新疆陆地棉体细胞培养与植株再生研究现状分析

高效的棉花体细胞胚胎发生体系是以体细胞胚途径获得转基因棉花新品种的重要技术条件。本文主要综述了近年来新疆陆地棉体细胞胚胎发生的研究进展,分析影响棉花体细胞胚发生以及提高植株再生效率的主要因素。结合本单位的研究结果探讨新疆陆地棉体细胞培养过程中存在的主要问题,并对该技术的发展前景做了展望。     

巴西橡胶树的次生体细胞胚胎发生—— 一种新的长期性体细胞胚胎发生诱导方法

在橡胶树中，以未成熟种子的内珠被为外植体通过其胚性愈伤组织的继代增殖可以持续不断地诱导体细胞胚胎，该方法称为持久体细胞胚胎发生(Maintained Somatic Embryogenesis，MSE)。然而，直接利用内珠被组织诱导易碎型胚性愈伤组织系不但频率很低，而且迄今仅无性系PB260和RRIM703能够藉此途径实现体细胞胚胎的长期诱导。本研究以体细胞胚胎为外植体成功诱导和建立可增殖胚性愈伤组织系。组织学分析显示，体胚外植体切口边缘表皮及周维管细胞脱分化导致易碎型胚性愈伤组织的产生。所获愈伤组织经继代增殖和筛选最终得以建立胚性愈伤组织系。该新方法被称为间接次生体细胞胚胎发生(Indirect Secondary Somatic Embryogenesis，SSE)。我们还就体胚及内珠被2种外植体诱导胚性愈伤系的潜力进行了深入比较。结果表明，采用体胚外植体诱导胚性愈伤组织系其频率明显高于内珠被外植体。除了PB260和RRIM703之外，我们通过SSE途径还成功建立了无性系PB217的胚性愈伤组织系，而该无性系之前一直难以用MSE法获得其胚性愈伤系。此外，采用SSE法建立胚性愈伤系所需继代培养的次数也大为减少。对于不少仅实现初生体细胞胚胎发生的无性系而言，该方法无疑为其长期性体胚发生的诱导开辟了一条新的途径。     

不同木薯品种体细胞胚及芽器官发生能力的研究

通过对不同优良木薯品种体细胞胚胎及芽器官发生能力进行比较研究。结果表明,不同品种之间的体细胞胚胎和芽器官发生能力因基因型不同而差异显著。KU 50体细胞胚发生率最高,为81.33%,其次为SC 205,诱导率为61.33%。而RYG 60未成功诱导出初生体细胞胚。诱导的体细胞胚经循环继代培养可形成次生胚状体。将次生胚状体转入成熟培养基,经光培养后可形成绿色的成熟体细胞胚,进而再生成植株。以KU 50体细胞胚萌发率最高,为42.2%。以子叶为外植体比以膨大的腋芽为外植体诱导初生体细胞胚的发生率高,除SC 205和NZ 199外,其余品种的诱导率均在85%以上。其中以新选048诱导效果最好,可达91.67%。将子叶切片置于器官发生培养基上可诱导不定芽的发生,诱导频率变幅为12.3%~71.0%,其中MCol 22和新选048诱导效果较好。     

花生幼叶组织培养及有效植株再生

以花生品种白沙果成熟种胚发芽7 d的幼叶为外植体,对花生体细胞胚胎发生和植株再生进行了研究,并建立了其高效再生体系.将幼叶切成1 mm×1 mm,接种在添加1～3 mg/L 2,4-D和1～5mg/L BAP的MS培养基上进行培养,获得了高频率的胚胎发生丛(89%～96%).将带有胚胎发生丛的愈伤组织分别转移至添加10 mg/LBAP或添加3 mg/L BAP和1 mg/L ABA的MS培养基上进行培养,57%～100%的胚胎发生丛产生体细胞胚(简称体胚);当将其进一步转移至添加3 mg/L BAP和1mg/L ABA或添加BAP(4,10 mg/L)的MS培养基上进行培养时,体胚萌发,再生植株.植株再生率最高可达96%.     

