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第6章 种薯的脱毒生产(2)

(1)指示植物培养在5月中旬播种普通烟、德伯尼烟和心叶烟,播种上述烟草种子,5天之后种植杨酸浆,再过5天种植黄花烟和白花刺果曼陀罗,最后种植千日红。

先用肥皂水洗净播种用的花盆,然后将所用的沃土过筛并混合均匀,将其放在160~180℃的灭菌器中进行2小时的干热灭菌工作,放在小、中、大花盆中,盆顶和土面之间要有一定的距离,先将花盆内的土浇透水。将种子撒播在盆内的湿土上,土厚0.5~1厘米。6月上旬进行整棚、遮阴、培土、在棚里喷药和地面灌水工作。在6月中旬种植各类指示作物,育苗工作要在阴凉处进行。

(2)收集病毒组织通过指示植物检测生长的马铃薯植株是否带有病毒,分别在现蕾期和开花期到田间采集植株叶片。通常将整个植株的中部叶片作为检验材料,也能够检验块茎及脱毒苗带病毒的情况。

(3)为指示植物接种检验病毒通常用常规汁液摩擦接种法接种马铃薯S病毒、Y病毒和X病毒,而用蚜虫(桃蚜)接种法接种卷叶病毒。用肥皂水洗涤研钵、研锤,并要洗净双手,将采到的病叶放在干净的研钵里研磨成浆液,然后使用小型喷粉器在指示植物的叶片上喷400目的金刚砂,将病叶匀浆摩擦接种在不同的指示植物上,重复2~3次。接过种之后,用清水将接种叶洗干净,然后用无菌水进行清洗,挂上牌,保持棚温在20~25℃,湿度在85%~90%.接种后3~7天开始记录温、湿度,并加大湿度,逐日观察病叶的症状。及时除去杂草,每5~7天用1次预防蚜虫的药。依据指示作物和病毒协同的发病时间、部位及症状,调查3次,与空白比较,将结果记录下来。

(三)制备培养基

马铃薯的茎尖培养一般采用MS培养基。概述如下。

1.培养基含有的成分

(1)大量元素每升培养基含有硝酸钾1900毫克、硝酸铵1650毫克、氯化钙440毫克、硫酸镁370毫克、磷酸二氢钾170毫克、乙二胺四乙酸二钠37.3毫克和硫酸亚铁27.8毫克。

(2)微量元素每升培养基含有硫酸锰22.3毫克、硫酸锌8.6毫克、硼酸6.2毫克、硫酸铜0.025毫克、碘化钾0.83毫克、钼酸钠0.25毫克以及氯化钴0.025毫克。

(3)有机成分每升培养基含有蔗糖30000毫克、琼脂8000毫克、肌醇100毫克、腺嘌呤5毫克、甘氨酸2毫克、吲哚乙酸1毫克(或1~30毫克/升)、6-苄基腺嘌呤1毫克(或0.04~10毫克/升)、维生素B60.5毫克、烟酸0.5毫克、维生素B10.1毫克,最后调整氢离子浓度是1995纳摩尔/升(pH值为5.7)。

2.配制方法

(1)将大量元素配成10倍母液将300毫升蒸馏水加入1000毫升的容量瓶里,然后加入一种元素,等溶化之后加入另一种元素,以此类推,先后加入19克硝酸钾、1.7克磷酸二氢钾、16.5克硝酸铵和3.7克硫酸镁,全溶后加蒸馏水至500毫升,再加入4.4克氯化钙,待溶解之后加入蒸馏水至1000毫升,就成为了10倍母液。制作1000毫升培养基需要100毫升母液,也就是每升培养基中各元素的需要量。

在配制10倍母液的过程中,也可以将各种元素分别溶于100毫升容器里,待全部融化时,倒入1000毫升的容量瓶中,定容到1000毫升,使用蒸馏水进行溶解和定容。如果需母液量多,就可以将每种元素和蒸馏水同步加倍。配制好的母液若不马上使用,则要放于冰箱下部不结冰的位置或冷凉的地方。

(2)单用铁盐配成100倍母液就是将2.78克硫酸亚铁溶解于100毫升蒸馏水中,在100毫升蒸馏水中放入乙二胺四乙酸二钠3.73克,经过加热溶解后倒入硫酸亚铁,待冷却时倒进容量瓶中,加蒸馏水至400毫升。调整氢离子浓度至3163纳摩尔/升(pH值为5.5)。使用的时候,每配1000毫升培养基,需要4毫升母液。

(3)用微量元素配100倍母液在100毫升的容量瓶中加入50毫升蒸馏水,分别加入2.23克硫酸锰、0.86克硫酸锌、0.62克硼酸、0.083克碘化钾、0.0025克硫酸铜、0.0025克氯化钴以及2.23克硫酸锰,待一种溶解后再加入另一种,全溶后加蒸馏水至100毫升,就制成了100倍母液。每1000毫升培养基需要加入母液1毫升。

