1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
马铃薯(Solanum tuberosum L.)为茄科一年生双子叶草本植物[1]，已被列为我国第四大粮食作物。在多年栽培下，病毒或类病毒会侵染马铃薯并通过薯块世代传递积累。病毒的侵染和积累导致马铃薯退化，造成减产20%~30%，严重情况下减产达到80%以上[3]。目前解决这一问题的最有效途径是利用以组织培养为基础的马铃薯茎尖脱毒技术，生产合格的脱毒马铃薯种苗和诱导脱毒微型种薯[4-6]。
马铃薯试管薯诱导是构建种薯工厂化生产的现代繁种工业体系的关键技术之一，但该技术正受制于试管薯诱导率低及个体质量小的问题。试管薯的生育进程包括试管苗壮苗、试管薯诱导和膨大，并受基因、物理环境和外源激素[7-8]等因素的影响。作为物理环境因子，光驱动植物的生命活动，光密度与光谱对试管薯的诱导、膨大期物质积累以及光合产物的转运具有重要调节作用。
近年来，人们逐渐意识到光环境因子优化是提高马铃薯脱毒试管薯产量和质量的可行途径之一。试管薯是植物储藏器官，探索光密度对试管薯碳代谢的影响，将有助于从生理角度，更精确地掌握试管薯生长发育的光调控方法。了解对马铃薯碳代谢的最适光密度，应用于光工厂生产脱毒试管薯，将有助于今后试管薯诱导调控中提升试管薯的产量与质量。
2. 研究的基本内容和问题
1研究目标：光环境因子优化是提高马铃薯脱毒试管薯产量和质量的可行途径之一，所以探索光密度影响对马铃薯脱毒试管薯碳代谢进程的机制有重要意义。通过在不同光照密度下进行马铃薯脱毒试管薯培养来确定最适光密度，为指导生产提供一可靠依据。
2研究内容：
（1） 在培育马铃薯脱毒试管薯时，在不同光密度下进行培养，测量不同光密度下的淀粉、蔗糖、可溶性糖含量。
3. 研究的方法与方案
研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
一、研究方法：
1.相关碳代谢指标的测定
①待测液的提取
准确称取各实验样品后，置于10ml离心管中用80%的乙醇提取，在80℃水浴中提取30min，取出冷却至室温离心（4000r·min-1×5min），收集上清液，再重复以上操作两次（各于水浴中提取10min即可），收集三次上清液合并于25ml的具塞刻度试管内，以80%乙醇定容，摇匀后供可溶性糖、蔗糖和果糖的测定。
另外向离心管内的沉淀中加水2ml，搅拌均匀，置于80℃水浴中确保残留的乙醇全部蒸发后放入沸水浴糊化15min。冷却至室温后将离心管放在冰水浴中，加入2ml预冷的9.2mol·L-1高氯酸后不时摇晃，提取15min加蒸馏水4ml，摇匀后离心（6000r·min-1×10min），上清液倒入50ml刻度试管。再向沉淀中加入2ml预冷的4.6mol·L-1高氯酸，摇动提取15min后加水6ml，
混匀离心（6000 r·min-1×10min），收集上清液于50ml刻度试管内。然后用蒸馏水冲洗沉淀1～2次，离心，合并离心液于50ml容量瓶，用蒸馏水定容供淀粉测定使用。
②可溶性糖的测定
取待测液0.5ml加水1.5ml于玻璃试管内，加蒽酮试剂6.5ml，重复四次，各处理蒽酮试剂的加入要求在10s内完成，快速摇动2～3s，混匀后室温下显色10～15min冷却后，在620nm波长下测定OD值；由标准曲线和公式计算可溶性含量。
③蔗糖的测定
取0.4ml待测液加入2mol·L-1的NaOH溶液0.2ml于100℃条件下煮沸5min，冷却后加入30%HCl溶液2.8ml，0.8ml0.1%间苯二酚，摇匀后在80℃水浴反应10min，冷却后在480nm处测定OD值，由标准曲线和公式计算蔗糖含量。
④淀粉的测定
取淀粉提取液0.5ml于玻璃试管中加蒽酮试剂6.5ml，快速摇动2～3s，混匀后置于试管架上室温显色10～15min，冷却后在620nm波长下测定吸光度，通过标准曲线结合公式计算出淀粉的含量。
eq \o\ac(○,5)5叶绿素含量测定：
1、新鲜叶片0.1g（打孔器打孔，记录片数，求比叶面积）。亦可取近似叶片，记录质量即可。
2、放入试管中，加入5ml叶绿素提取液（丙酮：无水乙醇=1:1）,以提取液为对照,分别在663、645、470nm下测定吸光度。
计算公式：
Chla（mg/g）=
Chlb（mg/g）=
Chl总量（mg/g）=
类胡萝卜素(mg/g)=*V
V:实验室中材料液体体积，本实验为5ml。
W：所测材料质量，本实验中为0.1g。
2.产量指标
①单瓶结薯数：统计单瓶试管薯的个数；
②单瓶有效薯数：单瓶单薯重0.05g的试管薯个数；
③单瓶畸形薯数：非正常薯形状的试管薯个数；
④单薯重：采用精确度精度为0.00019电子天平称重；
⑤单薯直径：采用电子游标卡尺对试管薯直径最大的位置进行测量。
3.数据统计与分析
采用Microsoft Office Excel 2007和SPSS 20.0统计软件进行数据统计和方差分析，用Duncan检验法对显著性差异（P0.05）进行多重比较；采用Origin 8.5和Microsoft Office Excel2007作图。
参考文献：[1]陈兆贵,庄月圆,何翠花,陈晓琛,陈柳贤.不同LED光质组合对马铃薯试管苗生长的影响[J].农业与技术,2016,36(10):34-35 41.
