超低温技术的研究进展及其在甘蔗脱毒中的应用前景

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb18100101

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (6): 106-111.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18100101

超低温技术的研究进展及其在甘蔗脱毒中的应用前景

武媛丽¹^,²^,³, 张树珍¹^,²^,³, 谭贤教¹^,²^,³, 杨本鹏¹^,²^,³()

¹ 中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海口 571101
² 中国热带农业科学院甘蔗研究中心,海口 571101
³ 农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海口 571101

收稿日期:2018-10-26 修回日期:2019-01-18 出版日期:2020-02-25 发布日期:2020-02-22
通讯作者: 杨本鹏
作者简介:武媛丽,女,1982年出生,山西大同人,助理研究员,硕士,研究方向：甘蔗遗传育种。通信地址：571101 海南省海口市龙华区学院路4号中国热带农业科学院热带生物技术研究所,Tel：0898-66988337,E-mail：wuyuanli@itbb.org.cn。
基金资助:
国家现代农业产业技术体系(甘蔗)建设专项资金(CARS-170716)

Super Low Temperature Technology: Research Progress and Its Application Prospect in Sugarcane Detoxication

Wu Yuanli¹^,²^,³, Zhang Shuzhen¹^,²^,³, Tan Xianjiao¹^,²^,³, Yang Benpeng¹^,²^,³()

¹ Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, CATAS, Haikou 571101
² Sugarcane Research Center of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101
³ Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Tropical Crops, Ministry of Agriculture, Haikou 571101

Received:2018-10-26 Revised:2019-01-18 Online:2020-02-25 Published:2020-02-22
Contact: Yang Benpeng

摘要/Abstract

摘要：

超低温处理是以植物组织培养以及超低温保存为基础的一种新型的脱毒技术。为研究其在甘蔗脱毒中的应用前景,笔者对超低温技术在常见作物中脱毒方法及效率进行了分析,对超低温的原理、方法以及脱毒效果做了总结,对甘蔗现有的脱毒技术进行了分析。阐述了超低温技术为甘蔗脱毒工作中所提供的新的思路。

关键词: 超低温处理, 脱毒, 甘蔗

Abstract:

Super-low temperature treatment is a new type of detoxification technology based on plant tissue culture and cryopreservation. To study its application prospect in detoxification of sugarcane, the authors analyzed the methods and detoxification efficiency of the treatment in common crops and the existing detoxification technology of sugarcane, summarized the principles, methods and detoxification effect of the treatment. This study could provide new ideas for sugarcane detoxification.

Key words: super-low temperature treatment, detoxication, sugarcane

中图分类号:

武媛丽, 张树珍, 谭贤教, 杨本鹏. 超低温技术的研究进展及其在甘蔗脱毒中的应用前景[J]. 中国农学通报, 2020, 36(6): 106-111.

Wu Yuanli, Zhang Shuzhen, Tan Xianjiao, Yang Benpeng. Super Low Temperature Technology: Research Progress and Its Application Prospect in Sugarcane Detoxication[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(6): 106-111.

