中国马铃薯发展历史、育种现状及发展建议

马铃薯是我国仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物,栽培面积近600万hm~2,年产量约9 000万t,居世界首位。中国农业部预计今后20 a间,我国需增产500亿kg粮食保障人民生活和社会发展的基本需要,马铃薯的贡献率将达到50%。本文综述了中国马铃薯的起源和发展,主要经历了3个发展阶段;系统回顾了中国马铃薯的育种现状、各个时期的主要育种目标及品种应用状况,在此基础上,为中国马铃薯产业健康发展提出几点设想和建议。     

无糖组织培养技术在马铃薯种苗快繁中的应用

为提高马铃薯试管苗质量,优化种苗生产,改良马铃薯脱毒种薯繁育技术体系,采用无糖组织培养技术,以马铃薯早熟品种"华薯1号"的脱毒试管苗为材料,以MS培养基附加4%蔗糖培养基为对照(CK),比较无糖培养技术对试管苗生长发育的影响,并探究无糖组培下不同培养基、支撑物及接种方式对马铃薯植株生长发育的影响。结果表明:与传统的组织培养相比,无糖组织培养下试管苗生长速度快,试管苗更健壮,在马铃薯脱毒种苗生产上更具优势。无糖组织培养条件下,去除MS培养基中的有机成分,仅包含无机成分,对脱毒种苗的生长无显著影响,但更能有效降低污染。以蛭石为支撑物代替琼脂的试验结果显示,以蛭石为支撑的脱毒种苗生长速度快,节间较长,有"徒长"迹象。在以蛭石为支撑物培养条件下,比较单双节段的扦插试验结果显示,双节段扦插的种苗生长状况显著优于单节段扦插,且双节段扦插成活率更高,节段较大便于机械手操作。进一步将无糖组织培养试管苗扦插至网室生产微型薯,与传统的有糖培养试管苗相比,两者微型薯的结薯数量和大小均无显著差异。本研究建立的新型无糖组织培养技术,可缩短马铃薯种苗的培养周期,降低生产成本,简化微型薯生产扦插繁育程序,为实现马铃薯种苗机械化扦插奠定了基础。     

基于离散元仿真参数的微型薯物料测定

以脱毒微型马铃薯（简称“微型薯”）“大西洋”“中薯5号”和“华薯1号”为研究对象,以离散元软件EDEM中微型薯仿真研究所需的相关参数为目标,测定3种微型薯的物理力学特征参数和接触力学参数。采用响应曲面法设计试验,〖JP+1〗以静摩擦系数、滚动摩擦系数为试验变量,以堆积角为试验指标,将上述测定后的参数输入EDEM进行仿真,求取微型薯之间的滚动摩擦系数。以堆积角为响应值,使用圆筒提升法验证仿真结果的可信度。结果表明：与试验实际堆积角相比,不同品种的微型薯仿真结果差异均低于3%,仿真结果可靠。     

不同处理对蛭石栽培的微型薯疮痂病防控效果及其微生态效应分析

通过田间小区试验评价了6个不同处理对蛭石栽培的微型马铃薯疮痂病的防效,并采用16S核糖体基因高通量测序技术研究了蛭石中细菌群落结构的变化。试验结果显示,棉隆+青霉菌34107处理对疮痂病防效最好(93.43%),显著高于对照药剂中生菌素处理(65.10%);而且商品薯的数量和经济效益也最高,分别达到348.3万个/hm~2和35.70万元/hm~2。蛭石中细菌相对丰度均以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)最高,但不同处理之间丰度差异较大。除青霉菌34107处理外,其余处理细菌多样性指数均有不同程度的下降,但棉隆+青霉菌34107处理较中生菌素处理高,且显著高于棉隆处理(P0.05)。统计分析结果显示,总共185个属的丰度发生显著变化(P0.05),其中92个属(49.7%)为5个处理共有。棉隆和青霉菌34107处理发生显著变化属的数量最多(112个),而棉隆+青霉菌34107处理最少,仅30个属上调。在青霉菌34107和棉隆+青霉菌34107处理中,有益菌假单胞杆菌(Pseudomonas)数量显著增加,说明青霉菌34107处理,尤其是与棉隆协同使用,能有效促进蛭石中有益菌繁殖。相关性分析结果显示,蛭石中链霉菌丰度与55个属细菌呈显著正相关(P0.05,r0.6),包括中慢生根瘤菌(Mesorhizobium)、Solirubrobacter、包层不黏柄菌(Asticcacaulis)等,而与Dyadobacter、Pedobacter、Paenarthrobacter等8个属丰度呈显著负相关(P0.05,r-0.6)。研究结果表明,以棉隆消毒联合青霉菌34107处理对微型薯疮痂病防效最好,同时促进了蛭石中细菌多样性和有益菌的增殖。此外,还发现链霉菌的数量与土壤多种细菌密切相关。     

激光切割对马铃薯组培苗移栽后生长指标的影响

以机械剪切方式作为对照,使用以CO_2激光器在垂直照射、离焦量12 mm、光输出功率10 W的条件下的激光,对马铃薯组培苗进行无接触式切割,并对激光切割和机械剪切后马铃薯组培苗的生长情况进行对比试验。试验结果显示:使用激光进行马铃薯组培苗切割不会影响其生物活性;在培养21 d后,无论是单切口茎段还是双切口茎段,激光切割马铃薯组培苗的存活率、株高、节间数、节间长度、茎粗、根长、去根鲜质量等生长指标均优于机械剪切方式。试验结果表明,以激光切割方式代替传统机械剪切方式进行马铃薯组培苗的无接触式切割,极大简化了组培苗移栽时的动作,能有效避免组培苗交叉感染,促进移栽的组培苗茎段成活。     

