 25: l65-173.
[10]张永春,关国经.不同病毒抑制剂防治烟草花叶病药效试验, 贵州省烟草科学研究所论文集(第七集)》,2001-2003:159-162.
[11]陈丽,安德荣等.陕西辣椒病毒病的毒原鉴定及化学防治药剂筛选,西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35(1) :121-126.