[2]李合生．植物生理生化实验原理和技术导[M]．北京：高等教育出版社，2000．184－185.
二、技术路线
三、实验方案
苗期：当脱毒试管苗“夏波蒂”长有 6~7 片叶时，去掉顶芽，取中部 4~5 个茎段，接种到装有改良MS 液固体培养基（p H 5.8，蔗糖 80 g·L-1，不含任何激素）的培养瓶中，每瓶7 个茎段，每处理 15 瓶，培养瓶容量为250ml，培养基体积为80ml。在弱光下适应4~5天，转移至光下，所有处理光周期都为12h/d，室温保持24小时18±1℃，设置4个不同光密度，分别为45μmol/㎡/S、70μmol/㎡/S、95μmol/㎡/S、120μmol/㎡/S；在不同光密度下分别培育30天后，第一次测量其根与茎的可溶性糖、蔗糖、淀粉（碳代谢指标）的含量。
诱导期：进行3天全黑暗试管薯诱导，然后进行7天正常光照培养，再进行2天全黑暗试管薯诱导，之后进行正常光照培养，光周期变为8h/d，每30d取一次样，测量试管薯的碳代谢指标及产量指标；最后培育至成熟（试管薯茎叶出现枯萎现象），测量其根、茎、块茎的碳代谢指标以及产量指标及试管薯形态指标，最终得到试管薯整个生育期在不同光密度下碳代谢的变化参数，以及试管薯的产量指标，通过对比分析，为试管薯培育时的全生育期光密度调控提供参考以及为后续实验做铺垫。
三、可行性分析
（1）研究基础保障。本项目是指导教师长期的科学研究方向之一，具有扎实的研究工作基础，指导教师以及研究相近方向的师兄师姐均可以给予有效的指导与帮助。
（2）研究资料保障。我校图书馆数据库中有大量近期相关文献可供参考。
（3）实验场地和设备保障。栽培试验将在南京农业大学植物光生物学实验室温室中进行；该实验室功能齐全，可保证实验所需求的各实验设备。
（4）实验材料保障。LED灯有欧普润公司提供，来源可靠。
（5）时间保障。整个研究将跨时3个月，拥有充足的时间保障。
4. 研究创新点
特色或创新之处
1、新型的植物补光光源LED灯对试管薯进行补光，LED作为新型光源，具有寿命长、发光效率高、功耗低、启动时间短、显色指数高、工作温度低、结构牢固、方向性好、工作电压低、无紫外线辐射，环保等众多优点。其次精准的控制光的波长和光密度相比高压钠灯和荧光灯，LED灯的光谱更纯。能将小环境温度控制在实验要求范围。散热低。
2、试管薯的碳代谢与其后期的试管薯诱导和试管薯的膨大息息相关，而过去关于光密度对马铃薯试管薯全生育期碳代谢影响的相关研究较少，本实验通过设置由低到高的四个光密度作为唯一变量，研究光密度对试管薯全生育期碳代谢的影响。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
1.研究计划
| 准备阶段 2018年7月 | 查阅文献，完成初步的资料搜集和预备工作。包括熟悉试管薯的扩繁、培养基的配置等。 | |
| 试验阶段 | 苗期（8月） | 设置不同光密度，保持每天16小时光照；第一次测量试 |
| 管薯根、茎碳代谢指标，30天后再进行测量 | ||
| 诱导期（9月到10月） | 保持每天8小时光照；每30天测量并记录试管薯的根、 | |
| 茎、块茎的碳代谢指标以及叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜 | ||
| 素含量和试管薯诱导量 | ||
| 分析阶段 | 分析整理数据，撰写毕业论文 |
2.预期进展
预计在大四上学期放假前结束试验，2019年4月份完成毕业论文的撰写。
