柠檬汁、LED光源和PEg-8000对马铃薯植株生长与块茎形成的影响

摘要

马铃薯营养价值高，适应性广，是最重要的粮食作物之一。近年来，组织培养技术已经成为传统的植物育种的有效辅助工具。生长调节剂对植物的生长非常重要，但是由于在农业生产中生长调节剂的成本高，造成其在在一些国家中不能在农业生产中使用。因此，发现成本低的生长调节剂的替代品是非常重要的。马铃薯的试管苗生长受光的强度直接影响，但目前未见在一定的光强度下马铃薯组培苗生长的最佳光谱条件的相关报道。此外，水资源短缺的问题在一些国家非常严重。马铃薯早期生长和块茎形成需要大量的水，短时期内水短缺将会减少块茎产量和降低块茎品质。在本研究中，我们进行了3项实验，以解决这些问题:首先，柠檬汁对马铃薯试管苗生长的影响;其次，光谱和光强对马铃薯试管苗的影响;最后，用不同浓度的聚乙二醇(PEG-8000)对马铃薯幼苗的处理以及对不同马铃薯品种的干旱耐受性进行了研究。获得的主要结果如下:
　　1.柠檬汁对不同马铃薯品种试管苗生长的影响
　　不同浓度的柠檬汁(1、2及3ml/L)以及3个品种被用于本研究。在组织培养一个月后观察试管苗生长情况发现，相对于对照，3 ml/L柠檬汁对于中薯20号生长的影响作用最明显。其植株的株高、根长、叶片数、节数以及鲜重分别为10.06cm、11.36 cm、12.62个、10.68个以及125.02mg，达到各浓度处理的最大值。但是，其根数量和叶片大小在2 ml/L柠檬汁中达到最高，分别为6.13和4.33 cm2。柠檬汁作为替代生长调节剂而影响马铃薯的形态学性状，可用于幼苗在组织培养生长的性状评价，而且特定的柠檬汁浓度可以起到改善某些形态学性状的作用。
　　2.不同马铃薯试管苗培养的光照条件对试管苗生长的影响
　　两项研究在三个马铃薯品种试管苗中实施。首先，为了研究不同照明光谱对马铃薯试管苗植株生长的影响，将光照强度分为1500、2000、2500和3000 lux四组，红∶蓝∶白色三种光谱比例分为9∶1∶0、8∶1∶1、7∶2∶1和6∶3∶1四组，研究在不同光照强度和光谱比例组合条件下对试管苗生长的影响。其次，对不同的四种白炽灯光照强度(1500，2000，2500，和3000 lux)下对马铃薯植株生长的影响进行了研究。在本研究中，不同品种以不同的方式响应不同照强度和光谱比例组合，影响植株的某些形态特征。并且，在6∶3∶1的红、蓝色、白色光谱比例下，20001ux和30001ux光照强度下，试管苗都能显著增加增加节数、分支数、叶的大小和叶的数目。在9∶1∶0的红、蓝色、白色光谱比例和20001ux光照强度下，植株高度和根数达到最大，分别为10.23厘米和6.46个。另外，在白炽灯20001ux光照强度下，根的长度、根数、根分支数、叶数和鲜重显示出显著(P＜0.05)的增长，分别达到9.80厘米、6.20个、2.13个、17.28个和232.75毫克。
　　3.在温室条件下的不同马铃薯品种的PEG胁迫耐旱性评价
　　培育耐旱性的马铃薯品种，将有助于缓解干旱对马铃薯产量的不利影响。在本研究中，在温室条件下使用PEG模拟的干旱胁迫进行了两部分实验。在第一部分中，三个品种的苗期和现蕾期的两个连续阶段被0％、10％、15％和20％浓度的聚乙二醇（PEG-8000）处理。表结果表明，在20％的PEG浓度下，植株的潜在光合能力(Fv/m)、实际光合能力(Yield)、叶片数、叶面积、植株鲜重、植株干重、根长、根鲜重、根干重、块茎数、块茎鲜重和块茎干重等表型性状数据均显著下降。第二部分中，我们利用20％的PEG浓度的蛭石培养条件下评价20个马铃薯品种的抗旱性。其中，中薯19号和中薯18号在株高、叶片数、叶面积、根长、植株鲜重、植株干重、根鲜重和根干重等大多数形态性状中显示出最高值，而在两个阶段中，晋薯2号均明显拥有更多的结薯数。本研究取得的结果，将有利于在室内大规模地评价马铃薯品种的抗旱性。

目录

声明

摘要

Abstract

Contents

Abbreviation

Chapter Ⅰ：General Introduction

1．1 History and origin of potato

1．2 Potato production in the world

1．3 Plant morphological characteristics as a tool in monitoring response to environmental factors

1．4 Effect of growth regulators in tissue culture

1．5 The impact of light on plantlets in vitro culture techniques

1．5．1 Light-emitting diodes (LED)

1．5．2 Light intensity studies

1．6 The effect of water stress on plants

1．6．1 Potato responses of water stress

1．6．2 Drought tolerance machineries in plant growth

1．6．3 Polyethylene glycol (PEG)

1．7 Soilless culture

1．7．1 Substrate culture

1．7．2 Advantages of soilless culture

1．8 Research significance

1．9 Problem statement and research objectives

Chapter Ⅱ：Effects of Lemon Juice on Plant Growth for Different Varieties of Potato (Solanum tuberosum L．) In-Vitro

2．1 Abstract

2．2 Introduction

2．3 Materials and methods

2．3．1 Plant material

2．3．2 Culture media and conditions

2．3．3 Explant preparation and culture

2．3．4 Data collection after plantlets production

2．3．5 Statistical analysis

2．4 Results

2．4．1 Length of plantlets (cm)

2．4．2 Length of roots (cm)

2．4．3 Number of roots

2．4．4 Number of nodes

2．4．5 Number of branches

2．4．6 Number of leafs

2．4．7 Size of leafs

2．4．8 Weight of plantlets (mg)

2．5 Discussion

2．6 Conclusion

Chapter Ⅲ：Effects of Different Photoperiod Combinations In-Vitro on Plantlets Growth of Potato (Solanum tuberosum L．)

3．1 Abstract

3．2 Introduction

3．3 Materials and Methods

3．3．1 Plants materials

3．3．2 Preparing of media

3．3．3 Growth conditions

3．3．4 Morphological characteristics

3．3．5 Statistical analysis

3．4 Results

3．4．1 Results of experiment(Ⅰ)：LED light treatments under light intensity

3．4．2 Experiment(Ⅱ)：In vitro plantlet production under different light intensities

3．5 Discussion

3．6 Conclusion

Chapter Ⅳ：Evaluation of Drought Tolerance Response in Varieties of Potato under Greenhouse Conditions in Soilless Culture

4．1 Abstract

4．2 Introduction

4．3 Materials and methods

4．3．1 Plant materials

4．3．2 Experiment(Ⅰ)：Effect evaluation of drought stress by PEG-8000

4．3．3 Experiment(Ⅱ)：Evaluation of potato varieties for drought tolerance

4．3．4 Preparation and treatment of PEG-8000

4．3．5 Data collection and statistical analysis

4．4 Results

4．4．1 Effect evaluation of drought stress by PEG-8000

4．4．2 Evaluation of potato varieties for drought tolerance

4．5 Discussion

4．6 Conchsion

General Conclusion

Research Innovation

References

Acknowledgements

Resume