甘薯郑红22脱毒及适宜密度、肥料配比研究

杨育峰，张晓申，王慧瑜，王雁楠，徐心志，陈献功，张 莉，杨晓平，杨国红，平西栓

(1.河南省农业科学院 粮食作物研究所，河南 郑州 450002； 2.郑州市农林科学研究所，河南 郑州 450005； 3.河南省农业技术推广总站，河南 郑州 450002)

甘薯[Ipomoeabatatas(L.) Lam]是重要的粮食、饲料、工业原料和生物能源作物，在我国甚至世界粮食安全和能源安全中发挥着重要的作用[1-3]。河南省是我国甘薯主产省，甘薯种植历史悠久，常年种植甘薯45万hm2左右，并呈逐年增加趋势[4]。近些年，甘薯病毒病的大范围发生对我国甘薯的产量及品质产生了巨大影响，其中，由甘薯褪绿矮化病毒和甘薯羽状斑驳病毒协生共侵染引起的甘薯病毒病是目前甘薯最严重的病毒病之一，感染病毒病的甘薯一般减产20%～50%，严重的甚至绝收，已成为甘薯生产的重要限制因素之一。据估计，我国每年因甘薯病毒病造成的损失高达40亿元[5-9]。目前，由于缺乏抗病毒病的甘薯品种和高效的防治方法，再加上病毒对寄主植物具有高度的依赖性，甘薯脱毒及防护栽培成为目前防治甘薯病毒病的有效方法之一[10]。

郑红22是河南省农业科学院粮食作物研究所与江苏省徐州甘薯研究中心联合选育而成的一个兼用型甘薯品种，2010 年3月通过国家甘薯品种鉴定委员会鉴定，鉴定编号为国品鉴甘薯2010004，该品种紫红皮、橘黄肉，品质优良，食味较好，高抗茎线虫病，抗根腐病，中抗黑斑病[11]。郑红22虽然综合抗病性较好，但是对甘薯病毒病抗性较差，尤其易感染甘薯卷叶病毒，这对该品种的进一步推广造成了较大的影响。本研究以兼用型甘薯品种郑红22为材料，筛选适合郑红22茎尖再生的分化培养基，并对郑红22脱毒再生植株进行扩繁和移栽，探讨不同密度及肥料配比对脱毒郑红22鲜薯产量的影响，旨在筛选适宜郑红22的高效脱毒及栽培技术，为郑红22的进一步示范应用及高效生产提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试甘薯为兼用型品种郑红22。供试氮肥为尿素(河南心连心化肥有限公司生产，含N 46.4%)，磷肥为过磷酸钙(湖北庄园肥业有限公司生产，含P2O512%)，钾肥为硫酸钾(浙江农业集团有限公司生产，含K2O 52%)。

1.2 试验方法

1.2.1 茎尖再生 取郑红22旺盛生长的茎尖部分(约30 mm长)，用自来水冲洗干净后，先用70%的乙醇消毒30 s，然后立即用0.1%的升汞杀菌处理6～8 min，最后用无菌水冲洗3～4次。在解剖显微镜下剥取长度为0.2～0.5 mm的茎尖分生组织(带1～2片叶原基)，放在含有不同浓度NAA(萘乙酸)、6-BA(6-苄氨基腺嘌呤)的MS培养基(pH值5.8)上，在(27±l)℃，每日13 h、3 000 lx的光照下进行培养，以诱导芽的分化。

先后2次共设计13种分化培养基进行郑红22茎尖再生研究，其中第1次设9个处理，NAA质量浓度分别为0、0.1、0.2 mg/L，6-BA质量浓度分别为0、1、2 mg/L。第2次在第1次研究的基础上进一步设计4个处理，NAA质量浓度均为0.1 mg/L，6-BA质量浓度分别为2、3、4、5 mg/L。每个处理重复3次，每个重复30～40个茎尖。分析比较不同分化培养基的再生效果。

1.2.2 再生植株脱毒检测 待再生植株长成完整植株后，将其在MS基本培养基上进行继代和扩繁培养。取继代培养21 d之内的幼嫩植株，分别提取DNA或RNA，采用乔奇等[12]的PCR检测法对甘薯卷叶病毒(SPLCV)、甘薯羽状斑驳病毒(SPFMV)、甘薯褪绿矮化病毒(SPCSV)和甘薯G病毒(SPVG)4种重要病毒进行检测。同时，将试管苗进一步移栽至隔离条件较好的防虫温室内，并在花盆中种植指示植物巴西牵牛，待试管苗移栽成活后，将待检测植株嫁接到健康巴西牵牛上，观察显症情况。

