黄独冻后培养胚性愈伤组织抑制消减杂交cDNA文库的构建与分析

为了初步探讨黄独胚性愈伤组织冻后黑暗培养修复超低温保存伤害的分子机理,本研究构建了黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织和冻后光周期培养胚性愈伤组织两个c DNA文库(正,反向抑制消减杂交),并对其阳性克隆进行序列测定和分析。结果表明:所构建的正、反向消减文库有效富集了差异基因,消减效率达到要求,插入片段集中于100~500 bp之间,插入片段大小符合要求,重组率大于95%,文库质量较好。正、反向消减文库在基因表达谱上存在一定的差异,黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织文库在山药储藏蛋白dioscorin、线粒体蛋白、衰老相关蛋白和水解酶等基因与冻后光周期培养胚性愈伤组织文库有较大差异。正、反向消减文库的建立为进一步了解黄独胚性愈伤组织冻后黑暗培养修复超低温保存伤害的分子机制提供帮助,有利于进一步分离和筛选差异表达基因,并克隆部分与黄独胚性愈伤组织冻后黑暗培养有关的全长基因。研究其表达模式,为探索黄独胚性愈伤组织超低温保存后植株再生的机制提供了理论依据。     

黄独冻后黑暗培养愈伤组织再生苗同工酶分析

本研究对黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织及其再生植株的同工酶进行比较分析。结果表明,与黄独冻后光周期培养胚性愈伤组织相比,黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织及其再生植株的CAT、SOD、POD和淀粉酶同工酶酶谱条带数不变,淀粉酶同工酶酶谱亮度和酶谱面积无变化,但CAT、SOD、POD和淀粉酶同工酶酶谱的亮度明显增加,酶谱面积显著增大;与黄独带芽茎段常温继代培养再生植株相比,黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织再生植株的CAT、SOD、POD和淀粉酶同工酶酶谱条带数也不变,淀粉酶同工酶酶谱亮度和酶谱面积也无变化,但CAT、SOD、POD和淀粉酶同工酶酶谱的亮度也明显增加,酶谱面积也显著增大。因此,冻后黑暗培养可以提高黄独胚性愈伤组织的抗氧化机能,且其超低温保存能保证黄独的遗传稳定性。     

黄独冻后培养愈伤ESTs序列和抗氧化酶的qPCR验证

为了对黄独冻后培养胚性愈伤组织正反向SSH-ESTs序列的测序分析及其抗氧化酶进行检测,本研究对其SSH-ESTs(A1~A4以及B1~B16)以及其抗氧化酶如过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶1(Cu Zn-SOD)和过氧化物歧化酶2(Mn-SOD)的差异表达进行q PCR验证。研究表明:与黄独胚性愈伤组织冻后光周期培养相比较,黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织中A-1、A-2、A-3和A-4的基因下调,表达量下降;而黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织中B-1、B-2、B-3、B-4、B-5、B-6、B-7、B-8、B-9、B-10、B-11、B-12、B-13、B-14、B-15和B-16的基因上调,表达量升高;同时,黄独冻后黑暗培养胚性愈伤组织的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶1(Cu Zn-SOD)和过氧化物歧化酶2(Mn-SOD)基因也上调,表达量也升高。本试验可为超低温保存后黑暗培养促进黄独胚性愈伤组织成活的机理提供分子依据。     

棉花愈伤组织分化过程中的DNA甲基化分析

DNA甲基化是表观遗传修饰的途径之一,在维持生物基因组稳定性与调控基因转录和表达中起着重要作用。为明确棉花愈伤组织分化过程中基因组DNA的甲基化变异模式以及甲基化图谱,本研究利用全基因组亚硫酸盐测序(WGBS)技术对棉花愈伤组织分化(非胚性与胚性)过程中的DNA甲基化模式进行了全面比较。全基因组DNA甲基化分析表明,在棉花愈伤组织分化过程中非胚性愈伤组织的mCG与m CHG所占比率高于胚性愈伤组织,而不对称m CHH的比率则低于胚性愈伤组织;非胚性愈伤组织的mCG、m CHG、mCHH及mC的平均甲基化水平均低于胚性愈伤组织。基因组甲基化区域分析表明,棉花愈伤组织分化过程中基因间、启动子和基因下游(转录终止位点下游2 kb)的甲基化水平较高,同时胚性愈伤组织的基因间、启动子及基因下游的平均甲基化水平均高于非胚性愈伤组织。因此,本研究分析了棉花愈伤组织全基因组DNA甲基化水平,为进一步研究棉花体细胞胚胎发生的表观遗传机制提供了依据。     

