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。     

农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素

为了研究农杆菌介导的小麦成熟胚转化的影响因素,以6个小麦品种成熟胚为外植体进行离体培养,以EHA105和LBA4404农杆菌为供体(含有pCAMBIA1305双元载体)材料,研究了诱导培养基、分化培养基、农杆菌菌株、愈伤组织诱导培养时间、农杆菌菌液浓度和侵染时间对小麦成熟胚愈伤组织诱导、分化、再生的影响。结果表明:(1)以小麦品种小偃22的成熟胚为材料,获得最佳的诱导培养基方案(MS+2mg.L-1 2,4-D+0.5mg.L-1 KT+500mg.L-1水解酪蛋白+150mg.L-1天门冬酰胺)和分化培养基方案(MS+2mg.L-1 ZT+0.5mg.L-1 KT);(2)6个小麦品种中,洛阳8176和张掖春小麦具有较强的再生能力,筛选培养后较多的愈伤组织分化出小绿点;(3)洛阳8716和张掖春小麦的成熟胚,经愈伤组织诱导培养6-7d,农杆菌侵染后愈伤组织再生能力强;(4)农杆菌侵染后愈伤组织的再生能力与农杆菌菌株的关系不明显,而与小麦品种基因型、侵染时间和菌液浓度有较明显的关系;(5)以小麦洛阳8716和张掖春小麦成熟胚愈伤组织为受体,黑暗条件下诱导培养6-7d,在24±1℃黑暗条件下共培养3d和500mg.L-1羧苄青霉素(Cb)除菌及10mg.L-1潮霉素筛选处理后,共得到分化植株23株,其中以洛阳8716为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为11株和4株,植株分化率分别为3.57%和1.31%;以张掖春小麦为受体材料,由农杆菌LBA4404和EHA105转化得到的植株分别为5株和3株,植株分化率分别为1.57%和1.14%。     

不同遗传背景小麦成熟胚再生体系的初步研究

为了进一步探索小麦成熟胚再生体系的各种影响因素,选取5个不同遗传背景的小麦品种（绵阳19、西农928、洛阳8716、陕354、紫麦）,以成熟胚为外植体,对其再生条件进行了研究。结果表明,不同基因型的小麦成熟胚愈伤诱导率差异不大,均在87%以上。同一品种在不同的2,4D浓度下愈伤诱导率稍有差异,其最适2,4D浓度为4 mg·L-1。不同的激素配比对小麦成熟胚愈伤组织再生成苗有一定的影响。分化培养基中2,4D/KT(mg·L-1) 为0.5/1.5时,各基因型小麦再生率为绵阳19：16.67%;西农928: 27.69%;洛阳8716: 11.25%;陕354: 6.3%;紫麦:41.67%。2,4D/KT(mg·L-1) 为0.5/1.0时,西农928的再生率最高,为31.25%。2,4D/KT(mg·L-1)为0.2/1.0时,紫麦的再生率最高,为45.45%。     

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。     

小麦幼胚再生培养体系优化及优良转化受体基因型的筛选

为建立适于优良小麦品种遗传转化的高效组织培养体系,以20个优良小麦推广品种为材料,对以幼胚为外植体的愈伤诱导、分化和生根壮苗培养基进行筛选.结果表明,添加500 mg/L水解酪蛋白、100 mg/L脯氨酸、100 mg/L谷氨酰胺,并以40 g/L麦芽糖为碳源的MXD2培养基的出愈率最高,愈伤质量最好.以大量元素减半的1/2 MX为基本分化培养基,添加1 mg/L ZT和0.5 mg/L IAA对愈伤组织诱导分化的效果最好,分化率最高达到83.0%.以1/2 MX培养基中添加0.5 mg/L IAA和0.5 mg/L MET的生根效果最好,且移栽成活率高.不同基因型的组织培养特性差异显著,筛选到扬麦158、南农9918、济麦20、宁麦9号等8个基因型可作为优良的转基因受体材料,并初步建立起适合于它们的植株再生体系.     

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.     

小麦成熟胚再生体系优化及优良受体基因型筛选

为了筛选出高再生能力的基因型,对成熟胚接种前处理、取胚方式和诱导培养基成分进行了优化,并利用优化的再生体系对196个黄淮麦区的小麦品种(系)进行了筛选。结果表明,接种前4℃浸种15h结合切割取胚是成熟胚的最佳诱导前预处理组合,Mg诱导培养基更利于成熟胚植株再生。筛选出分化率高于21.29%的优良基因型10个,其中小麦品种郑麦366及小麦新品系D白C23、Z50和56-10-7的分化率(分别为31.58%、36.78%、34.72%和29.38%)显著高于对照品种Bobwhite(23.98%),而洛阳8716、陕农N82(2)、阎麦8911、西农928、宁春23和临远207的分化率与Bobwhite无显著差异。所获得的高再生能力的小麦品种(系)可用于下一步的小麦成熟胚遗传转化研究。     

