花椰菜花叶病毒（CaMV）35S启动子在转基因棉花中的表达

利用GUS作为报告基因，通过GUS组织化学定位法检测棉花转化愈伤组织、体细胞胚，R0代棉花根、茎、叶、花器官以及正在发育的胚GUS基因表达情况，详细阐述了CaMV 35S启动子在棉花细胞中的表达轮廓。结果表明，在愈伤组织细胞有丝分裂和增殖过程中GUS基因能稳定表达并遗传给后代细胞；在根、茎、叶细胞中检测到GUS表达活性。在     

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。     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L^-1,分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L^-1ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04~0.08μmol·L^-1ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02~0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L^-1ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L~(-1),分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L~(-1)ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04～0.08μmol·L~(-1)ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02～0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L~(-1)ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

外源激素对棉花体细胞胚胎发生及发育的调控作用

选用11种激素研究了外源激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生和发育的调控作用。结果表明,不同激素对棉花胚性愈伤组织增殖、胚胎发生与发育的影响不同。除2,4-D和BA对棉花胚性愈伤组织的增殖影响不大外,其它激素对棉花胚性愈伤组织的增殖均具有抑制作用,且具有一定的时间效应,同时还受基因型的影响。激素对棉花体细胞胚的形成和发育的影响极大,2,4-D既抑制了体细胞胚的形成,又抑制了体细胞胚的发育;TDZ的作用与2,4-D相似,显著抑制了体细胞胚的形成,且诱导获得的体细胞胚均停留在球形胚阶段;GA也抑制了体细胞胚的形成,且不利于体细胞胚的成熟与萌发;4BU-30对棉花体细胞胚形成与发育的影响不大。其它7类生长素类物质和细胞分裂素类物质对棉花体细胞胚的形成均具有促进作用,且依IBA、ABA、IAA、BA、KT、ZT、2iP次序增强,其总胚数为对照的1．193～3．852倍;其中2iP的促进作用最大,可使产生的体细胞胚数提高2．852倍。     

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织生长发育的影响

卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的增殖、胚胎发生及发育均有一定的抑制作用,但不同浓度的卡那霉素对棉花胚性愈伤组织的生长发育作用程度不同,低浓度较弱,高浓度较强;胚性愈伤与体细胞胚生长发育的不同阶段对卡那霉素的敏感性有所不同。在棉花遗传转化过程中,卡那霉素浓度不能低于５０ｍｇ·Ｌ－１,胚性愈伤的继代培养时间应控制在３０ｄ左右。     

植物体细胞胚胎发生机理的研究进展

 体细胞胚胎的诱导是大多数植物组织培养中的关键环节。在愈伤组织分化胚性愈伤组织的过程中,随着细胞功能的转变,细胞内部基因的差异表达,引起了植物体内蛋白质组分、酶组分与活性、激素等各方面的变化,这些变化一直是组织培养研究中的热点。本文对体细胞胚胎的氨基酸变化、标记性蛋白、基因的差异表达、同工酶变化、激素动态和高体细胞胚胎发生率的材料遗传与选育等方面的研究进展作了综述。     

陆地棉体细胞胚胎发生过程中的细胞外基质研究

 研究棉花体细胞胚胎发生对于促进棉花基因工程育种具有重要意义。利用扫描电镜和透射电镜对陆地棉体细胞胚胎发生过程的研究发现,细胞外基质在棉花体细胞胚胎发生的不同阶段呈现出有规律的动态变化。当普通愈伤组织细胞发育成胚性愈伤组织时,细胞外基质就会出现;随着原胚的形成,细胞外基质就会形成发达的网络状结构;随着胚状体的进一步形成和发育,细胞外基质则逐渐降解。在愈伤组织和非胚性愈伤组织中,始终未发现细胞外基质。结果表明,细胞外基质与体细胞胚胎发生能力关系密切,是原胚形成的重要标记。     