图/表 5

参考文献 41

[1]	曾继吾, 易干军, 张秋明 , 等. 果树种质资源离体保存研究进展[J]. 果树学报, 2002,19(5):302-306.
[2]	刘月学, 王家福, 林顺权 . 超低温保存技术在果树种质资源保存中的应用[J]. 福建果树, 2001(3):25-27.
[3]	Wang Q C, Liu Y, Xie Y H , et al. Cryotherapy of potato shoot tips for efficient elimination of Potato Leafroll Virus (PLRV) and Potato Vius Y (PVY)[J]. Potato Research, 2006,49:119-129.
[4]	刘丽芳 . 甘薯种质遗传稳定性及超低温保存研究[D]. 重庆:西南大学, 2009.
[5]	Wang Q C, Valkonen J P T . Elimination of two viruses which interact synergistically from sweetpotato by shoot tip culture and cryotherapy[J]. Journa lof Virological Methods, 2008,154:135-145.
[6]	Ding F, Jin S X, Hong N , et al. Vitrification-cryopreservation, an efficient method for eliminating Candidatus Liberobacter asiaticus, thecitrus Huanglongbing pathogen, from in vitro adult shoot tips[J]. Plant Cell Report, 2008,27:241-250.
[7]	Wang Q C, Valkonen J P T . Improved recovery of cryotherapytreated shoot tips following thermotherapy of in vitrogrown stock shoots of Raspberry (Rubus idaeus L.)[J]. CryoLetters, 2009,30(3):171-182.
[8]	Li W B, Hartung J S, Levy L . Quantitative real-time PCR for detection and identification of Candidatus Liberibacter species associated with citrus huanglongbing[J]. Journal of Microbiological Methods, 2006,66:104-115.
[9]	Wang Q C, Wilmer J C, Minnar-Liisa R , et al. Combined thermotherapy and cryotherapy for efficient virus eradication: relation of virus distribution, subcellular change, cell survival and viral RNA degradation in shoot tips[J]. Molecular Plant Pathology, 2008,9(2):237-250.
[10]	Wang Q C, Jari P T V . Cryotherapy of shoot tips:novel pathogen eradication method[J]. Trends in Plant Science, 2009,14(3):119-122.
[11]	杨智, 陈春伶, 徐美隆 . 超低温处理植物脱毒研究进展[J]. 北方园艺, 2013(12):184-187.
[12]	李明军, 洪森荣, 徐鑫 , 等. 怀山药种质资源的玻璃化法超低温保存[J]. 作物学报, 2006,322(2):288-292.
[13]	田霄, 侯夫云, 王庆美 , 等. 甘薯茎尖超低温保存技术研究[J]. 山东农业科学, 2010,5:55-56.
[14]	王彪 . 马铃薯茎尖超低温保存及超低温疗法脱毒技术体系的建立[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2011.
[15]	曹庆, 易干军, 陈金印 , 等. 柑桔裂皮病类病毒超低温脱毒技术的初步研究[J]. 南方果树, 2013,42(5):63-67.
[16]	Wang Q C, Panis B, Engelmann F , et al. Cryotherapy of shoot tips:a technique for pathogen eradication to produce healthy planting materials and prepare healthy plant genetic resources for cryopreservation[J]. Annals of Applied Biology, 2009,154:351-363.
[17]	王仁睿, 王乔春, 李明福 , 等. 植物茎尖超低温技术脱除病原体研究进展[J]. 植物检疫, 2012,(26) 4:65-69.
[18]	吴昀, 张琳, 林田 , 等. 超低温保存植物种质资源的新途径—小滴玻璃化法[J]. 植物生理学报, 2012,48(5):511-517.
[19]	Kim H H, Lee J K, Yoon J W , et al. Cryopreservation of garlic bulbil primordia by the droplet-vitrification procedure[J]. Cryoletters, 2006,27:143-153.
[20]	冯超红 . 苹果茎尖超低温保存技术及脱毒效率的研究[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2014.
[21]	Hirai D, Sakai A . Cryopreservation of in vitro-grown meristems of potato (Solanum tuberosum L.) by encapsulation-vitrification[J]. Potato Research, 1999,42:153-160.
