二倍体、四倍体小麦成熟胚组织培养研究初报

以栽培二粒小麦(Triticum dicoccum Schuble)、硬粒小麦(Triticum durum Desf.)以及普通六倍体小麦祖先种野生二粒小麦(Triticum dicoccoides Kom.)、野生一粒小麦(Triticum aegilopides Bal.)4个基因型麦属植物成熟胚(MEs)为外植体,对成熟胚愈伤组织诱导、分化及植株再生的组织培养效果做了初步研究,筛选出适合于非六倍体小麦成熟胚组织培养的基因型.结果表明,不同基因型成熟胚愈伤组织的诱导、分化及植株再生差异显著,具有很强的基因型效应和基因型依赖性.其中栽培二粒小麦的成熟胚表现出较好的组织培养特性,它的愈伤组织诱导率、分化率、成苗率以及组培效率分别为95.00%、90.00%、32.40%、27.70%,显著高于其它基因型.二倍体、四倍体小麦成熟胚组织培养特性的研究以及组织培养基因型的筛选,为遗传转化体系的建立、小麦功能基因的分离和克隆,以及小麦分子育种工作奠定了基础.     

玉米幼胚再生体系的建立

为建立高效稳定的玉米再生体系,以玉米幼胚为受体材料,研究了基因型对胚性愈伤组织诱导率的影响以及适宜玉米幼胚生长的诱导培养基、继代培养基、分化培养基及生根培养基。结果表明,基因型可显著影响胚性愈伤组织诱导率,H99×A188的诱导率最高(45.28%);N6培养基适合用于胚性愈伤组织的诱导同时也适合继代培养;激素组合为MS+6-BA 1.0 mg/L+KT 2.0 mg/L的分化培养基出苗率和转化率最高,易成活;1/2MS培养基附加IBA1.0 mg/L和1.0 g/L活性炭适合于生根培养。     

冬小麦成熟胚高频愈伤组织形成和分化的适宜条件研究

以4个冬小麦品种的成熟胚为外植体,研究了温度预处理、愈伤组织诱导培养基中2,4-D浓度和分化培养基激素种类及其配比对小麦成熟胚愈伤组织形成和分化的影响。结果表明,与室温25℃相比,低温4℃预处理能明显改善愈伤组织的形成率。适宜愈伤组织形成的诱导培养基中2,4-D浓度以4 mg/L为宜,分化培养基中含有1 mg/LKT 2 mg/L 6-BA较仅含有1 mg/L KT或2 mg/L 6-BA能明显促进愈伤组织的分化。相同培养条件下,不同品种间的愈伤组织形成和再生能力存在较大差异。因此,进行低温种子预处理、愈伤组织诱导过程中采用适宜的2,4-D浓度,以及分化过程中采用适宜的激素组合是冬小麦高频愈伤组织形成和分化的重要条件。     

龙芽楤木愈伤组织诱导及胚状体发生初探

以楤木幼茎及根为试材,添加不同种类和浓度的激素,进行愈伤组织诱导、胚状体发生及幼苗分化。结果显示,幼茎在MS+2,4-D1.0mg/L培养基上愈伤组织诱导率最高。愈伤组织在MS+BA1.0 mg/L + NAA0.04 mg/L培养基上胚状体形成最多,幼苗分化率达92.5%,并能保持旺盛的再生能力。     

AgNO_3在小麦幼胚组织培养中的应用研究

为了提高小麦幼胚体细胞再生频率,以河南省大面积推广的豫麦49号、豫麦18号和兰考906为研究对象,研究了不同浓度AgNO_3对小麦幼胚胚性愈伤组织培养特性和草酸盐氧化酶活性的影响.结果表明:基因型间、不同AgNO_3浓度间小麦幼胚胚性愈伤组织诱导率、愈伤组织绿点率和草酸盐氧化酶活性差异均达到0.01显著水平,基因型间以豫麦18最高、兰考906最低;不同AgNO_3浓度间以MS培养基上附加2.5～5.0 mg/L处理较高.不同浓度AgNO_3条件下小麦幼胚胚性愈伤组织诱导率与草酸盐氧化酶活性相关系数为0.920,达0.01显著水平.可见,在小麦幼胚组织培养过程中可以加入Ag~+提高再生频率.     

