不同钙浓度对马铃薯品种辽薯6号脱毒试管苗生长的影响

付雪娇，周桦楠，潘家荃，孟令文，刘冠求，崔 亮

（辽宁省农业科学院作物研究所，辽宁沈阳 110161）

不同钙浓度对马铃薯品种辽薯6号脱毒试管苗生长的影响

付雪娇，周桦楠，潘家荃，孟令文，刘冠求，崔 亮

（辽宁省农业科学院作物研究所，辽宁沈阳 110161）

设置不同钙离子浓度的MS培养基，通过对辽薯6号的生长状况进行研究，确定其最适宜的氯化钙添加量。试验结果表明，当MS培养基中添加的钙离子浓度为9 mmol／L时，辽薯6号脱毒试管苗的株高最高、有效节数和叶片数量最多，根系生长状况较好，SOD活性、脯氨酸含量和丙二醛含量测定结果优于对照。对辽薯6号的脱毒苗进行快繁时，应选用钙浓度为9 mmol／L的MS培养基。

辽薯6号；脱毒试管苗；钙浓度；生理指标

马铃薯是辽宁地区重要的经济作物，近几年种植面积稳定在6×104hm2，随着国家对马铃薯产业的重视，辽宁省马铃薯产业也取得了长足的发展［1］。目前辽宁地区种植的马铃薯品种以尤金、早大白、费乌瑞它、辽薯6号、兴佳2号等为主，由于加工企业较少，市场上消费的马铃薯多以鲜食为主。随着农民种植马铃薯热情地不断增加，各个品种脱毒种薯的市场需求量也在不断增大，培育生长健壮、快速的脱毒苗对于整个马铃薯种薯产业的发展至关重要。本试验通过研究钙浓度对马铃薯试管苗的生长影响，改进了现用MS培养基的氯化钙含量配比，从而提高了试管苗质量，为脱毒种薯的生产提供助益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用的马铃薯品种辽薯6号由辽宁省农业科学院提供。该品种是辽宁省农业科学院作物研究所于2010年选育而成的早熟品种。该品种生育期70 d左右、贮藏性良好、蒸食品味好，是目前辽宁省马铃薯的主栽品种之一。试验材料为辽薯6号的脱毒试管苗。

1.2 试验方法

配制含有不同浓度氯化钙的MS固体培养基，试验设置为T1：CaCl2浓度为3 mmol／L；T2：CaCl2浓度为6 mmol／L；T3：CaCl2浓度为9 mmol／L；T4：CaCl2浓度为12 mmol／L；T5：CaCl2浓度为15 mmol／L，其中正常MS培养基中钙的浓度为3 mmol／L，因此T1设置为本试验的对照CK。

选取培养28 d的试管苗，在超净工作台中剪取中部偏上1cm左右、带有1片叶的茎段，接种于不同钙浓度的MS固体培养基上（使用20 mm×200 mm规格试管），每个试管中接种1个茎段，每种试验处理接种20支试管。接种后放置于温度为（20±2）℃，光照为3 000 lx、16 h／d的条件下培养。28 d后将试管苗取出，用蒸馏水小心洗去固体培养基，并用吸水纸吸干水分，用于各种指标的测定。试验采用完全随机设置，重复3次。

1.3 测定方法

1.3.1 形态学指标测定

使用直尺测量试管苗的株高、根长；计数法测定试管苗的叶片数、有效节数、根数；使用游标卡尺量测定茎粗。

1.3.2 生理生化指标测定

SOD活性测定采用氮蓝四唑光化还原法［2］；脯氨酸含量测定采用茚三酮比色法［3］；丙二醛含量测定采用巴比妥酸法［4］。

1.4 数据处理方法

数据处理使用Excel 2003软件，统计分析使用DPS（Data Processing System）数据处理系统。

2 结果与分析

2.1 不同钙浓度对辽薯6号脱毒试管苗茎叶生长的影响

从表1中可以看出，随着培养基中钙浓度的增加，试管苗的株高发生了显著地变化，大体呈现为株高先增加、后有所下降的趋势。其中在钙离子浓度为9 mmol／L时，株高比对照增加30．65%；钙离子浓度为6 mmol／L和12 mmol／L时，株高相比对照增加了21．82%和20．26%；当培养基中钙离子浓度达到15 mmol／L时，株高比对照降低。说明培养基中钙离子浓度的提高有助于增加试管苗的株高，但浓度达到15 mmol／L时会反而抑制株高。