苏玛栎胚性愈伤组织诱导及体胚发生

取苏玛栎成熟大树基部萌条进行离体培养,利用无菌苗茎段成功诱导出胚性愈伤组织,并进一步诱导出子叶期的体细胞胚胎。试验结果表明:苏玛栎茎段置于添加2 mg/L 2,4-D和0.2 mg/L KT的MS培养基上,黑暗培养30 d后,诱导出愈伤组织;将胚性愈伤组织置于添加3 mg/L BA和0.5 mg/L NAA的MS培养基上,黑暗培养40 d,有利于胚性愈伤的增殖;转入添加0.5 mg/L ZT和0.1 mg/L NAA的MS培养基中,黑暗培养60 d后,原胚团经历球形胚、心形胚、鱼雷形胚,发育至子叶胚阶段,但诱导率最高仅为10%。本研究为苏玛栎种质资源保存、无性繁殖和遗传改良提供了一定的科学依据。     

玉米成熟胚胚性愈伤组织的诱导、高频再生及转化的研究

以玉米自交系CML295、CML304和18-599R的成熟胚为外植体, 结合幼胚离体培养方法, 探讨并优化了成熟胚来源的胚性愈伤组织诱导及继代培养方法。对其愈伤组织的形态和组织切片的研究结果显示, 继代过程可产生良好的Ⅱ型胚性愈伤组织。在分化培养中分别获得68.6%、75.4%和84.8%的高频再生率, 每愈伤组织块成苗数分别为2.45、2.43和2.75。利用基因枪法转化pCAMBIA1301质粒后的GUS瞬时表达效率分别为57.9%、62.5%和73.1%, 转化pCAMBIA1303质粒后检测GFP的瞬时表达效率分别为23.3%、40%和45.5%。以上3种基因型成熟胚来源的愈伤组织转化率与其对应的幼胚来源的胚性愈伤组织转化率相似。这一技术体系为玉米的遗传改良和功能基因组研究提供了重要的技术平台。     

楸树胚性愈伤组织与非胚性愈伤组织的生理生化差异

在植物体胚发生过程中愈伤组织里存在着复杂的生化反应,不同的愈伤组织有着不同的生理生化特性。用MS培养基对楸树幼嫩种子进行培养,诱导产生出三种类型的胚性愈伤组织和一种非胚性愈伤组织,以此作为实验材料。对可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量进行测定分析,研究楸树胚状体形成过程中三种类型的胚性愈伤组织之间以及胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织之间的生理生化差异。结果表明,可溶性蛋白和游离脯氨酸在楸树胚性愈伤组织中的含量都远远高于其非胚性愈伤组织;而楸树胚性愈伤组织的可溶性糖含量均显著低于其非胚性愈伤组织。并且可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量在楸树不同类型的胚性愈伤组织之间存在差异。     

木本植物生长发育及繁殖过程中DNA甲基化模式重建

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰之一,在基因表达调控、植物生长发育和进化中起重要的调节作用。笔者主要对木本植物生长发育及无性、有性繁殖过程的DNA甲基化模式重建的相关研究进展进行综述。结合当前研究进展讨论了与木本植物年龄、花期、休眠、育性等相关的不同生长发育阶段的DNA甲基化模式重建,以及愈伤组织继代、再生植株形成、体胚发生等无性繁殖过程中的DNA甲基化模式重建,最后讨论杂交过程中的DNA甲基化模式重建,并对当前研究进行展望。     