(4)用有机成分配100倍母液在100毫升的容量瓶加入50毫升蒸馏水,先用少量热水溶解0.5克腺嘌呤,然后倒入瓶中。

将0.2克甘氨酸溶于少量浓度为1摩尔/升的盐酸中,分别将易溶于水的肌醇10克、烟酸0.05克、维生素B10.01克、维生素B60.05克、吲哚乙酸0.1克和0.1克6-苄基腺嘌呤溶于上面提到的容量瓶里,加入蒸馏水直至100毫升,就是100倍母液了。每配制1000毫升培养基,需要加入1毫升母液。

配好上述各种母液后,在配制培养基时,首先考虑培养基的用量。如按照每个15厘米×2厘米规格的试管放10毫升,每个100毫升的三角瓶放25毫升来算的话,1000毫升的培养基可装100个试管或40个三角瓶。培养基的用量确定之后,按总量3/4的蒸馏水加入需要量的蔗糖以及琼脂,然后加热,使其溶解。如果配制的培养基是液体,就不用加热了,这是因为不用琼脂时,蔗糖在一般室温下易溶解。加热溶解的琼脂和蔗糖等温度下降到40℃时,按照制成1000毫升培养基所需要的母液用量来分别加入,然后加入蒸馏水至定容量,搅拌充足后,用1摩尔/升的氢氧化钠或盐酸将氢离子浓度调到1585纳摩尔/升(pH值为5.8),然后分别放在三角瓶或者试管中,使用高压锅进行消毒。消毒过程中,当压力上升至49.03千帕时,打开放气阀,放出冷气,然后关阀,等压力升到104千帕时,保持15~20分钟,就可以实现灭菌的目的。消毒时间不要过久,否则会改变培养基的成分。灭菌之后的三角瓶或者试管放在无菌室内,供茎尖培养或脱毒苗繁殖时使用。没有用完的各种母液仍进行冷藏。

(四)茎尖培养方法

1.消毒材料

可以用植株分枝或腋芽来获取茎尖。不过使用的更多的是块茎上的嫩芽,这是因为很难对植株腋芽彻底消毒,容易污染。块茎上的幼芽长约4厘米,在幼叶还没有展开的时候切取(由于老芽容易分化成花芽,所以不能使用老芽)。在进行剥取茎尖工作之前,先对选择的芽段消毒,可将芽放入烧杯中,用纱布封口,放于自来水池中冲洗30分钟,取出后蘸一下95%的酒精,再在5%的次氯酸钠溶液里浸泡20分钟,然后使用蒸馏水洗3~4次,这样就可以拿到无菌室进行剥取茎尖工作。

2.消毒无菌室

应当在无菌室里的超净工作台上完成茎尖的剥取工作。要对无菌室消毒,以避免有杂菌。通常用5%的石碳酸水进行全面喷雾,还要用紫外线灯照射超过半小时。为了身体健康,工作人员在关闭紫外线灯20分钟后,才可以进去(开关在室外)。要提前打开超净工作台,过半个小时再工作。工作人员进入无菌室前,要将手表、手镯、戒指等放在室外,穿上消过毒的帽子、鞋、工作服和口罩。进入无菌室之前要用肥皂洗净手和手腕,然后用70%的酒精棉球擦手和工作台上的用具,最后开始工作。

3.剥离茎尖和接种

将已经消毒处理的芽段放在位于超净工作台上的30~40倍的解剖镜下,使用解剖针将芽顶嫩叶一层一层剥去,在露出1~2个叶原基和生长锥时,用自制的长把刀或解剖刀切下带1~2个叶原基的长0.2~0.3毫米的生长锥,马上在试管内的培养基上进行接种,一个试管只接种1个茎尖,记得为试管编上号,以利于检查成苗。完成接种后要在工作日志上注明接种品种、管数、日期及原茎尖带病毒种类等。

必须对接种时用过的刀具和解剖针进行严格消毒,应当准备2个刀具、2个解剖针。开始时将2个用具放在有酒精的杯中,用时取出1个,剥完1个茎尖后用酒精灯烧一下刀具和解剖针放到酒精杯里,剥第二个时换1个刀具和解剖针。为了防止病毒污染。