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。     

利用RNAi研究棉花SSH文库上调表达EST的功能

为了进一步研究棉花体细胞胚胎发生的分子机制,采用RNAi技术,利用棉花生物学国家重点实验室在表达载体p BI121的基础上成功改造的双元表达载体pCRI1210,构建了针对棉花胚性愈伤组织抑制性消减文库中上调表达的4个ESTs干涉载体pCRI210-EST(EST-418、EST-447、EST-496和EST-653)。以从中棉所24中筛选出的体细胞胚胎分化率较高的株系W10的无菌苗下胚轴切段为受体,利用农杆菌介导法转化pCRI1210-EST干涉载体,浸染后的下胚轴切段在愈伤组织诱导培养基上进行分化。利用半定量RT-PCR技术检测愈伤组织的cDNA。结果表明,转化4个ESTs干涉载体后的胚性愈伤组织中均检测到了载体骨架,证明干涉载体均成功整合进了基因组DNA中,而4个ESTs对应的cDNA的表达量均出现不同程度的下调,不同干涉载体转化的下胚轴出愈率呈现上升和下降2种结果。其中转化EST-418干涉载体的下胚轴出愈率与对照相比有所提高,转化EST-447、EST-496和EST-653干涉载体的下胚轴出愈率与对照相比出现不同程度的下降。因此推断,4个ESTs在愈伤组织分化过程中发挥着不同的作用。其中,EST-418在棉花体细胞胚胎发生过程中起抑制作用,而EST-447、EST-496和EST-653国外品种中在棉花体细胞胚胎发生过程中起促进作用,其结果为分离棉花体细胞胚胎发生相关基因提供了技术和理论支撑。     

棉花高效体细胞胚发生及同步控制培养体系研究

棉花体细胞胚胎发生的频率低, 且体细胞胚的发育存在着不同步性, 给体细胞胚胎发生发育过程的生理学、生物化学和分子生物学的研究带来许多困难。本研究以陆地棉品种Coker201为材料, 建立了一种简单有效的棉花体细胞胚高频率发生和同步发育的培养体系。经过多次继代获得的胚性愈伤, 首先在液体培养基中振荡培养2 d使其分散, 然后过30目筛去除大的颗粒, 重新悬浮于同样的液体培养基中。悬浮培养14 d后, 过50目筛, 将筛上的胚性愈伤重悬浮于新鲜的培养基中, 并用吸管吸取悬浮液, 将其均匀地接种在表面垫有滤纸的同成分固体培养基(附加2.46 mmol L^-1 IBA和0.70 mmol L^-1 kinetin)上。培养21 d后, 用垫有滤纸的相同的固体培养基继代培养。利用这种培养体系, 获得的体细胞胚数量分别是单纯悬浮培养和固体培养(不垫滤纸)的16.5倍和4.0倍。其中, 球形胚、鱼雷形胚和子叶胚的同步发生率分别为70.2%、52.3%和73.0%。     

新疆棉花4个主栽品种的体细胞胚胎发生及植株再生

以新疆4个主栽棉花品种新陆中20、新陆早24、新陆早33和03298为材料, 通过不同浓度的激素组合成功地诱导获得了体细胞胚并进一步发育成苗。研究发现, 所用的4种激素组合均能有效诱导愈伤组织, 其中又以0.02 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.1 mg L^-1 2,4-D组合的诱导效果最佳; 两个诱导措施有利于胚性愈伤组织的产生, 即沿中柱纵切棉花下胚轴切段, 并以纵切面接触培养基; 愈伤组织诱导培养基中KNO₃用量加倍。挑选黄绿色、灰绿色或浅绿色的质地疏松的愈伤组织继代于无激素且KNO₃含量加倍的培养基中可产生胚性愈伤组织, 并在高比例KT/2, 4-D(0.05 mg L^-1或0.10 mg L^-1 KT和0.01 mg L^-1 2,4-D)促进下发育成胚。借助在培养基上垫滤纸产生干燥作用, 并间隔使用强透气效果的棉塞对培养三角瓶进行透气处理, 体细胞胚可成熟发育并产生根系发达的正常再生植株。应用此法, 4个实验材料在6~8个月内即可获得大量再生苗。     

The Influence of Dicamba on Somatic Embryogenesis and Frequency of Plant Regeneration from Cultured Immature Embryos of Wheat (Triticum aestivum L.)