宁夏枣树花药离体培养再生体系的建立

采用宁夏3个特色枣树品种的花药为外植体,探索MS培养基中不同激素、激素的不同浓度配比对愈伤组织诱导、不定芽分化的影响,建立其愈伤组织诱导及不定芽再生体系。结果表明,细胞分裂素6-BA对宁夏枣树胚性愈伤组织诱导起重要作用,AgNO3对愈伤组织分化不定芽影响显著。经过正交试验分析得出,最佳诱导培养基为MS+6-BA 1.0 mg/L+2,4-D1.0 mg/L+IBA 0.4 mg/L;最佳分化培养基是：MS+6-BA 1.5 mg/L +IBA 0.6 mg/L +AgNO3 0.5 mg/L。在最佳诱导培养基中灵武长枣诱导率最高,达89.0%,在最佳分化培养基中同心圆枣分化率最高,达88.0%。     

黑糯米成熟胚愈伤组织培养及植株再生研究

对贵州惠水黑糯、黑糯141成熟胚愈伤组织培养及再生条件的研究结果表明,分步消毒可以减少外植体的污染率,在附加2,4-D 2 mg/L的NBD 1培养基中,成熟胚愈伤组织诱导率较高,分别为93.84%、90.52%。愈伤组织的继代培养是分化前必不可少的过程,适当干燥处理及合适的激素配比能够提高愈伤组织分化率,贵州惠水黑糯分化率为95.18%,黑糯141分化率为89.38%。2个黑糯米品种在附加NAA 0.5 mg/L的生根培养基中均能正常生根。     

CuSO_4和EDTA-Fe对小麦成熟胚再生体系的影响

以甘春24、甘春20和中麦175为材料,通过植物组织培养技术,研究了不同浓度CuSO_4和EDTAFe对小麦成熟胚再生体系的影响。结果表明,在诱导及分化培养基中适当增加CuSO_4浓度(0.5~10μmol/L),显著提高小麦成熟胚愈伤组织的出愈率、胚性愈伤率、分化率和绿苗率。在CuSO_4最适浓度(10μmol/L)下,甘春24、甘春20和中麦175的出愈率、胚性愈伤率、分化率和绿苗率分别比对照(CuSO_4浓度为0.5μmol/L)提高了62.82%、78.68%和31.04%,64.57%、66.01%和49.92%,77.40%、77.93%和52.45%,86.60%、69.85%和67.39%。培养基中添加70μmol/L EDTA-Fe均有利于三个小麦品种成熟胚愈伤组织的形成和分化,尤其对中麦175的培养效果最好。在EDTA-Fe最适浓度(70μmol/L)下,甘春24、甘春20和中麦175的出愈率、胚性愈伤率、分化率和绿苗率分别比对照(EDTA-Fe浓度为50μmol/L)提高了38.66%、32.27%和21.05%,42.10%、36.92%和25.00%,42.63%、57.42%和32.25%,40.02%、53.11%和45.11%。当EDTA-Fe浓度高于70μmol/L时,三个小麦品种出愈率等均呈现下降趋势,说明其浓度过高会对小麦愈伤组织造成伤害。不同小麦基因型对相同浓度CuSO_4和EDTA-Fe敏感性不一致,在相同培养条件下,中麦175成熟胚的愈伤组织形成和分化情况最好,甘春24次之,甘春20最低。     

啤酒大麦品种甘啤4号成熟胚再生体系的建立

建立啤酒大麦品种甘啤4号成熟胚再生体系可为其遗传转化奠定基础。本研究以甘啤4号成熟胚为材料,研究不同诱导培养基对其愈伤组织诱导及分化的影响,并通过添加不同浓度梯度的Ag NO3(0,2.5 mg/L,5.0 mg/L,7.5 mg/L,10.0 mg/L,15.0 mg/L)和ABA(0,0.1 mg/L,0.3 mg/L,0.5 mg/L,0.7 mg/L,1.0 mg/L),观察其愈伤组织形态变化,统计出愈率、绿点率,探索适宜甘啤4号成熟胚组织培养的条件。同时在0、7 d、14 d、21 d和二叶期分别测定成熟胚再生过程中SOD、POD、CAT活性、MAD、可溶性蛋白及内源激素(IAA,ABA,GA3)的含量,为优化成熟胚再生体系准备条件。研究结果表明:培养基NMB较适宜甘啤4号成熟胚再生培养,发现添加适量Ag NO3和ABA有助于愈伤组织的诱导及分化,但Ag NO3处理的效果较ABA明显,其诱导甘啤4号愈伤组织的最适浓度分别为7.5 mg/L和0.5 mg/L;观察到不同时期酶活性大致均呈现先上升后下降的趋势,内源激素含量也随着培养时期的不同有所差异。研究结果可为添加外源激素、进一步优化培养条件奠定了基础。     