要轮流使用接种工具。

4.茎尖培养

在培养室内培养接种后的茎尖试管。保持20~25℃的室内温度,每日16小时光照,光照强度在2000~3000勒克斯。茎尖成活后约1个月通常就可以看到长势很明显。如果叶原基形成小叶后没有生根,可将茎尖转入无生长调节剂的培养基上,小苗就能快速形成根系。大约培养4个月,茎尖可以发育成小的植株。当小植株有4~5个节时,单节切段,接种到三角瓶或试管里的培养基上,也要标上编号。大概过30天再把试管或三角瓶中的小植株单节切段接种到3~4个三角瓶里。当瓶里的苗长到10厘米高时,直接检测2~3瓶苗的病毒情况,也可以移栽到温室供病毒检测,留一瓶(1司样编号的)在培养室内保存着。经过检测确实没有任何病毒的试管苗,才能认定为无毒苗,这种苗才可以进行繁殖利用。只要检测出茎尖苗有病毒,一律淘汰,并立即汰除培养室中保存的同样编号的试管苗。

5.茎尖培养时的注意事项

①接种茎尖后生长锥没有生长,或者生长点变为褐色并死亡。这是由于生长点在剥茎尖时受到了伤害,接种后无法恢复而死亡。故一定要细心地剥茎尖,针尖不能伤及生长点。

②茎尖在培养过程中长得很慢,接种1个月没有生长,只有一点绿色。这主要由萘乙酸浓度不足造成,应转入萘乙酸含量大于0.5毫克/升的培养基上培养,还要使培养室温度保持25℃左右,以利于茎尖生长。

③生长锥正常生长,茎尖基部没有生根或者愈伤组织。此时要将茎尖转到不含生长激素的培养基上,并将室温降到18~20℃,以利于根的分化。

④越小的茎尖,越容易形成愈伤组织,分化成苗花费的时间就越久,通常要4~5个月。长0.2~0.3毫米的茎尖分化成苗的时间约为3个月,但由于品种不同会有差别,有的成苗需要7~8个月。需要注意,在形成愈伤组织后分化的苗常常会发生变异。

所以,要经过品种典型性比较证明这种茎尖苗没有发生变异,才能按原来的品种应用。

另外,茎尖培养也可分为两个阶段。第一阶段,用MS加0.1毫克/升浓度的赤霉素溶液的培养基,在培养2~3周茎尖增长很明显时,进入第二阶段的培养。

第二阶段,将茎尖转到MS培养基上,什么生长激素都不加。

保持温度在20~25℃,光照度2000~3000勒克斯,1~2个月后慢慢长成小植株。

二、茎尖脱毒率的提高

依据细胞分化、植物组织生长发育的特性和利用高温、药剂进行处理,可以降解、钝化病毒和抑制病毒繁殖的作用,在培养茎尖脱毒时,两者结合处理有很好的效果。

(1)高温处理侵染马铃薯的病毒对温度有不一样的反应。

对患病毒病的马铃薯块茎幼芽或植株进行高温处理后,开始茎尖培养,这样脱毒率比较高。1981年山西省农科院对S3012品系的块茎进行37℃的高温处理,20天后所有植株均没有出现卷叶病,但处理15天的卷叶病株率为19%,未处理的卷叶病株率为100%.

侵染马铃薯的Y病毒、X病毒对温度有完全不同的反应。最适宜X病毒在植株中繁殖的温度是20~24℃,当温度为25~28℃时病毒浓度会降低,病症减轻。而最适宜Y病毒繁殖的温度是28℃,在31℃的温度下仍能转移。当X病毒、Y病毒同时侵染植株时,Y病毒不会受X病毒影响,但因有Y病毒存在,X病毒不仅浓度增高、毒性加强,而且还可借Y病毒增大侵染的范围。因此X病毒、Y病毒同时侵染会加重植株病害,使产量大幅度减少。有报道称,纺锤块茎类病毒适宜在高温下繁殖,因此高温处理不适于纺锤块茎类病毒。科学家将有这种病毒的块茎保存在4℃条件下3个月,然后在10℃环境中生长6个月,这种植株使用茎尖培养再脱毒,效果较好。

(2)药剂处理药剂可以减少病毒的繁殖,可以提高茎尖的脱毒率。霍林斯曾经说过,嘌呤和嘧啶的有些衍生物如2-硫脲嘧啶、8-氮鸟嘌呤等可以结合病毒粒子,使一些病毒无法繁殖。谢巴德曾在培养基中加入10毫克/升的病毒唑,然后培养带有X病毒的烟草愈伤组织,可以分化出大量不带X病毒的植株,523个再生植株中只有33个有X病毒。仍用这种培养基培养带有Y病毒的烟草原生质体愈伤组织,会将Y病毒脱除。瓦姆布谷等人也用浓度不等的病毒唑处理长3~4毫米的马铃薯茎尖(腋芽),20周后,Y病毒和S病毒被除去,在培养基中加入20毫克/升的病毒唑,能脱除多于90%的S病毒和85%的Y病毒。用上述药剂处理患病毒的材料,效果都很好,尤其是病毒唑属于一种核苷结构的类似物,放到培养基中可以抑制病毒,在培养的茎尖长到3~4厘米时,脱毒率依然很好,所以这种药剂很有前途。

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