马铃薯茎段愈伤组织诱导及再生

李鸽鸿 沈丹青

摘要：马铃薯是我国的粮菜兼用作物，我国是种植面积最大的国家。作为细胞组织培养和农杆菌介导转化的常用植物之一，其组织以及细胞培养技术已相当成熟，这为它的遗传体系的建立提供了良好条件。近年来，通过大量马铃薯相关研究，以根、茎、叶、芽等作为外植体的实验已成功诱导出了马铃薯的再生植株。该植株经几代繁育后本身所染病导致田间播种后母薯过早腐烂，从而造成幼芽死亡、出苗晚、弱苗，最终田间呈现缺苗断垄、植株高矮不一，最终影响产量。研究表明马铃薯茎段愈伤组织诱导及再生的建立会受多种因素影响，除受培养基的配比影响外，还受遗传因素、外植体生理状态、环境条件等因素的影响。

关键词：马铃薯;愈织;诱导;再生;转化

中图分类号：G4 文献标识码：A

一、外植体的生理状态

（一）取材时间外植体应根据其生理周期取材

一般在生长季节的幼嫩外植体易培养成功，晴天或久晴后的下午取材时受到的污染较轻，马铃薯外植体取材以春季为好。

（二）取材部位组织培养用的外植体几乎包括植株的所有部位

我国该领域的研究者已用马铃薯的茎、叶、块茎、花、微型薯和种薯的块茎等部位来建立马铃薯的遗传再生体系。用植株不同取材部位的愈伤组织，会产生不同的诱导效果。为获得高比例胚性的愈伤组织，通常取用粗壮嫩绿的茎作为诱导愈伤组织的理想材料。马铃薯的叶片也常常作为再生体系的材料，而块茎和微型薯的再生率相对较低。[2]

二、培养基

（一）基本培养基

基本培养基类型有很多，如MS、B，、White、ER等。马铃薯再生体系建立的培养基通常是MS培养基。

（二）培养基的成分

MS培养基中的糖、烟酸、毗哆醇（VB6）硫胺素（Thiamine pyridinylase）等，支持马铃薯愈伤组织生长和分化的需要。以促进马铃薯愈伤组织和器官的生长为目的，通常会在其所在培养基中加入天然营养混合物，如水解酪蛋白、玉米胚乳等。植物激素可以促进离体马铃薯茎段的愈伤组织诱导、分化。低浓度的部分植物激素配比促进愈伤组织的分化，而高浓度的细胞分裂素、生长素配比促进愈伤组织的诱导。[3]在进行马铃薯离体再生实验时，一般使用以下三种培养基激素，分别是生长素、细胞分裂素以及赤霉素，需要根据研究目的来确定合适的激素配比。

（三）培养基的pH值

培养基的pH值为5.6～5.9，此时能适应大多数植物的生长所需。由于pH值会直接影响培养基的凝固程度，pH值太低时，培养基不易凝固，ph值太高时，会导致培养基硬度太大。此外，培养基的pH值与材料吸收营养密切相关。在自养时，植物能够调节自身体内的酸碱度，离体时，植物则会失去这种自我调节能力。

（四）培养基的渗透压

50. 7 ～ 202. 7 kPa作为培养基的渗透压适用于植物组织的生长，若渗透压太高则抑制其生长、分化。 当培养基中材料与培养基之间的渗透压处于等渗，从培养基中汲取水分、养分。如果培养基中的无机盐和糖含量过大，浓度高，导致渗透压降低，植物细胞会失水变瘪;反之，细胞吸水膨胀。培养基的状态与组织细胞培养方法有半固体培养、液体培养、液体悬浮培养、固体培养等，在组织培养过程中，常用固体培养法进行植株再生。[4]

三、遗传因素

（一）倍性的影响

马铃薯植株再生体系建立的内在因素之一是马铃薯的基因型。不同基因型的材料在相同的介质都会有不同的分化率，通常相同基因型材料会有相似的分化率。马铃薯遗传物质的关系越近，其分化率越接近，降低材料的倍性染色体，加倍率越高。

（二）品种的选择马铃薯品种差异影响外植体再生效率

马铃薯的不同品种的在遗传时及所含的内源激素含量不同，因此对培养基的反应不同。在其他条件保持一致的情况下，品种本身的遗传相关结构会影响其结果的诱导及分化效率。

（三）遗传结构的影响不同遗传基础的材料愈伤组织加倍率不同

用来源于亲缘关系近的植物的材料进行实验时，实验结果的分化率、加倍率也相似，当材料倍性越低时，染色体加倍越容易发生。单倍体的加倍率通常会高于其加倍后产生的结合二倍体衍生物，且效果十分明显。一个较低的倍性细胞易产生不正常有丝分裂细胞，多核内复制会导致染色体加倍。[5]

四、其他环境因素

（一）光照马铃薯不同外植体对光暗要求不同

2 000 - 3 000 lx、16 h/d光照通常作为培养苗的分化和生根条件。黑暗条件能够促进提高块茎和茎段出愈率，适当光照促进茎尖、叶片出愈率。

（二）不同的温度会对器官发生的数量和质量产生影响

大多数的植物如马铃薯在（25±2）的条件下，生长情况良好。一般都采用22～25度的恒定温度条件来进行外植体进行组织培养。

（三）培养室内的湿度不会直接影响培养容器内的湿度

培养基在培养时间过久时或温度过高时就会变干，改变培养基各组成部分的浓度，组织正常生长会受到破坏。[6]环境湿度过大会引起霉菌污染。通常在进行组织培养时要求室内的湿度保持恒定，同时，相对湿度需保持在70%～80%。

（四）气体培养容器内气体成分影响培养物的生长和分化

当进行组织培养时，容器的通透性过高，会导致水分易散失;过低，会导致瓶中产生的有害气体不易扩散，如植物自身產生的乙烯浓度太高时，会妨碍外植体形态的正常发生。培养基内的的氧浓度在其临界水平之下时，能够促进愈伤组织形成胚状体;反之，则促进根的形成。[7]

（五）培养时间的影响培养时间对愈伤组织加倍率也有影响

马铃薯的愈伤组织培养的时间越长，其愈伤组织的加倍率就越高，褐化情况越严重，因此苗的分化能力会被降低。适当延长愈伤组织的在培养基内培养的时间，这会促进提高加倍率。

五、小结

外植体选择、遗传因素、材料的消毒与灭菌、培养基的制备、不同的?环境条件等因素均是影响马铃薯遗传再生体系建立的重要因素。马铃薯再生体系质量好坏直接关系到质量马铃薯病毒脱毒、分子育种、生产、基因工程等后续能否成功操作。所以应该选择根据不同的研究目的，选择不同的外植体作为实验材料，后续实验中需要确定较合适的培养基配比，再由人工提供适宜生长的培养条件，以提高马铃薯离体再生体系建立的效率。研究并调控马铃薯再生体系过程中的条件，从而为马铃薯组织培养的最终成功提供重要保障。

参考文献

[1]刘小凤.马铃薯组织培养脱毒和病毒检测技术[D].杨凌：西北农林科 猷学，2005：1-5.

[2]MonTEZUMA C J，GUIMARAES M L. Isolation of callus from potato roots [J].Bol Soc Brot Ser，1976，2：265 -271.

作者简介：李鸽鸿（2001.02-），女，汉，浙江省绍兴市诸暨市，本科在读，绍兴文理学院生命科学学院，研究方向：教育学，生物学。