马铃薯体细胞杂种主要形态性状和农艺性状鉴定

试验对来自马铃薯栽培种Solanum tuberosum与野生种S.chacoense原生质体融合产生的131个株系进行了形态学观察。结果表明,与亲本相比,大多数体细胞杂种的生长势较亲本弱,所有杂种的株高均小于融合亲本;匍匐茎长度均小于双亲平均数,其中小于栽培种亲本的体细胞杂种占42.1%;大多数体细胞杂种的叶片呈卵园形,叶形指数小于双亲。65%的体细胞杂种叶片有不同程度的褶皱现象。杂种群体的株高分离呈正态分布,匍匐茎长度的分离呈偏态分布。     

马铃薯二年制脱毒种薯体系建设及其关键技术改良

马铃薯脱毒种薯生产和利用是马铃薯生产的重要环节,传统的脱毒种薯生产体系因繁殖周期长,病毒再侵染风险高,使种薯质量很难保证。本研究以品种脱毒和试管薯生产为基础,以微型薯生产和标准种薯生产为扩繁环节,建成了二年制种薯生产体系。该体系将种薯生产在田间多年繁殖改进为只需一年繁殖,从而降低了病毒再侵染机率,保证了脱毒种薯质量。     

马铃薯跌落碰撞时的接触应力分布特性

【目的】研究马铃薯跌落碰撞时的损伤原理。【方法】采用Prescale感压胶片和高速摄像技术测量在不同跌落高度马铃薯与5种材料碰撞时的接触应力分布特性和规律,确定马铃薯损伤和接触应力分布的关系。【结果】正交试验的响应曲面分析表明,碰撞材料、跌落高度、马铃薯质量对马铃薯碰撞的冲击压缩变形量影响显著,且影响程度由大到小为碰撞材料跌落高度马铃薯质量。研究结果发现,碰撞材料为65Mn钢、跌落高度为300 mm时,马铃薯开始出现损伤,碰撞材料为塑料ABS、土块、马铃薯和丁晴橡胶、跌落高度为400 mm时,马铃薯开始出现损伤。跌落高度200～800 mm,接触应力≤0.50 MPa占主要的接触面积,对马铃薯的损伤起主要贡献作用。马铃薯与不同材料碰撞在跌落高度400 mm (65Mn钢300 mm)时,接触应力≤0.20 MPa的区域占主要的接触面积,在跌落高度≥400 mm (65Mn钢≥300 mm)后,接触应力(0.20,0.60] MPa的区域为主要接触面积,0.20 MPa为马铃薯跌落碰撞损伤的临界应力。跌落高度与接触面积呈高度线性正相关,决定系数(R~2)均大于0.95。接触应力和接触面积的乘积(碰撞冲击力)与冲击压缩变形量呈高度线性相关,R~2大于0.96。【结论】建立的马铃薯碰撞损伤的线性回归模型能够准确预测和评估马铃薯跌落碰撞损伤。     

马铃薯中薯5号和鄂马铃薯一号转苗节数及苗龄对试管种薯形成的影响

为获得马铃薯推广品种"中薯5号"(中5)和"鄂马铃薯一号"(E1)微型种薯高效生产的重要参数,用脱毒试管苗为材料,设置每盒20节、30节、40节和50节4种转节苗数处理及4 w和5 w两个不同基础苗苗龄处理,研究了不同转苗节数条件及不同基础苗苗龄下生长材料的单盒薯数、大粒和小粒薯数及平均薯重等指标。结果表明,每盒植入40个腋芽数及基础苗苗龄为4 w是中5和E1两个马铃薯品种之微型种薯工厂化生产高效且低成本的适宜参数。此外,通过培养后期污染和未污染的对比研究证明,防止污染是规模化生产中操作和管理的重点。     

马铃薯微型薯机械化生产关键技术与装备研究进展

近年来随着我国马铃薯脱毒技术日益成熟,马铃薯微型薯(简称"微型薯")的产量逐年增加,但生产成本的急剧上升严重制约了优质微型薯的推广和应用。本文对微型薯生产的农艺过程进行了总结,简述茎尖脱毒、试管培养、组培继代、介质培养、种薯大田扩繁的基本农艺过程;分析了微型薯每个生产过程中所需要的机械化生产关键技术,包括组培继代过程中所需的机器视觉系统以及组培苗的抓取和切割技术、介质栽培过程中所需的温室生长条件控制系统和智能化环境监控系统、微型薯播种过程中所需的微型薯播种技术等;对国内外微型薯生产相关机械化装备的研究现状进行了总结,包括组培继代、介质培养、微型薯播种等过程中所需的机械化装备;提出了加强农机农艺融合技术的研究、加速基础共性技术机制的研究、争取政策与资金的支持、加快我国种薯产业及机械化的发展等意见和建议,以推进微型薯生产技术与装备向自动化、智能化方面发展,从而提高优质微型薯的应用量,促进我国马铃薯产业的发展。