[22]	Wang Q C, Mawassi M, Li P , et al. Elimination of grapevine virus A (GVA) by cryopreservation of in vitro-grown shoot tips of Vitis vinifera L[J]. Plant Sci, 2003,165:321-327.
[23]	王子成, 曲先, 薄涛 . 超低温保存脱除两种马铃薯病毒[J]. 河南大学学报:自然科学版, 2011,41(6):609-613.
[24]	Wang Q C, Valkonen J P T . Efficient elimination of sweetpotato little leaf phytoplasma from sweetpotato by cryotherapy of shoot tips[J]. Plant Pathology, 2008,57:338-347.
[25]	Ding F, Jin S X, Hong N , et al. Vitrification-cryopreservation,an efficient method for eliminating Candidatus Liberobacter asiaticus, the citrus Huanglongbing pathogen, from in vitro adult shoot tips[J]. Plant Cell Report, 2008,27:241-250.
[26]	蔡斌华, 张计育, 渠慎春 , 等. 通过玻璃化超低温处理脱除草莓轻型黄边病毒(SMYEV)的研究[J]. 果树学报, 2008,25(6):872-876.
[27]	曾继吾, 牛王翠, 黄永红 , 等. 利用超低温保存方法脱除香蕉束顶病毒的研究[J]. 植物遗传资源学报, 2009,10(3):457-460.
[28]	白建明, 陈晓玲, 卢新雄 , 等. 超低温保存法去除马铃薯X病毒和马铃薯纺锤块茎类病毒[J]. 分子植物育种, 2010,8(3):605-611.
[29]	Vieira R L, Silva A L, Zaffari G R , et al. Efficient elimination of virus complex from garlic (Allium sativum L.) by cryotherapy of shoot tips[J]. Acta Physiology Plant, 2015,37:1733.DOI 10.1007/s11738-014-1733-3.
[30]	Li B Q, Feng C H, Hu L Y , et al. Shoot tip culture and cryopreservation for eradication of Apple stem pitting virus (ASPV) and Apple stem grooving virus (ASGV) from apple rootstocks ‘M9’ and ‘M26’[J]. Annals of Applied Biology, 2016,168:142-150.
[31]	Kushnarenko S, Romadanova N, Aralbayeva M , et al. Combined ribavirin treatment and cryotherapy for efficient Potato virus M and Potato virus S eradication in potato (Solanum tuberosum L.) in vitro shoots[J]. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 2017.DOI 10.1007/s11627-017-9839-0.
[32]	杨本鹏, 张树珍, 蔡文伟 , 等. 甘蔗健康种苗田间栽培主要农艺性状比较[J]. 热带作物学报, 2010,31(2):171-175.
[33]	蔡文伟, 杨本鹏, 武媛丽 , 等. 甘蔗脱毒健康种苗田间繁育技术研究[J]. 热带作物学报, 2016,37(4):653-659.
[34]	许莉萍, 陈如凯, 李跃平 . 利用愈伤组织培养和茎尖培养去除甘蔗花叶病毒[J]. 福建农业大学学报:自然科学版, 1994,23(3):253-256.
[35]	杨本鹏, 张树珍, 杨学 , 等. 甘蔗健康种苗培育体系的建立[J]. 热带作物学报, 2006,27(4):74-77.
[36]	武媛丽, 昝丽梅, 张树珍 , 等. 不同光照强度及温度对甘蔗脱毒原种苗增殖效果的影响[J]. 热带农业科学, 2015,35(7):14-18.
[37]	武媛丽, 王俊刚, 蔡文伟 , 等. 不同热处理对甘蔗蔗茎脱毒效果的影响[J]. 广东农业科学, 2016,43(11):14-21.
[38]	Autrey L J C, Boolell S, Lockhart B E L , et al. The distribution of sugarcane bacilliform virus in various geographical regions[C]. Proceeding of XXI International Society of Sugarcane Technologists. Bangkok, Thailand: Kasetsart University Press, 1995: 527-541.
[39]	Karuppaiah R, Viswanathan R, Kumar V G . Genetic diversity of sugarcane bacilliform virus isolates infecting Saccharumspp. in India[J]. Virus Genes, 2013,46(3):505-516.
[40]	蔡艳清, 许东林, 周国辉 . 甘蔗杆状病毒基因组片段整合入杂种甘蔗基因组的证据[J]. 华南农业大学学报, 2009,30(4):19-23.
[41]	Smith G R, Fletcher G D, Marroni V , et al. Plant pathogen eradication: determinants of successful programs[J]. pathology, 2017.DOI 10.1007/s13313-017-0489-9.

