[科普中国]-[原创]马铃薯退化及脱毒技术

一、种薯退化及解决途径1、种薯退化马铃薯生产上多利用块茎进行种植，新品种推广后，随着种植年限的增加，病毒也随着种薯无性世代繁殖的增加而在块茎中积累，导致田间经常出现植株变矮、簇生，茎秆细弱，分枝减少；叶片缩皱、卷曲、变小；叶色黄绿相间、失绿、颜色不正常，生长衰退；块茎变小、变形龟裂、内部坏死；产量逐年下降，品种的优良特性不断丧失、生产潜力和商品价值受到严重影响，而且随着使用年代的增加而急剧加重，最后失去种植价值，这种现象就是马铃薯种薯退化。目前，世界上公认马铃薯种薯退化是病毒危害造成的。研究表明，侵染马铃薯的病毒和类病毒的病原体有25种以上，通过种薯传播的病毒和类病毒有15种，不经种薯传播的病毒有11种，未鉴定的有2种，但危害严重的只有几种。我国已发现10多种，其中危害严重的有4 种病毒和1种类病毒，分别是马铃薯卷叶病（PLRV）、马铃薯Y病毒（PVY、马铃薯重花叶病）、马铃薯X病毒（PVX、马铃薯普通花叶病）、马铃薯S病毒（PVS、潜隐花叶病）和马铃薯纺锤块茎类病毒（PSTVd.束顶病）。其次，马铃薯A病毒（PVA）、马铃薯M病毒（PVM）、马铃薯奥古巴花叶病毒（PAMV）发生和危害也比较普遍。到目前为止还很少发现有其他植物像马铃薯这样感染如此多病毒和类病毒，并且有9种是专门寄生于马铃薯上的病毒病害。2、种薯退化的危害马铃薯病毒对植株的危害主要是阻碍叶片中叶绿素的合成，破坏叶绿体结构，改变叶型，影响叶片的光合作用和其他功能，导致植株生理代谢紊乱、活性降低，表现出花叶型、卷叶型和皱叶型症状，造成大面积的减产和直接经济损失，其程度最低在10%以上，最高可达90%。在生产中，马铃薯病毒病经常是由多种病毒混合侵染而造成严重减产，如PVY与PVX复合侵染可减产80%左右。据估计，全世界每年马铃薯生产由病毒造成的减产至少为20%，我国种薯退化所引起的产量损失在30%以上。马铃薯病毒病在我国普遍发生，其退化快慢和程度依地域而明显不同。一般海拔高、地理纬度高、气候冷凉地区或高寒区程度轻而慢，品种的优良种性保持的年限长，故生长上应用的年限也长；而低纬度、低海拔、气温高的平川地区则退化快，且严重，一个好的品种只能种植二年、三年，有的甚至仅能种植一年。马铃薯病毒病犹如癌症，一旦感病就终身带毒，无法由药剂防治，必定会造成严重的产量损失和品质降低，经济效益低下，使生产无法进行。解决种薯退化不仅是世界而且也是我国马铃薯生产发展的关键问题。3、主要表现症状马铃薯病毒病指生产田内罹有花叶、卷叶、条斑坏死等病毒病症状的植株。马铃薯病毒的侵染有单一病毒侵染和复合侵染，通常是由两种或多种病毒复合进行的，表现的症状因马铃薯品种的抗性、病毒株系强弱、气候及栽培环境条件而差别较大，一般很难在田间准确确定为哪一种病毒，只能靠先进的试验室仪器设备来检测。以下介绍几种主要病毒病症状：（1）马铃薯卷叶病毒病（PLRV）马铃薯卷叶病毒分布极广，是一种严重的病毒性病害。发病严重时可减产80%以上，而且还影响马铃薯品质。当年感染的初期症状主要表现在顶部叶片上，小叶沿中脉向上卷曲，小叶基部常有紫红色边缘，通常叶片直立，随病情发展可扩展到老叶，叶片黄化，叶片背面常呈紫红色、红色或粉红色；生长中后期感染，一般不表现症状，使病害的诊断变得困难。次年继发症状一般比较严重，出苗后，下部叶片卷曲、僵直，逐渐变硬、革质化，用手摸发出像纸一样的声音，脆而易折。底部叶片常卷曲成筒状，幼嫩叶子发黄，略卷。整个植株矮化、僵直、黄化。高感病品种的块茎横切面有网状坏死组织。（2）马铃薯Y病毒病(PVY)马铃薯Y病毒是引起马铃薯退化的主要病毒，危害范围广泛，能造成50%～80%的减产，尤其与PVX、PVA复合感染时减产幅度更大。植株被PVY侵染后，其表现症状依品种和病毒株系强弱有很大变化，轻的不表现症状，进而表现轻花叶、重花叶、粗缩和皱缩花叶等。小叶叶缘向下卷曲，一些敏感品种叶片出现坏死，严重时植株矮小，叶片干枯不脱落而垂挂于坏死的茎上。当和PVX、PVA复合感染时，常引起严重皱缩花叶。带毒块茎长出的植株，表现矮化，叶片簇生、变小变脆并皱缩。（3）马铃薯X病毒病（PVX）马铃薯PVX是马铃薯病毒中分布范围最广泛的一种，其减产程度及表现症状依马铃薯品种、病毒株系及环境条件而异，叶片典型症状为轻型斑驳花叶，叶色深浅不一，但叶形不变，不坏死。