适用于4种玉米基因型的农杆菌转化方法的探讨

利用改良的农杆菌培养液、侵染液、共培养培养基和筛选培养基等技术体系,对4个玉米基因型Hi-Ⅱ、H99、国内2个优良自交系R18-599和齐319的新鲜幼胚、预培养幼胚、胚性愈伤组织进行了农杆菌转化研究,并比较了不同共培养方式对农杆菌侵染不同玉米组织的影响。结果表明,Hi-Ⅱ新鲜幼胚在固体培养基上共培养和滤纸上共培养后GUS基因瞬间表达率分别为83.7%和4.4%,前法优于后法;Hi-Ⅱ新鲜幼胚、预培养3 d的幼胚愈伤组织经农杆菌侵染后GUS基因瞬间表达率分别为83.7%和12.1%,新鲜幼胚比预培养的幼胚愈伤组织更适合于农杆菌转化。用上述优化的条件对另外3个不同基因型的2种不同外植体H99、齐319(新鲜幼胚)和R18-599（胚性愈伤组织）进行遗传转化,共培养3 d后的GUS基因瞬间表达率分别为65.2%、52.6%和58%,表明该转化体系适合于上述4种基因型的幼胚和胚性愈伤组织的遗传转化。此外农杆菌侵染Hi-Ⅱ新鲜幼胚后经在含巴龙霉素25~100 mg L^-1培养基上3轮选择后,抗性愈伤组织获得率为2.4%,近似反映了本研究的遗传转化率。其他3个基因型的抗性愈伤也正在筛选中。结果初步表明,本研究建立的农杆菌介导的玉米遗传转化体系可能对4种基因型均适用。     

玉米幼胚培养能力性状QTL分析

以18-599（红）和R15组配的F₂群体,构建了含88对SSR标记的玉米遗传连锁图谱,覆盖基因组1 636.6 cM,标记间平均距离为18.6 cM。结合幼胚组织培养试验将幼胚发生胚性愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织绿苗再分化数作为反映玉米培养过程中胚性愈伤组织诱导力和胚性愈伤组织绿苗再分化力的性状指标,以此调查玉米幼胚培养能力。利用复合区间作图法进行QTL分析,共检测到5个与胚性愈伤组织诱导率有关的QTL,位于第1、3、7和8染色体上,可解释5.25%～23.4%的表型变异;检测到1个与胚性愈伤组织绿苗发生数有关的QTL,位于第3染色体上,可解释表型变异率为13.42%。     

沙地云杉胚性愈伤组织诱导

沙地云杉(Picea mongolica)是内蒙古特有的珍稀树种,种子生产受到大小年、倒春寒及重齿小蠹等虫害的严重影响,有性繁殖受到阻碍。本研究以沙地云杉成熟胚为外植体进行胚性愈伤组织诱导,对影响胚性愈伤组织诱导的调控因子进行了研究。结果表明:(1)沙地云杉成熟胚接于培养基中培养,5 d后子叶和胚根部位膨大,10 d后胚根均明显愈伤化,40 d后愈伤呈水渍状,60 d后愈伤呈白色丝状;胚性愈伤的发生始于非胚性愈伤的表面,且长成的胚性愈伤呈细胞核大、细胞排列紧密的特点;研究结果明确了沙地云杉胚性愈伤形态学和细胞学的变化过程。(2)确定了沙地云杉胚性愈伤组织诱导的最适培养基和最佳激素组合。胚性愈伤诱导培养基为LM,激素组合为2,4-D 6 mg/L、6-BA 2 mg/L和KT 0.5 mg/L最佳培养条件为暗培养,且胚性愈伤诱导率46%。沙地云杉胚性愈伤诱导的成功可为沙地云杉资源的保护、开发、利用提供了理论依据和技术保障。     

超低温保存诱发百子莲胚性愈伤组织延迟性细胞死亡特征

为了探究超低温保存诱发延迟性细胞死亡(cryopreservation-induced delayed-onset cell death, CIDOCD)对冻后细胞活性的影响,本研究以百子莲(Agapanthus praecox ssp. orientalis)胚性愈伤组织为试验材料,通过TTC染色法、伊文思蓝法定性定量检测超低温保存冻后恢复培养阶段细胞活性;采用TUNEL检测分析PCD变化规律;实时荧光定量PCR检测PCD相关基因表达。结果发现恢复培养6 h较0 h细胞存活率下降约8.29%,至24 h活性逐渐回升,30 h后细胞活性再次降低(较24 h降低约10.43%)。同时检测到明显的TUNEL阳性荧光变化,PCD发生比例在恢复培养0～36 h后期增多(30 h较24 h增加11.79%左右)。表明百子莲胚性愈伤组织超低温保存冻后发生CIDOCD,影响恢复培养实际冻存效率,6 h和30 h是活性下降关键时间点。Caspase、DAD1等PCD相关基因的差异性表达也证明了延迟性PCD在恢复培养阶段的发生。本研究为进一步完善超低温保存诱发PCD的分子网络及优化冻后恢复培养基以提高冻...     