作物	预培养	脱水	成活率/%	参考文献
淮山药	5%蔗糖+3%甘露糖4℃,2 d	未脱水	0	[12]
淮山药	5%蔗糖+3%甘露糖4℃,2 d	60% PVS1,60 min+PVS1,100 min	77.1	[12]
甘薯	包埋,26℃,90 r/min	未脱水	0	[13]
甘薯	包埋,26℃,90 r/min	PVS,90 min	88.2	[13]
马铃薯	未经预培养	未脱水	62.5	[14]
		未脱水	90.0
		2M甘油+0.4-1M蔗糖	100.0
柑橘	MT+40 g/L蔗糖+ 0.7 mol/L甘油3 d	未脱水	0	[15]
柑橘	MT+40 g/L蔗糖+ 0.7 mol/L甘油3 d	60% PVS2,30 min+PVS2,60 min	78.6	[15]

作物	预培养	脱水	成活率/%	参考文献
淮山药	5%蔗糖+3%甘露糖4℃,2 d	未脱水	0	[12]
淮山药	5%蔗糖+3%甘露糖4℃,2 d	60% PVS1,60 min+PVS1,100 min	77.1	[12]
甘薯	包埋,26℃,90 r/min	未脱水	0	[13]
甘薯	包埋,26℃,90 r/min	PVS,90 min	88.2	[13]
马铃薯	未经预培养	未脱水	62.5	[14]
		未脱水	90.0
		2M甘油+0.4-1M蔗糖	100.0
柑橘	MT+40 g/L蔗糖+ 0.7 mol/L甘油3 d	未脱水	0	[15]
柑橘	MT+40 g/L蔗糖+ 0.7 mol/L甘油3 d	60% PVS2,30 min+PVS2,60 min	78.6	[15]

方法	前处理过程							超低温处理	解冻及培养
玻璃化法^[23]	预培养		装载	玻璃化脱水				快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养
小滴玻璃化法^[18]	预培养		装载	玻璃化脱水	形成小滴			快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养
包埋法^[3]	预培养	包埋				渗透培养	干燥	快速冷冻	水浴解冻		恢复培养
包埋玻璃化法^[4,5]	预培养	包埋	装载	玻璃化脱水				快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养

方法	前处理过程							超低温处理	解冻及培养
玻璃化法^[23]	预培养		装载	玻璃化脱水				快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养
小滴玻璃化法^[18]	预培养		装载	玻璃化脱水	形成小滴			快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养
包埋法^[3]	预培养	包埋				渗透培养	干燥	快速冷冻	水浴解冻		恢复培养
包埋玻璃化法^[4,5]	预培养	包埋	装载	玻璃化脱水				快速冷冻	水浴解冻	卸载	恢复培养

病毒名称	超低温脱毒率/%	茎尖培养脱毒率/%	其他	参考文献
马铃薯卷叶病毒(Potato leaf roll virus,PLVR)	83.0~86.0	56.0		[3]
马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)	91.0~95.0	62.0		[3]
甘薯小叶植原体(Sweet potato little leaf phytoplasma,SPLL)	100.0	0		[24]
甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)	100.0	7.0		[5]
甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)复合感染	100.0	7.0		[5]
柑桔黄龙病(Candidatus liberobacter asiaticus,HLB)	90.9~94.3	25.3		[25]
草莓轻型黄边病毒(Strawberry mild yellow edge virus,SMYEV)	95.0	0		[26]
树莓丛状矮化病毒(Raspberry bushy dwarf virus,RBDV)	33.0~35.0	0		[7]
香蕉束顶病毒(Banana bunchy top virus,BBTV)	60.6	26.7		[27]
马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)	59.1	36.0		[28]
洋葱黄叶矮化病毒(Onion Yellow Dwarf Virus,OYDV)	36.0			[29]
韭菜黄叶病毒(Leek Yellow Strip Virus,LYSV)	40.0
Garlic Common Latent Virus (GCLV)	32.0
Apple stem pitting virus (ASPV)	80~85 (M9) 42.5~75.2 (M26)	100.0 (M9) 100.0 (M26)		[30]
Apple stem grooving virus (ASGV)	0	0		[30]
Potato virus M	0		100.0	[31]
Potato virus S	0		100.0	[31]

超低温技术的研究进展及其在甘蔗脱毒中的应用前景

Super Low Temperature Technology: Research Progress and Its Application Prospect in Sugarcane Detoxication

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 5

参考文献 41

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

处理	成功脱毒(E, L)	结果未知(P, U)	脱毒失败(F)
生物方法：组织培养	94.4	5.6	0
物理方法：宿主移除/破坏	55.5	28.2	16.4
化学方法：如利巴韦林/6-苄氨基嘌呤	46.2	23.1	30.8
未表明脱除方法	42.9	49.0	8.2
处理总数	55.3	31.1	13.7