植株的叶片数随着钙离子浓度的提高而逐渐增多，当培养基中钙离子浓度为9 mmol／L时，试管苗的叶片数量最多，相比对照增加了29．11%；其次是浓度为6 mmol／L时，叶片数相比对照增加了21．90%。其余两个处理对试管苗的叶片数也起到了增加的作用。说明提高培养基中钙的含量有利于植株增加叶片数。

对有效节数进行测定，从表1中可以看出，提高MS培养基中氯化钙的含量可以增加辽薯6号试管苗的有效节数。T1处理中试管苗的有效节数为8．93，T2至T5分别比T1高出9．74%、33．59%、10．53%和14．22%。

通过测定各个处理条件下试管苗的茎粗，可以看出，茎粗随着钙离子浓度的提高而逐渐增加，当钙离子浓度达到15 mmol／L时，试管苗茎粗为1．06 mm，相比对照增粗了16．48%；其次为处理T3，茎粗相比对照增粗10．99%。

综合各种处理条件下辽薯6号脱毒试管苗植株茎叶生长情况来看，提高培养基中钙的含量可以使株高增高、叶片数和有效节数增多、茎粗增大。其中钙离子浓度为9 mmol／L时，试管内植株生长的最为高大，但钙离子浓度为15 mmol／L时，植株表现为矮小、粗壮。配制MS培养基时，适当增加氯化钙的含量，有利于繁育壮苗。

表1 辽薯6号脱毒试管苗在不同钙浓度下茎叶的形态指标

2.2 不同钙浓度对辽薯6号脱毒试管苗根生长的影响

对不同钙浓度处理的植株根部指标进行测定，从表2中可以看出，逐渐增加培养基中钙的含量，可以增加试管苗根的条数和根的长度，但并不显著。其中T4处理条件下试管苗的根数最多，比对照多28．60%。同时T4处理下，最长根长比对照高13．77%。说明当培养基中钙离子浓度达到12 mmol／L时，试管苗的根系最为发达。

2.3 不同钙浓度对辽薯6号脱毒试管苗生理生化指标的影响

SOD活性、脯氨酸含量和丙二醛含量是3个衡量植株耐胁迫能力的重要生理指标。从表3中可以看出，培养基中钙离子浓度达到12 mmol／L时，SOD的活性和脯氨酸含量的测定值最高，分别为358．79 mmol／g·FW和430．54 mmol／g·FW，高于对照34．37%、40．05%。T2处理的SOD活性低于对照，其他3个处理的SOD活性均高于对照。T5处理的脯氨酸含量低于对照10．32%，其他3个处理脯氨酸的含量均高于对照。对丙二醛含量进行测定，从表3中可以看出，T2处理的丙二醛含量显著低于对照，T3和T4处理的植株丙二醛含量也低于对照，分别低于对照65．95%、53．95%、19．39%；T5处理下植株的丙二醛含量高于对照。

综合3个指标结果，可以看出，适当增加培养基中钙离子的浓度可以使植株SOD活性和脯氨酸含量提高，使丙二醛含量降低。但增加浓度至15 mmol／L时，脯氨酸含量的测定值低于对照、丙二醛含量的测定值高于对照。说明增加培养基中钙的含量可以提高植株抵御胁迫的能力，但过高的钙浓度反而会对试管苗植株造成胁迫。

表2 辽薯6号脱毒试管苗在不同钙浓度下根的形态指标

表3 辽薯6号脱毒试管苗在不同钙浓度下的生理生化指标

3 结果与讨论

钙是植物生长发育中不可缺少的一种元素，钙离子同时也是植物体内许多代谢反应的信号物质，通过钙离子浓度的时空变化来调节植物生长、发育、抗逆等生理反应［5］。当植物缺钙时，植株的生长会受到抑制，通常表现为植株矮小、软弱、幼嫩部分迅速衰老、茎尖分生组织受损、根系不发达，抵御外界胁迫能力降低。Habib等通过研究发现，在培养基中适当增加钙的含量，可以使试管苗中钙的含量随之增加，有利于其生长发育［6］。本试验中，随着MS培养基中钙离子浓度的提升，试管苗的株高、叶片数和有效节数显著提高，茎粗也显著增粗，当培养基中钙离子浓度为9 mmol／L时，植株生长情况最好，表现为高大粗壮、叶片数量多，同时根系较为发达。当添加氯化钙的含量大于12 mmol／L时，植株虽然粗壮，但生长较为缓慢，植株体内过量的钙会对其生长发育不利。

