小麦不同外植体离体培养与再生研究

为了研究小麦组织培养的影响因素,对6个小麦品种的幼胚、幼穗以及成熟胚进行组织培养,研究不同基因型、外植体以及培养基对愈伤组织诱导及分化再生的影响.结果表明,不同小麦品种幼胚、幼穗以及成熟胚愈伤组织诱导率均在90%以上,且差异不大,而分化率和再生率却表现出很大差异.总体来说,供试外植体幼胚再生率最高,幼穗次之,成熟胚最低.绵阳19幼胚再生率最高,为54%,其最佳激素培养基为MS KT 1.0 mg/L IAA 1.0 mg/L;其次为小偃107和小偃22的幼胚愈伤组织.幼穗愈伤组织中绵阳19愈伤组织再生率最高,为27.5%,其次为洛阳8716.成熟胚愈伤组织培养中陕354再生率最高,为25.1%,优于其幼穗愈伤组织,其次为绵阳19的成熟胚愈伤组织.     

基因型和2,4 D浓度对小麦不同外植体离体培养特性的影响

为了探讨不同基因型、不同外植体和不同培养条件对小麦愈伤组织诱导、分化及再生的影响,以小偃22、西农1376、西农1012和西农1013为材料,对各小麦品种(系)的幼穗、花药、幼胚和成熟胚组织的培养特性及影响因素进行了研究.结果表明,愈伤组织的诱导和再生与外植体类型、基因型和培养条件密切相关.以幼穗和花药为材料,西农1376平均出愈率均最高,达98.97％和3.85％,成苗率和花培效率均值亦最高,达12.83％和2.39％;以幼胚为材料,西农1376平均出愈率也最高,达99.27％,西农1012平均成苗率最高,达51.03％;以成熟胚为材料,小偃22平均出愈率最高,达93.22％,西农1376平均成苗率达19.78％.离体培养条件下,不同小麦品种(系)的4种外植体愈伤诱导和分化率与2,4-D浓度密切相关,1.0～3.0 mg·L-1 2,4D浓度能较好地诱导4种离体组织愈伤的产生及分化.不同基因型和同一基因型的不同外植体在2,4-D最佳诱导浓度上也有差异.供试小麦4种离体组织培养再生特性比较表明,离体幼胚培养再生效率最高,成熟胚次之,幼穗最差.     

小麦成熟胚组织培养再生体系的优化及高再生率基因型的筛选

为了优化小麦成熟胚组织培养再生体系,并从优良小麦品种中筛选出高再生率基因型,选用20个小麦品种为材料,研究了4种胚的不同处理方式对成熟胚脱分化率及形成愈伤组织质量的影响,6种不同激素配比对愈伤组织分化再生的影响及2种生根培养基的生根效果;并对参试品种中的高再生率基因型进行了筛选。结果表明,用纵半切的全胚进行愈伤组织诱导形成的愈伤组织质量最好;小麦成熟胚愈伤组织在以下3种激素配比,即：B.IAA 1.0 mg.L-1＋ZT 2 mg.L-1;E.2,4-D 0.1 mg.L-1＋ZT 10 mg.L-1;F.6-BA 1 mg.L-1＋NAA 0.3 mg.L-1＋KT 4 mg.L-1的培养基上分化再生成苗率较高;再生苗在不加生长素的1/2MS培养基上生根效果很好。在供试的20个小麦品种中,有12个小麦品种的再生成苗率达到20%以上,其中西农928、宁春16和西农889的再生成苗率分别高达77.6%、52.7%和36.9%。B分化培养基对大部分基因型愈伤组织的分化培养具有比较好的通用性。本研究从黄淮麦区推广的小麦品种中筛选出的一些高再生率的基因型可以用作该地区小麦转基因研究的受体材料。     

小麦成熟胚组织培养体系优化及其影响因素的研究

为了优化小麦主要推广品种的成熟胚组织培养体系,并筛选优良的转基因受体基因型,以12种小麦品种的成熟胚为材料,对其成熟胚为外植体的愈伤组织进行了诱导分化和再生的研究,探讨了不同2,4-D浓度下3种诱导培养基(MS2、L32、N64)、以L3为基本培养基的3种分化培养基以及以MS为基本培养基的3种生根培养基对小麦成熟胚离体培养的影响。结果表明,各培养基对成熟胚愈伤的诱导率和分化率的影响差别不大,而主要影响愈伤质量和生根效果。3种诱导培养基的平均诱导率均超过85%,N64的最高(90.13%),L32培养基的愈伤质量最好,诱导效果最佳。不同激素配比均可诱导小麦成熟胚愈伤组织分化再生,但不同基因型间有较大差异,添加0.5mg.L-1 IAA和1mg.L-1 KT的分化培养基L2的平均分化率最高(55.68%);添加0.2 mg.L-1 IAA和0.5 mg.L-1 MET的生根培养基MX1的平均生根率最高(37.02%)。不同基因型的出愈率、胚芽率、分化率、生根率差异显著,筛选出鲁麦14、良星99、济麦21、山农20、良星66等5个小麦品种可作为优良的转基因成熟胚受体材料,并初步建立起适于它们的组织培养体系。     