杂交水稻幼穗培养体胚发生的效果观察

利用籼粳型和籼籼型以及光温敏核不育型共5个组合杂交水稻的幼穗进行离体培养探讨杂交水稻的愈伤组织诱导和体细胞胚胎发生,除成功诱导出愈伤组织与体细胞胚外,在所试验材料研究中还显示出以下趋势:(1)籼粳型幼穗愈伤组织诱导率高于籼籼型,两者又都高于光温敏核不育型;(2)体细胞胚胎发生与愈伤组织的胚细胞生活力为关。材料之间胚性细胞生活力与体胚发生率呈籼梗型≥光温敏核不育型>籼籼型的趋势;(3)建立了体细胞无性系和获得大量体胚的培养程序,为进行两系杂交稻的有关基因导入等遗传操作提供了较理想的研究材料。此外,光温敏核不育系杂交后幼穗培养得到体胚尚属国内外首次报道。     

橡胶树体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因（HbSERK1）的克隆及表达分析

从橡胶树体细胞胚中克隆了一个与体细胞胚胎发生相关的类受体蛋白激酶基因,命名为HbSERK1。HbSERK1长2 159 bp,含有一个1 482 bp的阅读框,编码493个氨基酸。HbSERK1序列与毛果杨、葡萄、胡萝卜、马铃薯、拟南芥和燕麦的体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶同源性分别为91%、90%、88%、88%、87%、86%。生物信息学分析表明,HbSERK1含有一个高度保守的蛋白激酶家族结构域,同时含有ATP结合区、蛋白激酶活化位点和Ser/Thr活性位点。RT-PCR半定量分析表明,HbSERK1在叶、胶乳、雄花、生长在愈伤诱导培养基上30 d和50 d的愈伤组织及生长在胚状体诱导培养基上12 d的胚性愈伤组织中均未表达,而生长在胚状体诱导培养基上21 d和40 d的胚性愈伤组织及成熟体细胞胚中表达。橡胶树HbSERK1基因主要在体细胞胚发生的早期表达,表明其可能参与橡胶树的体细胞胚早期发生过程。     

蝴蝶兰叶片体细胞胚胎发生发育及其分化成苗的研究

蝴蝶兰幼叶离体培养直接诱导体细胞胚胎的发生并进一步发育成原球茎和分化成苗。体细胞胚胎发生起源于上表皮细胞或上表皮下方的叶肉细胞,为单细胞起源。单细胞原胚分裂形成多细胞原胚,历经球形胚、梨形胚、心形胚和子叶胚的发育过程,最终成为较大颗粒状的原球茎。较高浓度的苄基腺嘌呤(6-BA)和腺嘌呤硫酸盐(AdSO4)配合使用能有效诱导体细胞胚胎的发生,最高诱导率可达40%。适当降低6-BA和AdSO4浓度有利于原球茎分化成苗,但两者浓度过低苗的生长发育会受到影响。     

玉米体细胞胚胎功能基因转化研究

22A基因属于TCB1家族,编码GTPase激活因子,与体细胞胚胎的发生密切相关,且只在发育的胚中特异性表达。本研究从玉米体胚中克隆Zm22A基因,并对玉米自交系Y423进行遗传转化。结果表明,以玉米自交系Y423体细胞胚胎为受体,利用Zm22A基因的干扰载体侵染,获得阳性苗。     

油棕体细胞胚的诱导和次生胚的增殖研究

油棕体细胞胚的诱导是油棕体胚发生技术体系中最关键的培养过程，通过建立油棕次生胚增殖培养方法可有效地实现油棕组培苗快速的增殖繁育。本研究通过系统的对油棕体细胞胚发生及次生胚再生途径中若干影响因子的比较研究，建立油棕体细胞胚和次生胚再生体系。结果表明：油棕体细胞胚再生体系在不同基因型的油棕品种内诱导率存在较大差别，其中植物外源激素二氯苯氧乙酸(2,4-D)对油棕胚诱导效果较好；油棕次生胚增殖在不同基因型的油棕品种内差异不显著，木本植物培养基(WPM)在油棕次生胚增殖中培养效果最好。     

大豆体细胞胚再生体系的研究进展及展望

介绍了植物体细胞胚的来源及其再生特点;从外植体种类、基因型、激素种类和浓度、取材大小和时间、组织学研究等方面阐述了大豆体细胞胚再生体系的研究进展;通过其他作物体细胞胚再生体系发生机理及分子基础的研究,提出了关于大豆体细胞胚再生体系的几点展望.     