蔗茎综合脱毒	超低温脱毒
已经用于生产	对于甘蔗脱毒技术具有创新性,未见报道
目前甘蔗脱毒效率最高的一种方法, 但有个别病毒无法根除	有可能脱除掉目前的脱毒方法难以脱除的个别病毒, 可能需要配合这种综合脱毒法
脱毒机理较为明确	有探索性,超低温对病原的脱除有一定的选择性,机理不明确
易于操作,一次性可处理批量材料, 适合规模化生产	目前的操作方法,一次性难以处理大批材料
成本低	成本较高
省时省人工	耗费人力,对操作者要求较高

[1]	谷书杰, 钱禛锋, 娄永明, 沈庆庆, 普凤雅, 曾丹, 马豪, 何丽莲, 李富生. 接种内生菌对干旱胁迫下甘蔗的生理影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(6): 42-47.
[2]	罗志明, 覃伟, 尹炯, 李银煳, 张荣跃, 李俊. 甘蔗种质对甘蔗蓟马的耐害性研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(34): 107-112.
[3]	樊仙, 全怡吉, 杨绍林, 李如丹, 邓军, 张跃彬. 甘蔗苗期抗旱性鉴定评价研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(3): 17-24.
[4]	廖张波, 何远兰, 莫神带. 气象因素对甘蔗生产的影响及环境互作基因研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(21): 82-87.
[5]	王晓燕, 单红丽, 张荣跃, 仓晓燕, 王长秘, 李文凤, 尹炯, 罗志明, 黄应昆. 甘蔗抗褐锈病新基因抗感病池构建及SSR多态性引物筛选[J]. 中国农学通报, 2021, 37(6): 97-103.
[6]	张寒舒, 李文凤, 单红丽, 王晓燕, 张荣跃, 房超, 段婷颖, 李泽娟, 黄丕忠, 黄应昆. 复合高效配方药剂对甘蔗褐锈病防控效果评价[J]. 中国农学通报, 2021, 37(6): 147-152.
[7]	吴炫柯, 汪仁军, 马冬晨, 安佳君, 黄维, 刘永裕, 刘志平, 姚裕群. 甘蔗一个生产周期株高生长量与气象因子的关系[J]. 中国农学通报, 2021, 37(33): 36-40.
[8]	高小宁, 吴自林, 黄咏虹, 刘睿, 齐永文. 甘蔗叶片响应褐锈病菌(Puccinia melanocephala)侵染的转录组分析[J]. 中国农学通报, 2021, 37(24): 102-109.
[9]	彭海芬, 和嘉荣, 李花, 金显栋, 李文贵, 黄必志, 亐开兴. 甘蔗渣的饲用价值评价[J]. 中国农学通报, 2021, 37(2): 129-133.
[10]	贾小霞, 齐恩芳, 刘石, 黄伟, 吕和平, 文国宏, 马胜. MS培养基不同成分对马铃薯脱毒试管苗生长的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(18): 25-30.
[11]	张寒舒, 王晓燕, 仓晓燕, 单红丽, 张荣跃, 王长秘, 陈杰, 段婷颖, 黄丕忠, 周游, 黄应昆. 复合高效配方药剂对甘蔗褐条病防控效果评价[J]. 中国农学通报, 2021, 37(12): 106-111.
[12]	王家旺, 杨晓峰, 刘国明, 葛菁萍. 优化预处理及脱毒工艺以制备玉米芯半纤维素水解液[J]. 中国农学通报, 2020, 36(20): 28-35.
[13]	沈先岳, 徐荣, 吴清莲, 谢林艳, 孟玉, 狄义宁, 王先宏, 何丽莲, 李富生. 甘蔗与蔗茅杂交亲本及后代材料的抗旱性鉴定[J]. 中国农学通报, 2020, 36(20): 7-13.
[14]	刘鲁峰, 狄义宁, 谢林艳, 胡一凡, 李富生, 何丽莲. 不同肥料处理对甘蔗产量性状、糖分及效益的影响[J]. 中国农学通报, 2020, 36(19): 25-31.
[15]	董秀春, 黄平, 李宗南, 刘轲, 蒋怡, 王思, 杜刚. 基于遥感影像的云南甘蔗种植区优势评估[J]. 中国农学通报, 2020, 36(15): 160-163.