春小麦成熟胚愈伤组织诱导及再生体系的优化

为优化小麦成熟胚再生体系,以CB037和中国春(CS) 2个春小麦品系的成熟胚为外植体,在培养基中添加不同浓度的TDZ (Thidiazuron, N-苯基-N’-1,2,3-噻二唑-5-脲)。结果显示,CB037和CS成熟胚胚性愈伤组织诱导率最适TDZ浓度为0.5 mg/L,在培养14 d时分别为90.43%和87.88%,均高于对照,达到极显著差异水平。CB037愈伤组织分化率和绿芽诱导率在0.5 mg/L TDZ时达到最高值,分别为48.94%和60.64%,与对照相比具有极显著性差异和显著性差异;CS愈伤组织分化率和绿芽诱导率的最适TDZ浓度为1.0 mg/L,与对照相比,二者均达到极显著性差异。TDZ最适响应浓度存在品种间差异,适量添加可提高成熟胚再生效率。本研究通过优化培养基成分提高成熟胚再生能力,为高频小麦遗传转化体系的建立提供了依据。     

NAA或潮霉素对小麦成熟胚愈伤组织分化的影响

以5个栽培小麦品种诱导而来的成熟胚愈伤组织为外植体,研究了在分化培养基中加入NAA对小麦成熟胚愈伤组织分化的效果以及潮霉素浓度对不同阶段成熟胚愈伤组织分化的影响。研究结果表明,在对照的分化培养基中(含5mg/L激动素)加入0.1mg/L萘乙酸(NAA,1-naphthlcetic acid)形成的分化培养基,可显著提高4个供试小麦基因型的成熟胚愈伤组织的分化率,提高幅度达到12%～32%。不同的潮霉素浓度在"花培1号"愈伤组织的诱导阶段进行抗性筛选的结果表明,即使是在潮霉素浓度达到250mg/L时,仍有24%左右的愈伤组织存活率,这些存活的愈伤组织仍可能分化形成绿点甚至分化成苗,说明在"花培1号"愈伤组织的诱导阶段进行潮霉素抗性筛选是不适合的。5个不同小麦品种分化阶段进行潮霉素筛选具有明显的效果,但不同品种之间存在一定差异,其中:宁麦13的适宜潮霉素浓度为20mg/L,花培1号和扬麦158的适宜潮霉素浓度约为30mg/L,宁麦9和宁麦16的适宜潮霉素浓度在30～40mg/L左右。因此,我们认为,在分化阶段进行潮霉素抗性筛选是理想的筛选时期,在分化培养基中添加20～40mg/L浓度的潮霉素即可完全抑制小麦成熟胚愈伤组织的分化。本研究结果将有助于改进和完善普通小麦成熟胚遗传转化体系。     

Plant regeneration through callus initiation from mature embryo of Triticum

The behaviour of diverse Triticum genotypes in the tissue culture response of mature embryo callus was compared, and factors affecting tissue culture response were studied in this paper. Significant differences were detected in callus induction, embryogenic callus differentiation, plantlet regeneration and culture efficiency when mature embryos of 31 plants of different Triticum species were compared. These were the main wheat cultivars of the Chinese northern winter‐type wheat region and breeding lines (Triticum aestivum L.), durum wheat (Triticum durum Desf.), cultivable emmer wheat (Triticumdicoccum Schuble) and the common wheat progenitors Triticum dicoccoides and Triticum aegilopides. The genotype dependency was particularly high in tissue culture of mature embryos of these Triticum genotypes. The efficiency of induction, differentiation and regeneration of mature embryos callus was high in genotypes selected out. Mature embryo‐derived callus of HB341, TS021, SN2618, T. dicoccum, HB188, and T9817 showed better tissue culture response than the other genotypes. Plantlets can be regenerated from mature embryo‐derived callus of 31 genotypes, saving on growth facility resources and time required for the collection of other explants, and providing a solid basis for the genetic transformation and molecular plant breeding of Triticum plants.     