An investigation was made to discover the influence of dicamba on the somatic embryogenesis of winter wheat cultivars-. Immature embryos of Triticum aestivum cv, ‘Sage’, ‘Caribo’ and ‘Kanzler’ were cultured, on modified N6-medium with the addition of 1 mg/13,6 dichlor-2-methoxy benzoe acid (dicamba). The young embryos were placed with the embryo axis on to the medium. Under this condition the scutella of the embryos at different stage of development produced compact calli and embryoids which regenerated plants with a high frequency (70 %) four to: six weeks later. The results suggest that dicamba could be of value in the induction of somatic embryogenesis.     

玉米自交系愈伤组织的诱导、RAPD分析及扫描电镜观察

以玉米不同自交系的幼胚为材料,用诱导培养基进行培养,以获得愈伤组织.结果发现所有自交系幼胚均可诱导出白色或黄白色的愈伤组织,但其再生能力差异显著,这主要取决于基因型和培养基种类.自交系7922、340幼胚的再生频率高达85.5%和78%.植株再生途径也有所不同,8902、Mo17、4112和846以器官发生途径为主,340、7922、921、853和     

棉属G染色体组野生棉种的体细胞胚胎发生与植株再生研究

通过培养基激素配比、碳源种类等培养条件的筛选，对2个G染色体组棉种（纳尔逊氏棉，Gossypium nelsonii Fryx.；澳洲棉，Gossypium australe F. Muell.）进行体细胞培养并获得了体细胞胚，其中纳尔逊氏棉获得了再生植株，澳洲棉获得了大量的胚状体。与D染色体组棉种克劳茨基棉（Gossypium klotzschianum Anderss）相比，G染色体组棉种再生时间长，且体细胞胚畸形严重、萌发困难，但通过培养条件的调控可以得到大量胚状体和少量再生植株。激素组合0.1 mg L^-1 KT+0.1 mg L^-1 2, 4-D诱导的愈伤组织较松软，分化潜力高；胚性愈伤组织的增殖使用0.2 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 IBA的激素组合；组合0.25 mg L^-1 IBA＋0.3 mg L^-1 KT有利于体细胞胚胎发生，而含激素组合MSB5+0.15 mg L^-1 KT+0.5 mg L^-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎的萌发和植株再生。此外，愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源，而在胚性愈伤组织的增殖及保存和胚状体的萌发过程中用麦芽糖作碳源的效果更佳。     

大豆丙二烯氧化物合酶基因(GmAOS)及其启动子的克隆与分析

利用RT-PCR、RACE和LA PCR相结合的方法,从大豆中克隆了GmAOS基因及其启动子序列(登录号：EU366252),GmAOS基因共1 789 bp碱基,等电点8.97,分子量58.3 kD,在3种不同抗性大豆材料中均有2个拷贝。生物信息学分析表明,GmAOS酶的N末端有典型叶绿体定位信号肽,基因序列上有多个丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸的磷酸化位点。该研究克隆到ATG上游472个碱基的GmAOS基因启动子部分序列,其含有赤霉素的响应元件(TAACAA),可诱导性抗性基因响应元件(W box),细菌和盐诱导的响应元件(GAAAAA),茉莉酸诱导的响应元件(G box)。GmAOS能强烈响应茉莉酸的诱导,且在黄皮小青豆(高抗斜纹夜蛾)中表达量高于徐疃大豆,两种材料抗虫性的差异可能是由GmAOS基因受诱导后的表达量差异引起的,即GmAOS基因与作物抗虫性相关,可做为培育高诱导抗性材料的候选基因。