樟子松无性系(GS1)胚性愈伤组织的初步诱导

本研究以樟子松无性系(GS1)为研究对象,探讨合子胚不同发育时期愈伤组织的诱导情况,探索不同培养基类型及不同激素配比对其愈伤组织诱导的影响,初步建立体胚发生技术体系,为樟子松(GS1)体胚发生技术建立和获得植株再生提供一定基础。本研究对樟子松无性系(GS1)合子胚不同发育时期进行观察并进行不同时期、不同激素体胚诱导。樟子松无性系(GS1)合子胚形态变化可划分为9个阶段,将这9个阶段的合子胚分别接种到不同培养基上进行诱导。结果显示,DCR培养基比MS和LM培养基更适合GS1愈伤组织的诱导和生长。第7阶段的合子胚在DCR+2,4-D 5.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L+6-BA 0.5 mg/L培养基上愈伤组织诱导率最高,在DCR+2,4-D 3.0 mg/L+NAA 1.0 mg/L+6-BA 0.5 mg/L培养基上胚性愈伤组织诱导率最高。诱导过程会产生两种类型的愈伤组织,分别为白色透明状的愈伤组织和淡黄褐色愈伤组织。经显微观察有两种结构愈伤组织,一种是近球形的薄壁细胞结构,为非胚性愈伤组织;另一类是由胚性细胞和胚柄细胞组成的胚性细胞团。樟子松无性系(GS1)合子胚第7阶段的合...     

茶树愈伤组织继代培养与体细胞胚发生

利用添加不同种类,浓度的１／２ＭＳ修改培养基、Ｂ５培养基交叉培养茶树（ＣａｍｅｌｌｉａｓｉｎｅｎｓｉｓＬ．）愈伤组织,有利于延长愈伤组织继代培养时间,并维持胚性愈伤组织高的体细胞胚分化能力,不同品种的胚性愈伤组织体细胞胚分化率存在明显差异,试管苗茎胚性愈伤组织分化率高于大田栽培的成龄茶树叶柄胚性愈伤组织。胚性愈伤组织随着继代培养时间的延长,体细胞胚分化率随之有所下降,胚性愈伤组织在继代培养过程中,     

玉米再生相关基因ZmLEC1的序列变异及其与胚性愈伤组织形成能力的关联分析

以95份玉米微核心种质和3份常用玉米转基因受体材料(A188、HiII和综31)组成的关联作图群体,对玉米再生相关候选基因ZmLEC1进行序列变异分析,并利用候选基因关联分析策略揭示该基因与胚性愈伤组织形成能力的关系,发掘提高胚性愈伤组织形成能力的有益等位变异。结果表明,不同材料之间的幼胚胚性愈伤组织形成能力和再生能力有显著差异,其中粤267-1-1诱导的愈伤组织和国际上普遍利用的HiII极为相似,胚性愈伤组织率达到98.48%,可以用于幼胚的遗传转化。ZmLEC1基因多态性分析表明,在852 bp编码区内共发现33个SNPs和9个INDELs,LD衰减距离为300 bp (R²=0.1),ZmLEC1基因中4个多态性位点与胚性愈伤组织形成能力存在显著关联。     

