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马铃薯杂交实生种子TPS的研究进展
时间:2015年06月21日信息来源:不详点击: 加入收藏 】【 字体:

    马铃薯(Solanum tuberosum L)是茄科茄属多年生草本作物,其总产量和栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米,为世界第四大粮食作物。目前我国是世界第一大马铃薯生产国。经济全球化使我国正在崛起的马铃薯产业遇到更大发展机遇和挑战。但我国绝大部分马铃薯生产区分布在高海拔冷凉山区,以大春生产季节为主,极易受病毒侵染,加上马铃薯主产区交通不便,马铃薯生产不能被脱毒技术有效覆盖,再加上种植观念落后等原因,致使当前我国马铃薯生产中普遍存在生产条件较差、退化严重、种植经济效益低等问题制约了马铃薯产量和品质的提高。为了逐步实现马铃薯生产良种化的目标,从根本上解决上述这些问题,运用马铃薯杂交实生种子生产出马铃薯优质种薯是解决马铃薯生产中优质种薯缺乏的一条有效途径。

1  马铃薯杂交实生种子的研究及应用概况

    20世纪50年代后期至60年代初期,中国最早开展了天然实生种子的选育并取得突破。先后选育出天然实生种子克疫、燕子、疫不加等品种。70年代,克疫等天然实生种子在我国推广面积达2.5万hm:单产增产15~ 20%。但由于天然实生种子主要由地方品种选出,遗传基础狭窄,抗病性及丰产性相对较差,尤其是实生种子产量低,限制了其进一步发展。直到1976年,国际马铃薯中心(CIP)有关专家首次发表了“利用实生种子生产马铃薯的可能性”一文,马铃薯实生种子的利用才逐步为各国所认识。80年代我国开展了马铃薯杂交实生种子的利用研究,并选育了农Ha、呼Ha、乌H2等品种,但由于制种产量低,未形成专业化的配套生产,故未能大面积持续推广。

1.1马铃薯杂交实生种子的研究现状

    目前,国际马铃薯中心在马铃薯杂交实生种子的研究中取得了重大突破。将杂交制种技术引入了马铃薯生产,在亲本选育、雄性不育系的应用、控制后代形状整齐度、早熟、抗晚疫病基因的引入和杂交制种的规模化生产相关技术等方面获得了一批应用成果,解决了制种和种子处理等技术难题。并选出了上百种杂种优势较好的马铃薯杂交组合及其亲本材料。

    在CIP指导下,我国杂交实生种子的研究和利用也己走出低谷,实生苗移栽和实生薯种植面积逐年扩大。据报道,自2000年我国云南省与国际马铃薯中心合作实施马铃薯杂交实生种子项目以来先后引进了32个马铃薯杂交实生种子组合和10个亲本材料进行试验筛选,取得了较好的应用效果,其中有5个品种和组合(分别为B9、B16、B18、B19、B20)己得到马铃薯加工企业认可,并且单产在2 142. 22 285 kg/667 m2,适合在我国云南省大面积推广种植。

1.2马铃薯杂交实生种子的应用现状

    利用马铃薯杂交实生种子生产马铃薯在防止马铃薯病毒病、提高产量和降低成本等方面均有巨大潜力,受到了国内外专家的广泛重视。与目前广泛采用的马铃薯茎尖脱毒相比无需昂贵的组培设施即可获得质优价廉的脱毒种薯。在生产应用上具有用种量少、用种成本低、体积小、运输方便、减少病虫害的发生、增产效果显著等优点。也就是说马铃薯杂交实生种子是继马铃薯茎尖脱毒快繁技术之后的又一项重大新技术,且更经济有效,是今后马铃薯生产发展的方向。目前,马铃薯杂交实生种子己在第三世界国家如印度、孟加拉国、越南、斯里兰卡、巴基斯坦等大面积推广,在我国也有相当面积的推广,并都取得了显著的社会效益和经济效益,在生产上发挥了重要的作用。

2  马铃薯杂交实生种子主要技术内容

2.1  马铃薯杂交实生种子的特点

    马铃薯实生种子是指马铃薯植株开花结果(浆果)所产生的真种子(即植物学种子)。马铃薯杂交实生种子是马铃薯通过选配亲本,进行有性杂交,生产杂交实生种子,利用杂种一代的杂种优势,并通过块茎的无性繁殖把一代产生的优势持续利用34代。