1.2.3 脱毒苗密度及肥料配比试验 试验在郑州市须水镇三十里铺村进行，土壤为轻壤土，中等肥力，光照、排水条件好。小区采取随机区组排列，每个小区6垄，单垄单行，垄距0.8 m，垄长5 m，小区之间留宽1.5 m的过道。每个处理3次重复，采用郑红22脱毒苗，收获时测小区中间4行产量，取平均值。所用肥料均作为基肥在起垄前条施，常规田间管理。

密度试验共设41 250、48 750、56 250、63 750株/hm24个密度，N、P2O5、K2O施用量分别为75.0、75.0、150.0 kg/hm2，6月13日种植，10月16日收获。

肥料试验共设9个处理，N、P2O5、K2O施用量分别为0、75.0、180.0 kg/hm2，75.0、75.0、112.5 kg/hm2，75.0、75.0、180.0 kg/hm2，112.5、0、180.0 kg/hm2，112.5、75.0、0 kg/hm2，112.5、75.0、180.0 kg/hm2，112.5、112.5、112.5 kg/hm2， 112.5、112.5、180.0 kg/hm2和0、0、0 kg/hm2(不施肥)，土壤含碱解氮69.77 mg/kg、有效磷36.16 mg/kg、速效钾87.45 mg/kg，种植密度为48 750株/hm2，6月10日种植，10月15日收获。

1.3 数据处理

试验数据采用SPSS 16.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同分化培养基对郑红22茎尖植株再生的影响

将郑红22茎尖分生组织在添加NAA和6-BA的MS固体培养基上进行培养，培养7 d左右，茎尖分生组织开始膨大、变绿，直径1～2 mm。培养14～21 d，形成直径3～5 mm的浅绿色或浅黄色的愈伤组织，愈伤组织形成率在63.63% 以上(表1)。培养40 d左右，愈伤组织继续变大，颜色逐渐变成黄绿色，愈伤组织陆续再生出植株。将再生植株转移到MS基本培养基上，进一步发育成完整植株。

在第1次郑红22的茎尖分生组织再生试验中，共接种873个茎尖分生组织，培养获得730个愈伤组织，其中，68个愈伤组织再生获得68株植株，在分别添加0.1 mg/L NAA和2 mg/L 6-BA的分化培养基上培养的茎尖分生组织得到了最高的植株再生率，为48.64%，极显著高于其他分化培养基处理(表1)。在第2次郑红22的茎尖分生组织再生试验中，共接种428个茎尖分生组织，培养获得389个愈伤组织，其中，172个愈伤组织再生获得172株植株，在添加0.1 mg/L NAA和3 mg/L 6-BA的分化培养基上培养的茎尖分生组织的平均再生率最高，为54.58%，高于其他分化培养基处理(表1)。郑红22茎尖分生组织在不同分化培养基上的植株再生率差异明显，说明不同的激素种类及配比对郑红22茎尖植株再生的影响较大。

表1 不同分化培养基对郑红22茎尖植株再生的影响Tab.1 Effect of different differentiation media on plant regeneration from stem apex of Zhenghong 22

续表1 不同分化培养基对郑红22茎尖植株再生的影响Tab.1(continued) Effect of different differentiation media on plant regeneration from stem apex of Zhenghong 22

注：同列数据后的不同大、小写字母分别表示在1%、5%水平上差异显著，下同。

Note: The different uppercase，lowercase letters after data of the same column mean significant differences at 1%,5% levels among different treatments,respectively，the same below.

2.2 郑红22再生植株脱毒检测

从所有再生植株中随机挑选了57个再生株系，分别对SPLCV、SPFMV、SPCSV和SPVG 4种重要病毒进行PCR检测，其中,5个株系均不含有这4种病毒，进一步将这5个株系嫁接到指示植物巴西牵牛上，均未见指示植物显症，脱毒率为8.77%。

2.3 不同种植密度对脱毒郑红22鲜薯产量的影响

由表2可知，随着种植密度的增加，脱毒郑红22的产量先增加后降低，当种植密度为48 750株/hm2时，鲜薯产量最高，为46 906.78 kg/hm2，种植密度为63 750株/hm2时，鲜薯产量最低，为41 295.64 kg/hm2，两者差异达到了极显著水平；在种植密度分别为41 250株/hm2和56 250株/hm2下，鲜薯产量略低于密度48 750株/hm2处理，差异不显著。因此，适宜的种植密度可以构建甘薯高产合理群体结构，提高光能利用效率，促进薯块膨大，从而实现高产高效。