2,4-D、Dicamba和KT对小麦成熟胚离体培养的影响

为了建立优良小麦品种遗传转化的高效组织培养体系,以扬麦158和郑麦9023成熟胚为外植体,探讨了Dicamba和2,4-D及KT对小麦成熟胚愈伤组织诱导和再生的影响。结果表明,Dicamba和2,4-D的愈伤组织诱导率最低为88.7%,最高可达95.1%,处理间无显著差异。不同激素诱导的愈伤组织在添加KT的培养基上分化时,再生率存在显著差异。两种基因型小麦用Dicamba诱导的愈伤组织比2,4-D诱导的愈伤组织具有更高的再生率。在分化培养时,培养基中添加5mg·L-1 KT比添加3mg·L-1的分化效果更好,但不同浓度KT对愈伤组织分化的效果因诱导激素的配比和基因型而异。扬麦158的综合指标更优,平均再生率可达20.1%,比郑麦9023高6.6%;采用4mg·L-1 Dicamba进行愈伤组织诱导,配合5mg·L-1KT分化培养更有利于小麦成熟胚离体培养。     

胚性愈伤率不同的普通小麦成熟胚生化及形态特性的差异

胚性愈伤率直接决定组织培养中植物再生的效率。为探究胚性愈伤率诱导效果不同的普通小麦成熟胚之间的差异性,以根据胚性愈伤率诱导效果高低所取得的共10种小麦基因型的成熟胚为材料,分别对可溶性糖、可溶性蛋白、纤维素、谷胱甘肽和游离氨基酸5种生化指标进行测定与分析,并利用实体显微镜和石蜡切片的方法分别观察10种小麦基因型成熟胚的外部形态和内部结构。生化指标测定结果显示,两类小麦成熟胚的可溶性蛋白和纤维素含量存在显著性差异,而可溶性糖、谷胱甘肽和游离氨基酸含量在两者间差异并不显著。相关性分析发现,小麦成熟胚胚性愈伤率与纤维素含量存在极显著正相关,与可溶性蛋白含量存在显著负相关。在对外部形态进行的观察中,发现两类小麦成熟胚的高度之间存在显著性差异。而对内部结构进行的观察中,并未发现两类小麦成熟胚之间存在显著性差异。     

小麦不同外植体的组织培养效果研究

良好的组织培养效果是提高植物基因转化效率的基础。以山东省近年来育成并大面积推广的10个优良品种（系）为材料，对这些品种的花药、幼穗、幼胚和成熟胚的组织培养效果进行研究，旨在筛选每一基因型最适合于组织培养的外植体类型，为应用基因工程技术进行小麦遗传改良提供基础材料。结果表明，禽伤诱导率和再生成苗率与基因型和外植体类型（花药、幼穗、幼胚和成熟胚）密切相关。8802在花药和成熟胚培养中表现突出，花药出愈率达119．5％，愈伤分化成苗率19．9％;烟农19的幼穗愈伤直接分化成苗率最高，这43．5％；8802、烟农19和潍麦8号三个基因型的幼胚培养效果差异不显著，其愈伤分化成苗率分别为26．3％、24．5％和24．8％。蔗糖浓度在3％～9％之间，对成熟胚的愈伤组织诱导率影响很小。高浓度蔗糖降低愈伤生长速度。在一定蔗糖浓度下，愈伤诱导率与2，4-D浓度密切相关，高浓度的2，4-D对愈伤组织再生不利。MS＋4mg／L2，4-D对于成熟胚的脱分化相对较好，MS和MS＋0．4mg／L NAA＋0．6mg／L KT作为成熟胚的愈伤组织再生培养基，对不同基因型具有一定的适用性。     

小麦不同外植体离体培养及转化效率的比较研究

小麦基因枪法遗传转化中幼胚组织培养有很强的基因型依赖性．这在很大程度上限制了转基因小麦的广泛应用。为了建立克服基因型障碍的小麦高效再生系统．促进转基因小麦的规模化应用，对15个小麦基因型的幼穗、幼胚两种外植体的愈伤组织诱导率、绿苗分化率进行了比较研究。结果表明，各基因型愈伤组织诱导率在两种外植体之间无差异，但幼穗外植体产生的愈伤组织质量好于幼胚。15个基因型幼穗外植体的绿苗分化率均高于其相应的幼胚外植体绿苗分化率，表明幼穗是很好的外植体材料。对其中H6756和H311两个基因型不同外植体所形成的愈伤组织进行了基因枪转化，姑果表明，幼穗受体的基因转化效率明显高于其相应幼胚受体的基因转化效率。     

禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)毒素对小麦幼胚愈伤组织诱导和分化的影响

为了给普通小麦抗赤霉细胞工程育种中抗毒素细胞系选择技术体系的建立和方法的选择提供理论依据，研究了离体培养条件下禾谷镰刀菌毒素胁迫对小麦幼胚愈伤组织诱导和分化的影响。结果表明．禾谷镰刀茵毒素对小麦幼胚胚性愈伤组织的诱导具有低浓度促进和高浓度抑制、毒害作用，这种毒害作用降低了胚性愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织质量，显著影响胚性愈伤组织再生频率。同时禾谷镰刀茵毒素胁迫降低了幼胚愈伤组织产量，并随胁迫浓度的升高，愈伤组织产量迅速下降。禾谷镰刀菌毒素对小麦幼胚培养特性的影响，表现出基因型间的差异，对感病基因型的毒害作用远大于抗病品种。     

籼稻9311成熟胚高效再生体系的建立

为建立并优化籼稻9311成熟胚高频再生体系,选用9311成熟胚作为外植体,用含2.5 mg/L的2,4-D培养基诱导产生愈伤组织,并设计5种含不同激素组合的分化培养基进行愈伤组织的分化和再生成苗。结果表明,J4激素组合(2.5mg/L KT+0.1 mg/L NAA)的分化和再生成苗效果最佳,其分化率最高,达73.33%,褐化率最低,为35%,成苗率最高,达83.33%。找到了籼稻9311分化和再生成苗的最佳激素组合,优化了其再生体系,建立了其高效再生体系,为以籼稻9311作为受体进行遗传转化提供了技术支撑。     

TDZ在小麦花药培养中的作用

为了进一步提高小麦花药培养效率,以8个小麦杂交F1代为供试材料,通过在培养基中添加不同浓度的噻重氮苯基脲(thidiazuron,TDZ)探讨其对小麦花药培养的作用。结果表明,TDZ的作用与添加剂量及小麦基因型密切相关。在诱导培养基中添加TDZ对基因型中麦875/郑豫麦043具有负向调控作用,但对兰考198/黄明118、郑麦7698/西农979以及天禾7号/0836H-3则具有正向促进作用。TDZ的最佳添加剂量为0.05mg·L-1,可显著提高3个基因型的胚性愈伤组织诱导率和绿苗产率,其中兰考198/黄明118胚性愈伤组织诱导率和绿苗产率最高,分别达到25.1%和8.7%。同样,在分化培养基中添加一定剂量的TDZ,对4个基因型的愈伤组织分化均表现正向促进作用,TDZ的适宜浓度范围为0.5~1.0mg·L-1,以添加0.5mg·L-1的处理表现最优,能够显著提高绿苗分化率和绿苗/白苗比率;基因型兰考198/黄明118的绿苗分化率和绿苗/白苗比率最高,分别达50%和1.87。研究还表明,在诱导培养基或分化培养基中添加TDZ还能够促进绿苗增殖,提高单倍体自然加倍效率。本研究结果将有助于小麦花药培养技术的优化,进而提高花培育种效率。     

水稻不同外植体培养效果及其相关性分析

 以23个水稻品种（组合）或品系 (基因型)为材料，对不同外植体（花药、幼穗、幼胚和成熟胚）进行愈伤组织诱导和绿苗分化，结果表明，4种外植体的培养效果存在基因型差异，不同外植体的培养效果差异明显。花药与幼穗、成熟胚间的愈伤组织诱导率呈显著正相关，幼穗与幼胚的愈伤组织诱导率也呈显著正相关；绿苗分化率之间则不存在相关性；4种外植体的愈伤组织诱导率和绿苗分化率之间无相关性。     

几个籼稻品种的成熟胚愈伤组织植株再生体系的建立

组织培养技术在作物改良上的成功应用需要合适的植株再生体系。本试验以7个籼稻成熟胚为材料，通过优化激素配比，建立适合于水稻遗传转化的高频植株再生体系。研究结果表明，NB 2mg／L2，4-D适合于供试品种的成熟胚愈伤组织的诱导，诱导率达90％以上；在分化培养基中添加3．0-3．5mg／L KT，0．5～1．0mg／L NAA和5．0mg／L ABA的激素配比，明恢81、N175、航1号的最高分化率分别达72．7％、80．0％和78．0％；移栽成活95％以上。     

农杆菌介导的小麦成熟胚遗传转化影响因素分析

为解决农杆菌介导的小麦成熟胚遗传转化效率较低的难题,以春小麦Bobwhite成熟胚为外植体,分析植物激素、愈伤组织预培养时间、侵染时间和共培养阶段干燥处理对小麦成熟胚愈伤组织遗传转化的影响,并在遗传转化处理中辅以3个组织再生相关基因(TaSERK1、TaSERK2、TaNiR)的qRT-PCR分析。结果表明,愈伤组织预培养阶段添加适量的2,4-D和Picloram均可诱导成熟胚愈伤组织的形成,但是2mg·L~(-1)Picloram培养基中愈伤组织的胚萌发率为20.78%,远高于2,4-D诱导的胚萌发率(11.38%);共培养阶段对农杆菌侵染的愈伤组织进行干燥处理能适当提高愈伤组织的转化效率;qRT-PCR分析发现再生相关基因TaNiR相对表达量的增加能适当提高愈伤组织的转化率。