严重时引起轻度皱缩，植株矮化，有些则产生顶端坏死等症状。与A病毒、Y病毒复合感染可引起卷曲、皱缩或坏死等症状。一般减产10%-25%，与Y病毒复合侵染减产幅度可达50%以上。（4）马铃薯S病毒病（PVS）由S病毒引起的病害症状表现轻微，叫马铃薯潜隐花叶病。可引起10%～20%的减产。许多品种感染S病毒后不表现症状，在一些品种上可表现叶脉变深、叶片粗缩、叶尖下卷、叶色变浅等症状。有的品种感病后引起轻度斑驳、脉带。有时叶片后期呈青铜色，严重皱缩，产生坏死斑点，甚至落叶。（5）纺锤块茎类病毒病（PSTVd）该病也称束顶病，是危害马铃薯产量和品质的主要病害。据报道，PBTVd强系减产可达60%，弱系减产约20%～35%，常造成较大的经济损失。马铃薯类病毒是马铃薯种薯检疫规程中的主要检疫对象，具有广泛的传播途径，是唯一不能通过茎尖剥离、组织培养除去而必须通过严格检测除去的病害。感病后植株矮化、束顶，分枝少，叶柄着生角度变小，叶片变小，直立，块茎变长呈现纺锤状，顶端变尖，严重时表皮龟裂，芽眼增多。有的品种其块茎呈肿瘤状畸形，红皮、紫皮块茎感病后则常褪色。感病块茎幼芽生长缓慢。有的则顶叶叶缘上卷，小叶扭曲，叶面皱缩。与病毒复合侵染时，病症加重，植株严重坏死。4、病毒传播途径马铃薯病毒的传播必须要植物病毒、传播介体、植株和环境同时达到最适的状态。病毒传播途径主要有以下三种：（1）接触传播指感病植株伤口流出的汁液侵染健康植株的伤口时发生的病毒传播。病毒接触传播的方式较多，有植株间的接触传播和机械传播，其中主要是由农事操作引起病健植株体之间的摩擦、接触而发生的汁液传播，最易于在叶片上发生。通过接触传播的病毒和类病毒主要有PVX、PSYVd、PVS及PVA。（2）介体传播介体传播指昆虫、线虫和真菌在病健株间取食、危害所导致的病毒传播，其中昆虫是主要的传毒介体。能传播病毒的昆虫较多，如桃蚜、鼠李马铃薯蚜、大戟长管蚜、豆卫矛蚜、蚕豆蚜、豌豆无网长管蚜等蚜虫，还有蓟马、粉虱、跳甲等昆虫，其中蚜虫是最重要的传播介体，而蚜虫中又以桃蚜传毒效率最高。昆虫可传播多种病毒，如PLRV、PVY、PVS、PVA、PVM等病毒。蚜虫的传播类型有非持久性传播和持久性传播。非持久性传播是指病毒的获取和接种阶段可以在几分钟或几秒钟之内完成，不存在能够觉察到的潜伏期。蚜虫仅仅在获得病毒后的几分钟之内保持带毒状态，随后经过蜕皮失去它们传播这种病毒的能力。通过这一传播类型的病毒有PVY、PVS、PVM、PVA。持久性传播有几个特征：（1）在摄食过程中病毒被获取和接种，此过程在15分钟内开始。（2）病毒在蚜虫体内复制繁殖。（3）经过蜕皮病毒仍被保留在蚜虫体内。（4）PLRV病毒能存活在蚜虫的血淋巴中，并在循环系统中循环且能发生繁殖。PLRV是唯一一种已知在马铃薯中以持久方式传播的病毒，蚜虫可终生带有卷叶病毒。（3）土壤传播主要包括线虫传播和真菌传播。线虫可以传播烟草脆裂病毒（TRV）和蕃茄黑环病毒（TBRV）感染马铃薯。能传播病毒的真菌孢子可在土壤中存活一年以上。粉痂病菌可传播马铃薯蓬顶病毒（RMTV），癌肿病菌可传播PVX。5、马铃薯脱毒技术马铃薯脱毒的核心技术是茎尖组织培养（又叫分生组织培养）脱毒技术。是利用茎尖没有病毒的特性，在无菌操作条件下，经过茎尖剥离脱去主要危害马铃薯的病毒病及真菌、细菌性病害，用人工配置的培养基，培育出无毒试管苗（将茎尖组培苗进行病毒检测，淘汰仍带有病毒的茎尖苗），然后把试管苗在温室或网棚内繁殖微型薯原原种，在隔离条件下，用原原种繁殖原种、用原种繁殖良种供生产使用。脱毒种薯与带毒种薯相比，脱毒种薯后代植株叶片的叶绿素含量高，光合强度、光饱和点显著提高，而呼吸强度却低了24.8%；并且叶片活性强，绿叶功能期延长，可较长时间为块茎制造营养物质，田间表现为植株生长健壮、旺盛。脱毒植株水分代谢协调，抗高温干旱能力增强。脱毒后植株吸收氮、磷、钾能力增强，块茎中淀粉磷酸化酶活性强，促进了淀粉合成和干物质积累，所结块茎个大、整齐、表皮光滑、营养物质含量高。我国大面积应用结果表明，使用马铃薯脱毒种薯一般比没脱毒的增产30%～50%，比严重退化的成倍增产。编辑：贾永霞