2种甜玉米自交系幼胚再生体系的建立

本试验研究不同基因型、幼胚大小、培养基类型及培养基添加物对2种甜玉米(2-105和2-118)自交系幼胚愈伤及胚性愈伤组织诱导率的影响。结果表明,基因型、培养基类型、幼胚大小及不同浓度脯氨酸和2,4-D处理对愈伤及胚性愈伤诱导率影响差异均显著。2种基因型最适宜的基本培养基为N6培养基,且2-118的愈伤及胚性愈伤诱导率显著高于2-105。幼胚在1.5~2.0 mm时,2-105和2-118的愈伤及胚性愈伤诱导率均最高,分别在77%和51%以上。2-105和2-118在脯氨酸浓度分别为650 mg/L、750 mg/L时幼胚的愈伤及胚性愈伤诱导率最高,且显著高于其它2个水平。2种基因型在2.5 mg/L的2,4-D诱导下愈伤及胚性愈伤诱导率均最高,且均显著高于其它2个水平。本研究获得了2种甜玉米自交系的再生体系,为甜玉米遗传转化和分子育种提供基础。     

大麦成熟胚胚性愈伤组织的高频诱导和植株再生

大麦成熟胚的初代愈伤组织是水质、柔软的非胚性愈伤组织，在继代培养中能以一定频率出现胚性愈伤组织。本文研究了基因型、有机添加物和胚切割等因素对大麦胚性愈伤组织诱导频率的影响。结果表明：供试的１０个大麦品种在胚性愈伤组织诱导率和植株再生率上有显著差异；培养基中添加水解酷蛋白、Ｌ－脯氨酸以及提高维生素Ｂ１和肌醇的浓度可以促进胚性愈伤组织的形成；胚芽段比全胚或胚根段更易形成胚性愈伤组织。胚性愈伤组织转入无     

少花桂愈伤组织诱导的初步研究

以MS为基本培养基,利用少花桂未成熟种胚作外植体,研究了外植体大小、不同培养方式及激素配比对少花桂愈伤组织的诱导.结果表明:大于5mm的种胚较易获得愈伤组织;诱导愈伤组织的较佳培养基为MS 2 mg/L2,4-D 2%蔗糖 5g/L活性炭,在黑暗条件下采用液体悬浮培养,其最高诱导率达64.3%,得到黄色的愈伤组织,质地好.     

不同凝固剂对陆地棉体细胞胚胎发生和植株再生的影响

以陆地棉种质系珂字312和陆地棉标准系TM-1为材料,结合优化的陆地棉体细胞培养体系,系统地研究了琼脂、Gelrite和Phytagel3种培养基凝固剂对愈伤组织的诱导、胚性愈伤的增殖、体细胞胚状体的发生和植株再生的影响。结果表明,用Phytagel作为培养基的凝固剂,可显著改善陆地棉体细胞培养过程中的褐化问题,并具有提高胚性愈伤组织增殖速度、体细胞胚胎发生和植株再生频率等作用。Gelrite虽也能改善棉花体细胞培养中的褐化问题,但因水化现象严重而影响胚性愈伤组织增殖和体细胞胚状体发生,其效果不如Phy-tagel。因此,在陆地棉体细胞培养过程中的胚性愈伤组织诱导、体细胞胚状体发生和植株再生过程中,宜用Phytagel作为培养基的凝固剂,而无菌苗培养和愈伤组织诱导仍可以选用琼脂凝固剂。     

水曲柳子叶和下胚轴愈伤组织和体胚的诱导

为了建立水曲柳愈伤组织诱导和体胚发生体系,并为体胚发生分子机理研究提供有效培养系统,本研究以水曲柳成熟合子胚和未成熟合子胚的子叶和下胚轴为外植体,探讨了灭菌剂及其处理时间对外植体灭菌效果的影响和激素浓度对愈伤组织诱导和体胚发生的影响。结果表明:外植体处理试剂和消毒时间是10%Na Cl O处理1 min最为适宜;以MS1/2(MS所有成分均减半)为基本培养基,NAA 3 mg/L+BA1.5 mg/L为水曲柳未成熟合子胚子叶和下胚轴诱导愈伤组织和体胚发生的最佳激素组合,诱导率分别为6.5%和9.7%;NAA 5 mg/L+BA 2 mg/L为水曲柳成熟合子胚子叶与胚轴诱导愈伤组织和体胚发生的最佳激素组合,诱导率分别为29.3%和19.5%。研究结果补充和突破了前人研究只从水曲柳合子胚子叶获得体胚发生和只从叶柄获得有效愈伤组织增殖的结果,并为揭示体胚发生机理有效愈伤组织和体胚发生系统的建立奠定了基础。