小麦成熟胚高效再生基因型筛选及愈伤组织生理特性评价

为了提高小麦组织培养效率,筛选可用于遗传转化的小麦高效再生基因型,通过比较56个小麦品种(系)成熟胚组织培养的出愈率、胚性愈伤率、褐化率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率,对其组培能力进行了鉴定,并研究了成熟胚愈伤组织形成过程中部分生理性状的变化情况。结果表明,筛选出了XNCW2、鲁麦14、宝丰228、XNCW4、徐州856、陕150、XNSQ42、XNSQ29、XNSQ04和新麦11共10个具有高频再生能力的小麦品种(系),实际成苗率均在20%以上,单位数量成熟胚的理论成苗率在5%以上。不同基因型小麦成熟胚的出愈率、胚性愈伤率、分化率、实际成苗率和单位数量成熟胚的理论成苗率的变异系数分别为14.94%、73.95%、84.89%、109.47%和156.54%,说明组织培养从脱分化到成苗的过程中对小麦基因型的依赖性逐渐增强。愈伤组织的SOD活性与胚性愈伤率和成苗率显著正相关,表明SOD活性较强的愈伤组织再生能力较强;可溶性蛋白含量与褐化率极显著正相关,表明可溶性蛋白含量更高的愈伤组织再生能力较弱。     

三个高花药培养力小麦材料培养力性状的配合力分析

为了给小麦花培育种提供参考,以3个高花药培养力的小麦材料为母本、4个农艺性状较好的小麦品种为父本,按不完全双列杂交方法配制了12个组合,对12个组合F1的愈伤组织诱导率、绿苗分化率和绿苗产率3个性状进行了检测,并进行了亲本及组合的一般配合力和特殊配合力效应分析。结果表明,3个高花药培养力小麦材料的愈伤组织诱导率、绿苗分化率和绿苗产率3个性状一般配合力效应的表现不尽相同。3个高培养力小麦材料中H6123和H60148的绿苗产率一般配合力表现正效应,其中H6123绿苗产率的一般配合力相对效应值最高,达到18.61,是一个优良的花培亲本。12个组合中有7个组合的绿苗产率特殊配合力表现正效应,且其中的5个组合中都含有1个绿苗产率一般配合力相对效应值较高的亲本,说明高配合力的亲本材料在组合配制中具有重要的作用。     

小麦不同转基因受体材料的植株再生培养研究

为了确定适宜的小麦转基因受体材料,通过不同取材和预处理,发现小麦幼胚作为基因枪转化的受体材料,其愈伤组织形成与芽分化能力优于幼穗。幼胚在枪击前的预培养时间对愈伤组织抗轰击损伤和恢复生长能力都有明显影响,预培养2周的幼胚愈伤组织作为受体的再生率较高。在轰击前6h到轰击后18h用0.4mol·L-1甘露醇处理,能增加分化率。小麦基因型不同,基因转化与植株再生的效果也有明显差别,本研究中豫麦18-64是较理想的受体基因型。     

铜在水稻愈伤组织培养再生植株中的促进作用

 在培养基中添加各常用微量元素的实验结果表明,只有铜元素具有明显的促进水稻愈伤组织植株再生的作用。铜元素不仅能提高再生植株频率和数量,还能提高再生植株的重量,其作用浓度的范围相当宽广。采用添加5 μmol/L铜元素的方法调查另外15个品种的培养效果,发现其中有8个对铜元素的正向反应达到了统计学上的显著水平。据此认为,提高培养基中铜元素浓度是一种增强水稻愈伤组织植株再生的简单和有效的方法。     

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。     

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO3-、NH4 吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据，采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种（秦麦11、扬麦9号、扬9817）苗期根系NO3^-、NH4^＋吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4^＋对根系NO3^-吸收的影响。结果表明，3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3^-和NH4^＋吸收的最大速率（Vmax）和亲和力（1／Km）有显著差异，表现趋势均为：秦麦11＞扬麦9号＞扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3^-、NH4^＋的吸收显示出了较为明显的优势，而且对NH4^＋的吸收动力学参数均大于对NO3^-吸收的参数。NH4^＋的存在明显抑制了根系对NO3^-的吸收，主要表现为对NO3^-吸收速率（Vmax）的影响．而不是对亲和力值（1／Km）的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据，同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。     

不同基因型菜心游离小孢子培养和植株再生

以11个不同基因型的菜心栽培品种为试材,研究不同培养条件对菜心游离小孢子胚诱导和植株再生的影响。结果有7个基因型材料获得小孢子胚,从不同基因型诱导形成胚的频率存在显著差异,表明基因型是影响菜心小孢子胚发生的主要因素;第1天热激培养时用170 g/L高浓度蔗糖培养之后转换成含130 g/L蔗糖培养基能显著提高小孢子胚诱导率;0.05 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA能促进菜心小孢子诱导成胚;添加0.4 mg/L GA3可显著提高菜心小孢子胚芽诱导率和平均每胚出芽数。7个基因型材料均诱导出再生植株,植株诱导率为100%。