逆境胁迫会导致植物体内产生过量的ROS，ROS是高度活跃的，具有毒性，会损伤蛋白质、脂类、碳水化合物和DNA，最终导致氧化胁迫。植物体内的ROS清除系统通过提高ROS清除酶的活性，清除ROS，减少或者避免细胞的氧化损伤，作为ROS清除系统的关键酶，SOD会迅速将过氧化物歧化为O2和H2O2，进而通过其他途径被清除掉［7］。因此，SOD活性是鉴定植物抗逆性的重要生理生化指标。脯氨酸的积累量也与植物的抗逆性有关，脯氨酸可以保护细胞的膜完整性，同时脯氨酸含量的增加能够调节植株细胞内外的渗透平衡，从而提高植物的抗逆能力［8］。丙二醛是植物质膜过氧化作用的产物，常用来指示细胞膜脂过氧化程度，高浓度的丙二醛含量会导致细胞膜损伤，从而降低植物的抗逆能力［9］。辽薯6号是早熟品种，生育后期容易遭受生物胁迫。通过本试验结果可以看出，当培养基中钙的含量增加时，试管苗的SOD活性增加、脯氨酸含量增加、丙二醛含量降低，适当提高培养基中钙的含量，可以提高辽薯6号脱毒试管苗的抗逆性。

4 结论

MS培养基的配制是马铃薯脱毒快繁技术的一个重要环节，培育健康健壮的试管苗可以加快马铃薯产业的发展。本试验通过研究不同钙浓度对马铃薯品种辽薯6号脱毒试管苗生长的影响，发现现有MS培养基中钙离子浓度（3 mmol／L）并不是最适宜植株生长的浓度，试验结果表明，当钙离子浓度为9 mmol／L时，植株的各项指标最优。因此在以后的辽薯6号脱毒苗生产中，应使用钙浓度为9 mmol／L的MS培养基。

［1］ 贾景丽，郑玉宝，赵娜．2015年辽宁省马铃薯产业发展现状、存在问题及建议［A］．2016年中国马铃薯大会论文集［C］，2003年．

［2］ 邹奇．植物生理学实验指导［M］．北京：中国农业出版社，2000．

［3］ 陈建勋，王晓峰．植物生理学实验指导［M］．北京：华南理工大学出版社，2000．

［4］ 王学奎．植物生理生化实验原理和技术（第二版）［M］．北京：高等教育出版社，2006．

［5］ 张蓓，刘刚，王冬梅．植物抗病防卫反应中的特异性钙信号［J］．细胞生物学杂志，2008，30：611～616．

［6］ Habib A，Abdulnour J，Donnelly D J．Increased calcium availability improves potato micropropagation and microtuberization［J］．Potato Research，2004，47（3，4）：139～149．

［7］ 包云飞．盐胁迫下马铃薯SOD相关基因表达量及生理生化变化研究［D］．长沙：湖南农业大学，2013．

［8］ 全先庆，张渝洁，单雷，等．脯氨酸在植物生长和非生物胁迫耐受中的作用［J］．生物技术通讯，2007，1（18）：159～162．

［9］ 丁红瑾，陈彦云，曹君迈，等．外源钙对贮藏期马铃薯细胞膜及过氧化物酶的影响［J］．中国农学通报，2013，29（14）：103～106．

S531．01

B

1002-1728（2017）02-0020-03

10．3969／j．issn．1002-1728．2017．02．005

2017-03-29

中央财政推广项目（GCNT-LN-14）

付雪娇（1982-），女，主要从事马铃薯、甘薯新品种选育、脱毒及配套栽培技术研究。