表2 不同种植密度对脱毒郑红22鲜薯产量的影响Tab.2 Effect of different planting densities on fresh sweet potato yield of virus-free Zhenghong 22

2.4 不同肥料配比对脱毒郑红22鲜薯产量的影响

从表3可以看出，当N、P2O5、K2O施用量分别为75.0、75.0、180.0 kg/hm2时，鲜薯产量最高，为47 555.02 kg/hm2,比不施肥处理极显著提高16.09%， 比N、P2O5、K2O施用量分别为112.5、75.0、0 kg/hm2处理显著提高，与其他处理之间的差异均不显著，表明只有合适的肥料配比及用量才能促使脱毒郑红22合理吸收养分，进一步促进薯块的膨大，提高产量，氮、磷、钾肥的不合理施用反而对薯块的膨大不利。

表3 不同肥料配比对脱毒郑红22鲜薯产量的影响Tab.3 Effect of different proportion of nitrogen,phosphorus and potassium fertilizers on fresh sweet potato yield of virus-free Zhenghong 22

3 结论与讨论

研究表明， NAA、6-BA等对甘薯茎尖分生组织的再生具有较大的影响，适宜浓度的NAA 和6-BA组合能有效促进甘薯茎尖分生组织再生成植株[13-14]。本研究采用不同质量浓度的NAA 和6-BA组合研究郑红22的茎尖分生组织植株再生体系发现，当MS固体培养基中添加0.1 mg/L NAA和3 mg/L 6-BA时，平均再生率最高，为54.58%。李晓青等[15]研究发现，当MS固体培养基中添加NAA 0.5 mg/L和6-BA 1.0 mg/L 时，商薯19茎尖分生组织的再生率最高，为66.67%。周杰等[16]对台农71等10个菜用型甘薯品种进行研究发现，当MS固体培养基中6-BA添加量为2.0 mg/L时，部分品种茎尖分生组织的再生率在75%以上，部分品种的再生率在50%以下。周志林等[17]在添加 NAA 0.05 mg/L、6-BA 2.0 mg/L的MS培养基上对徐菜薯1号茎尖分生组织进行培养，再生率为48.3%。这说明不同甘薯品种及激素配比获得的茎尖分生组织再生率存在较大的差别。

本研究随机挑选的57个再生株系的脱毒率仅为8.77%，可能与所培养茎尖大小、基因型、形态等因素有关。卢玲等[18]对高淀粉甘薯品种美国 SL-9进行研究发现，所培养茎尖大小与甘薯茎尖组织培养的成活率呈正比，与茎尖的脱毒效果呈反比。黄远新等[19]对不同叶原基形态的茎尖分生组织进行研究发现，获得最佳脱毒效果的叶原基形态为叶原基突起态，其次是半闭合态和闭合态。另外，不同研究使用的检测方法、检测的病毒种类、检测的灵敏度及严格程度等的不同也可能造成脱毒率不同。本研究采用了较大群体的组织培养，所得结果比较可靠，本研究确立的郑红22茎尖植株再生体系将为郑红22的进一步应用及高效生产等提供有效的技术支持。在今后的研究中，将对更多的激素浓度及配比、苗预处理等方法进行研究，进一步获得更高效的适合郑红22等甘薯品种的脱毒技术。

本研究密度试验结果表明，随着种植密度的增加，脱毒郑红22的鲜薯产量先增加后减少，当种植密度为48 750株/hm2时，鲜薯产量最高，为46 906.78 kg/hm2，这说明适宜的种植密度可以提高鲜薯产量，随着种植密度的继续增加，群体增大，田间通透性变差，个体长势弱，从而导致产量降低，这与吕树立等[20]的研究结果一致。本研究肥料试验结果表明，当N、P2O5、K2O施用量分别为75.0、75.0、180.0 kg/hm2时，鲜薯产量最高。这可能是因为甘薯是典型的喜钾作物，增施钾肥可以促进甘薯地上部与地下部的协调生长，进一步促进甘薯地上部干物质向块根运转和分配，从而提高甘薯块根产量[21]。因此，合理的种植密度和施肥量是甘薯产量形成的重要因素，从本研究结果来看，在种植密度为48 750株/hm2，N、P2O5、K2O施用量分别为75.0、75.0、180.0 kg/hm2时，有利于脱毒甘薯郑红22获得高产。