    由于病毒侵染是引起马铃薯退化的主要原因,而病毒一般只侵染植株的营养器官,通过块茎传染给下一代很少进入花粉或种胚,因此通过有性繁殖而形成的杂交实生种子能将亲本中的大多数病毒排除掉,用其培育的实生苗所长成的实生薯基本无毒。大量试验证明,杂交实生种子弥补了天然实生种子生长势弱、成活率低、实生苗生长缓慢的弱点,出苗成活率可达95%以上,且生长旺盛还弥补了天然实生种子后代分离严重、产量低且不稳定的弱点,表现出后代分离较小(块茎基本不分离)、产量较高且稳定。杂交实生种子是用亲本进行杂交制种,有稳定的种子来源,可以保证大面积的生产应用。

2.2  马铃薯杂交实生种子制种技术

2.2.1  亲本苗移栽和田间管理

    亲本苗移栽地要选前作没有种过茄科作物、肥力中上、浇水及管理方便的田块。亲本出苗25 d或长出45片真叶时进行炼苗移栽。16:00以后阳光较弱,土不粘手时即可按规格移栽。移栽后浇一次定根水,移栽后要进行严格的田间管理,及时拔除杂草,及时防治病虫害等。

2.2.2花粉采集

    马铃薯父母本花期不遇,父本比母本提前一周开花。采集花粉是马铃薯杂交制种的必需环节。采集父本花应在半开或刚开时(花瓣蓬松,颜色纯白色一花瓣展开,雄蕊新鲜且全为本色,雄蕊柱头灰绿色阶段)为宜,采回后尽快摘下雄蕊于光滑平整的纸上摊开.在蔽荫通风处晾干,再将花粉抖出,置于冰箱冷藏室贮存待用。

2.2.3去雄授粉

    马铃薯授粉前母本均要进行人工去雄。去雄应在花瓣变白,有少许绿条纹至花瓣蓬松.颜色纯白色这一阶段进行。去雄时将花瓣轻轻拨开,取出雄蕊切忌损伤或折断雄蕊。一般去雄即开始授粉,在雄蕊有12个花粉孔发黑,雄蕊柱头淡黄色并有少许粘液至全部雄蕊变黑,全部雄蕊柱头浅褐色且粘液较多这阶段授粉效果最佳。授粉应在10:00以前和16:00以后,此时受精率较高。授粉后4h内如下雨应重新授粉,每天观察柱头变化(即柱头由灰绿一黄一褐色一黑色),如变化不大要再次授粉,以提高坐果率。

2.2.4浆果采收和种子清洗

    马铃薯授粉后约15d种子即具有发芽能力,约78周后成熟即可收获浆果(或称S eedball),浆果呈绿色.直径为13 cn1。每个浆果含有50600个实生种子。每100个实生种子大约重5280 mg,每一植株浆果的数量与开花的数量、授粉的成功率及坐果率等有关。采收的浆果放在通风、光线充足处使其充分成熟。种子清洗时严格按亲本或杂交组合分别漂洗。李先平等(1997)[1研究提出:将浆果置于水盆内用手指打碎,然后将浆液、果皮和种子一起倒在孔径略大于种子的筛子上,放于水盆内,多次漂去果皮和杂质,直至完全纯净为止,然后将种子倒在吸水纸上晾干。

2.3马铃薯杂交实生种子的储存技术

    马铃薯杂交实生种子不像种薯那样容易腐烂,能成功地储存较长时间而不会丧失生活力。马铃薯杂交实生种子主要在低温或超低温下保存(经费和条件优越的单位),一般育种单位在正常温度下进行保存;长期保存的适宜湿度是4%5%。目前国外研究表明,在正常储存条件下.马铃薯杂交实生种子的发芽率在6年后才开始有降低的趋势。如果在干燥条件(硅胶介质中),马铃薯杂交实生种子的生活力至少能维持8年。英国剑桥研究所经研究提出,在低温下保存25年的杂交实生种子在培养皿中用含有全部营养及微量元素的营养堆肥进行发芽,结果发芽率表现良好,大多数杂交种子的发芽率达82~ 100%。科学家们预测,种子在一定保存条件下保存40年,其生活力仍保持在很高的水平上。

3  马铃薯杂交实生种子的应用技术

3.1马铃薯杂交实生种子的催芽及播种

    马铃薯杂交实生种子发芽慢、出苗不整齐,播种前必须先催芽。李先平等(1997)认为:对于当年采收的种子因处于休眠状态,出苗率较低经打破休眠处理后出苗率明显提高。先用双层纱布将种子包好,再放入1 500 mg/L的赤霉素液中浸泡1224k然后放入清水中浸泡,静置于室温下,每天换水1-2次7- lOd后当种子发芽率达35%时即可播种;对于度过休眠期的隔年种子,可将其包在纱布内,并用细绳系好,先放在25- 30℃温水中浸泡半天.取出后再放在23℃条件下催芽。每天放在25℃的温水中揉洗一次,洗去种皮上的粘液。4-8d后(因品种而异),当发芽率达3~ - 5%时即可播种。