Callus induction and plant regeneration from immature and mature embryos of winter durum wheat genotypes

Seven genotypes of winter durum wheat (Triticum durum Desf.) were cultured to establish an efficient method of callus formation and plant regeneration from mature embryo culture, and to compare the responses of immature and mature embryo cultures. Immature embryos were aseptically dissected from seeds and placed, with the scutellum upwards, in dishes containing Murashige and Skoog's (MS) mineral salts and 2mg 2,4- dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) per litre. Calli and regenerated plants were maintained on 2,4-D-free medium. Mature embryos were moved slightly on the imbibed seeds. For callus formation, the seeds with moved embryos were placed, furrow downwards, in dishes containing 8 mg 2,4-D per litre. The developed calli and regenerated plants were maintained on the MS medium. Plants regenerated from both embryo cultures were vernalized and grown to maturity in soil. Variability was observed among the wheat genotypes tested for various culture responses in both explant cultures. Callus induction rate and regeneration capacity of callus were independent of each other. Mature embryos have a low frequency of callus induction but a high regeneration capacity. Considering availability, rapidity and reliability, this form of mature embryo culture can be used as an alternative method for immature embryo culture.     

5-氮杂胞嘧啶核苷降低小麦成熟胚再生频率

为了研究组蛋白乙酰化对小麦再生的影响,以CB037、Fielder和中国春(CS)的成熟胚为外植体,在培养基中添加不同浓度的5-氮杂胞嘧啶核苷(5-azaC),分析了胚性愈伤组织诱导率、愈伤组织分化率和绿芽诱导率。结果表明,添加50 μmol/L 5-azaC,CB037绿芽诱导率为54.72%,与对照79.62%相比,下降水平达到极显著差异;添加10 μmol/L和50 μmol/L 5-azaC,Fielder胚性愈伤组织诱导率分别为39.13%和35.71%,绿芽诱导率分别为26.09%和25.14%,与对照相比,均有显著性差异的下降;CS在50 μmol/L浓度处理时,胚性愈伤组织诱导率为23.89%,与对照30.95%相比,有显著性差异的下降。添加5-azaC降低小麦成熟胚再生频率;随着添加浓度升高,降低效果越明显。5-azaC对小麦再生频率的影响有基因型差异。     

甘薯叶片和叶柄组织诱导培养及植株再生研究

为探索甘薯叶片和叶柄组织诱导和植株再生技术,应用甘薯优良品种‘万薯7号’叶片、叶柄在7个诱导培养基中的离体培养。试验表明,‘万薯7号’叶片和叶柄在本试验的7个诱导培养基中,极易诱导产生愈伤组织,诱导率达100%。叶片和叶柄在经培养基MS+2.0 mg/L KT+0.5 mg/L IAA诱导出绿色愈伤组织后,在继代培养基MS+4.0 mg/L 6-BA+0.01 mg/L NAA培养15天后,均诱导成苗。     

‘黑珍珠’番茄植株再生体系的研究

为了研究‘黑珍珠’番茄植株再生,以‘黑珍珠’番茄幼嫩叶片为外植体诱导愈伤组织,通过愈伤组织诱导培养、愈伤组织分化培养、不定芽增殖培养、生根培养和试管苗移栽,建立高效快速的‘黑珍珠’番茄再生体系。结果表明：最适宜的诱导叶片愈伤组织的培养基为MS+ 1.0 mg/L 6-BA+ 0.1 mg/L NAA,叶片外植体愈伤组织诱导率最高可达98.2%;诱导出的愈伤组织在MS+ 1.5 mg/L 6-BA+ 0.2 mg/L IBA培养基上能很好的分化出不定芽;MS+4.0 mg/L KT+ 0.01 mg/L IBA 培养基可实现不定芽芽增殖;最适宜的生根培养基为1/2MS+ (0.05~0.08) mg/L NAA,试管苗移栽成活率达92%。     

超级稻吉粳88再生体系的建立

以超级稻吉粳88成熟胚作为外植体,通过对基本培养基、激素组合和干燥处理时间的筛选优化试验,以建立超级稻吉粳88的再生体系。结果表明,以NMB作为基本培养基,2,4-D2.0mg/L、NAA0.1mg/L、KT0.2mg/L和蔗糖40g/L组合条件下,能够诱导出质量较好的愈伤组织,诱导率在80%以上;采用滤纸干燥法对愈伤组织进行干燥处理48h,可使愈伤组织分化率和成苗率明显提高,分化率可达95.0%,成苗率可达20.4%。