龙眼体细胞胚胎发生研究进展

龙眼体胚发生系统是研究木本植物胚胎发生的优良体系,为研究龙眼体胚发生的分子调控机制和龙眼分子育种奠定基础。本文就龙眼胚性愈伤组织诱导与离体保存、高频体胚发生与植株再生、体胚同步化调控与组织形态学观察,体胚发生过程生理生化变化与代谢物积累、蛋白质组和全转录组测序分析、DNA甲基化研究,体胚发生相关基因克隆、全基因组鉴定及其表达模式与功能,以及遗传转化等相关研究进行综述,并对其研究前景进行展望。     

橡胶树体胚发生过程中的生理生化特性

以巴西橡胶树花药为外植体,研究了巴西橡胶树花药体胚发生过程中抗氧化酶活性和某些生理参数的变化。结果表明,橡胶树花药体胚发生过程中,SOD活性变化表现在培养30 d达到最高值,而后下降平缓;丙二醛(MDA)含量在第60天达到最高。生理参数的变化表现为可溶性蛋白含量0 d含量最高,可溶性糖的含量在50 d达到最高,据此认为,SOD和MDA对橡胶树花药体胚的诱导起主导作用,可溶性蛋白含量与不定芽的发生密切相关。     

大豆组织培养的研究进展

概述了大豆原生质体和单细胞的组织培养，以及外植体经器官发生和体细胞胚胎发生途径再生植株的研究进展，对不同再生途径进行了比较，并指出了大豆组织培养存在的主要问题和今后研究方向。     

大豆体细胞胚的诱导及对草甘膦耐性的研究

以大豆未成熟子叶为外植体,研究合丰25、吉林35、吉育91对未成熟子叶体细胞胚诱导率的影响,并探讨3种基因型大豆未成熟子叶对草甘膦的耐性。结果表明:3种基因型的愈伤组织诱导率均为100%,体细胞胚诱导率为53.95%～72.12%,平均胚数吉育91高于其它2种基因型。3种基因型的体细胞胚诱导率在草甘膦浓度间存在差异,在大豆以未成熟子叶为受体转基因时,诱导体细胞胚胎发生的草甘膦筛选浓度为2.5～5.0 mg.L-1。     

不同菜用大豆品种的胚胎发生与再生

以8个菜用大豆品种的未成熟子叶为外植体,在MS(附加高浓度2,4-D)培养基诱导愈伤组织形成、体细胞胚胎发生与再生植株.结果表明:八个菜用大豆品种的未成熟子叶均可诱导产生愈伤组织与体细胞胚胎发生,出愈率为14.71%～100%.体细胞胚胎发生率变化在0～36.76%之间,绿子叶菜用大豆没有形成体细胞胚.体细胞胚可正常萌发产生小植株,移栽成活结实.菜用大豆的出愈率和体细胞胚胎发生率与基因型有关.     

铁兰体细胞胚的诱导及植株再生

以铁兰无菌苗为外植体,研究不同激素配比对铁兰胚性愈伤组织诱导及体细胞胚形成的影响,并对体细胞胚的发生过程进行形态学观察.结果表明:2,4-D对铁兰胚性愈伤组织的诱导具有重要作用,诱导铁兰胚性愈伤组织的最适2,4-D浓度为2.0 mg/L;胚性愈伤组织在含ABA的培养基上可分化形成体细胞胚.形态及解剖学观察表明,愈伤组织既可以产生于外植体的外层细胞,又可产生于外植体的深层细胞.体细胞胚的形态发生经历了与合子胚形态发生相似的阶段,即经过球形胚、子叶形胚等.胚经过萌发、芽的伸长和生根后形成再生植株.     

龙眼体细胞胚胎发生过程中的内源激素变化

采用HPLC法测定了龙眼“红核子”品种胚性愈伤组织胚胎发生过程中各个不同发育阶段的内源激素含量变化。结果表明,龙眼胚性愈伤组织中内源激素含量比非胚性愈伤组织高;除GA3外,体胚发生过程中内源激素变化趋势大致呈“M”状:胚性愈伤组织Ⅱ和球形胚为变化的2个明显转折点;内源激素的变化先于形态学的变化。      

2,4-D对大豆体细胞胚胎发生及增殖的影响

研究不同浓度的2,4-D对不同基因型大豆体细胞胚胎发生及增殖的影响.结果表明:不同基因型大豆体细胞胚胎发生率存在显著差异,在供试的6种基因型中,以CH21141和黑农40体细胞胚胎发生率最高,黑农35诱导率最低;大豆体细胞胚胎发生及继代增殖的最佳2,4-D浓度为10～20 mg·L~(-1),继代扩繁系数为3~n(n为继代培养次数).