3.2  马铃薯杂交实生种子的育苗移栽

    由于马铃薯杂交实生种子细小、萌发力弱,目前条件直播困难,生产上一般采用育苗移栽种植,这一环节中育苗是关键。当前生产上以小拱棚育苗移栽为最佳方式。王绍林等(2001)提出,苗床地宜选择前作未种过茄科作物,肥沃疏松、背风向阳、靠近水源、距移栽田不远的田块;为便于浇水和保湿,须做成高埂低墒。床宽1m长10 - 15m埂高15 cm播种前一天浇透苗床水,如播时苗床表土过干,须用喷壶浇湿。播种可实施点播或撒播,用种量约为5-8 g/667m2。播种深度0.5cm、行距 lOon为宜,播种的种子用筛选过的有机肥覆盖(约1 cnl),并立即平铺覆膜,以提高床温和保湿。至50%左右出苗后改薄膜平铺为拱架覆盖。幼苗生长的最适温度为15- 20℃.可通过揭膜盖膜调节床温。出苗过密要间苗2~3次时拔除杂草,及时防治病虫害。苗龄在8片左右真叶、苗高12(m左右时适时移栽大田,移栽前一天浇透苗床水,移栽密度为4 000 -5 000株/667 m2.行距50 - 70cm,株距20- 24cm,栽植深度以外露4片左右真叶为宜,注意垄间苗高一致,随栽随灌,灌水浸到苗基为宜。严格进行后期田间管理。

4  马铃薯杂交实生种子研究中存在的  问题及解决途径

4.1存在问题

4.1.1  马铃薯品种亲本改良滞后,杂交实生种子利用研究进展缓慢。现有育成品种的亲本大多数是四倍体栽培种,亲缘关系近,后代的遗传变异停留在近交水平。

4.1.2由于马铃薯杂交实生种子细小(干粒重仅为0.5g),萌发力弱,目前条件下直播困难,加上马铃薯杂交实生种子受到水源的限制,在推广上有很大的局限性。

4.1.3  马铃薯杂交实生种子在花粉检测与贮藏、亲本去雄、杂交组合配制、实生薯病毒检测及育苗移栽等技术方面还有很大欠缺,特别是马铃薯的病毒检测技术(酶联免疫检测试剂盒)需要进一步加强研究。

4.1.4  马铃薯杂交实生种子的研究需要操作能力非常强的专业技术人员,目前大多数国家马铃薯杂交实生种子方面的专业技术人员较为缺乏生产体系不够完善.投入力度不够。

4.2解决途径

4.2.1  进一步抓好优势马铃薯品种资源的收集、评价和利用工作。继续广泛地向马铃薯中心引进一些优良的种质材料,进而选择更好的亲本、品种和实生种品系,选育出具有高产、抗病、早熟、耐高温、抗寒和耐霜冻的综合性状优良的遗传材料。注重选用当地优良生产品种或其优良子代作亲本,创新育种亲本材料拓宽现有栽培品种狭窄的遗传基础。

4.2.2进一步探索马铃薯实生种子的利用途径,将其推向市场。当前己初步探索出一条利用杂交实生种子生产种薯,再用种薯生产商品薯的最佳利用途径,希望今后能进一步探索马铃薯实生种子的利用途径,逐步把马铃薯杂交实生种子推向市场。

4.2.3  进一步规范马铃薯杂交实生种子生产供应体系。利用马铃薯杂交实生种子(TPS)是热带和亚热带国家解决种薯问题的有效途径之一。目前,我国云南从国际马铃薯中心引进筛选出的几个品种有希望成为云南部分主产区的主栽品种。但在杂交组合配制、花粉检测、实生薯病毒检测等方面技术薄弱,特别是酶联免疫检测试剂盒技术需要更进一步深入。做到规范马铃薯实生种生产体系,完善杂交实生子繁育和质量控制体系以及相应的生产技术规程。

4.2.4加大对外开放力度,扩大对外科技交流与合作,强化对马铃薯杂交实生种子方面的专业技术人员培训。针对当前马铃薯生产的新形势,要进一步加大对内、对外开放的力度,不断加强与国内、国际马铃薯科研机构和大型生产加工企业的合作,全方位、多层次、广领域、大规模进行马铃薯杂交实生种子应用的专业技术人员培训,切实推动马铃薯产业的顺利发展。

 

 

 谢春梅    林蓉  谢世清(云南农业大学农学与生物技术学院)

(作者:佚名编辑:admin)

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