陆地棉原生质体培养与植株再生技术研究

 分离培养陆地棉品种ZDM-3（Gossypium hirsutum L cv ZDM-3）胚性细胞悬浮系的原生质体,通过体细胞胚胎发生成功获得再生植株。试验结果表明,植物生长调节剂组合和碳源对原生质体培养具有重要的影响,添加2,4-D + KT + 1.5%（W/V）葡萄糖+ 1.5%（W/V）麦芽糖的KM8P培养基对于陆地棉原生质体培养的效果较好。激素组合0.46 μmol·L^-1 KT + 0.45 μmol·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0.93 μmol·L^-1 KT + 2.46 μmol·L^-1 IBA的激素组合;1.2 μmol·L^-1 IBA + 1.39 μmol·L^-1 KT有利于体细胞胚胎发生,而MSB-5 + 0.67 μmol·L^-1 KT+2.69 μmol·L^-1 NAA的培养基适合体细胞胚胎萌发和植株再生。此外,愈伤组织诱导宜用葡萄糖作为碳源,而胚性愈伤组织增殖、保存和胚状体的萌发过程宜使用麦芽糖作碳源。     

外源激素对棉花前期生长发育的影响

 以鲁棉28为材料,在大田条件下设置吲哚乙酸（IAA）5 mg·L^-1、10 mg·L^-1,6-苄基腺嘌呤（6-BA）50 mg·L^-1、100 mg·L^-1,赤霉素（GA）20 mg·L^-1、50 mg·L^-1 6个不同浓度水溶液处理,以清水为对照,在苗期至蕾期叶面喷施3次,研究外源激素对棉花前期生长与发育的影响。结果表明,外源激素处理后,棉花主茎纵向生长速度缓于对照,茎粗大于对照。50 mg·L^-1 GA处理的棉株出叶速度、单株叶面积高于对照。6个处理的棉株主茎功能叶叶绿素SPAD值均高于对照。不同浓度IAA、GA处理均促进棉花现蕾,其中20 mg·L^-1 GA处理棉花单株现蕾数多于对照。本试验条件下,苗期叶面喷施IAA 和GA能协调棉花营养与生殖生长,促进蕾的发育,GA处理效果优于IAA处理,其中20 mg·L^-1GA效果最佳,6-BA处理未能促进棉花现蕾。     

植物生长调节剂对水稻分蘖芽生长和内源激素变化的调控效应

以扬稻6号和南粳44为材料,研究了外源ABA、GA₃和NAA对水稻分蘖芽生长的影响及其与内源激素的关系。结果表明,外源GA₃和NAA可以完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA只是减缓了分蘖芽的生长速率而没有完全抑制其生长。外源GA₃和NAA均提高了分蘖节和分蘖芽中ABA含量,抑制了分蘖节和分蘖芽中Z+ZR含量的提高,而且外源GA₃还提高了分蘖节中IAA含量,另外,IAA和Z+ZR含量的变化早于ABA含量的变化。分析试验结果表明IAA、ABA和Z+ZR三种内源激素与水稻分蘖芽生长密切相关,IAA和Z+ZR是生长的主要调控因素,而ABA不是,外界因素对分蘖芽生长的调控主要通过调控这3种激素实现。     

外源IAA、GA3和ABA影响不同穗型小麦分蘖发生的机制

以山农15和山农8355为材料,研究外源生长素(IAA)、赤霉素(GA₃)、脱落酸(ABA)对小麦分蘖发生的影响及其作用方式。结果显示,外源IAA和GA₃可抑制分蘖的发生,而外源ABA则仅减缓了分蘖发生速率。进一步分析外源激素对分蘖芽生长动态及分蘖节中内源激素变化的影响,发现外源IAA和GA₃完全抑制分蘖芽的生长,而外源ABA明显减缓了分蘖芽的生长速率。外源IAA提高分蘖节中IAA含量和IAA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源GA₃提高分蘖节中IAA含量、IAA/ZT比和ABA/ZT比,抑制ZT含量的提高;外源ABA提高分蘖节中ABA/ZT比,减缓了ZT含量的升高速率。相关性分析显示,分蘖芽的生长与ZT呈显著正相关,与IAA、IAA/ZT比和ABA/ZT比呈显著负相关,与GA₃和ABA呈不显著的负相关。试验结果表明,IAA和ZT在小麦分蘖发生过程中起关键作用,外源激素主要通过影响内源IAA、ZT含量以及IAA/ZT比和ABA/ZT比来影响分蘖芽的生长,进而调控小麦分蘖的发生。     

棉花叶片蛋白质组双向电泳技术的优化

 以棉花叶片为材料,针对试材中含有大量色素、酚、醌等干扰物质的问题,从蛋白提取方法、裂解液成分、上样量等方面对棉花叶片蛋白质组双向电泳技术进行优化。结果表明：采用改良的TCA/丙酮法提取棉花叶片总蛋白,含有7 mol·L^-1尿素、2 mol·L^-1硫脲、4% CHAPS、80 mmol·L^-1 DTT、1 mmol·L^-1 PMSF、0.3%载体两性电解质的裂解缓冲液,上样量为600 μg,采用pH 4～7、24 cm的IPG胶条进行双向电泳时,2-DE图谱的蛋白点分布均匀、清晰且重复性好。本体系为开展棉花蛋白质组学研究奠定了技术基础。     

两个不同彩色棉纤维品质性状形成特点及生长调节剂调节作用

选择天然棕色棉品种湘彩棉2号和绿色棉品种皖棉39,研究其纤维品质性状形成特点及激素调节作用。结果表明与常规白色陆地棉苏棉9号(对照)相比,2个彩色棉品种的纤维长度均较低,尤其皖棉39显著低于对照,主要是花后10~30 d伸长速率明显下降。两个不同彩色棉品种的纤维比强度、马克隆值和成熟度值均显著低于对照,且主要与各个品质指标形成关键期的增长率较慢有关。两个彩色棉品种10 DPA (days post anthesis)和20 DPA纤维中IAA含量,30 DPA和40 DPA ABA含量均显著低于各自对照。应用20 mg L^-1 GA₃处理棉铃后,湘彩棉2号、皖棉39 20 DPA纤维中IAA含量分别比各自对照提高51.07%、64.33%;吐絮时纤维长度分别比各自对照增加8.13%、13.96%;应用20 mg L^-1 ABA处理棉铃,40 DPA纤维中ABA含量分别比各自对照提高38.96%、24.40%,纤维比强度、马克隆值和成熟度也显著增加,其中又以皖棉39增加幅度较大。说明天然彩色棉纤维内源激素IAA和ABA含量不足影响纤维品质性状的形成,而通过植物生长调节剂应用可调节内源激素含量,改善纤维品质,且调节效应因植物生长调节剂和品种不同而异。     

冠菌素对棉花幼苗盐害的缓解效应

 以转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)中棉所45为材料,通过水培试验研究了冠菌素对盐胁迫下棉花萌发出苗和幼苗生长的影响。结果表明,盐胁迫严重抑制棉花种子萌发和幼苗生长,且对地上部的抑制程度大于对根系的抑制。盐胁迫对棉花萌发出苗和幼苗生长的抑制程度能被0.01 μmol·L^-1 的冠菌素缓解。苗期盐胁迫21 d内,冠菌素处理的棉花根、茎和叶的生物积累量较未施加冠菌素的盐处理增加1倍;活体组织化学原位检测结果显示,低浓度冠菌素处理降低盐胁迫诱导的主根H₂O₂含量。上述研究结果说明低浓度的冠菌素能提高棉花萌发出苗和苗期的耐盐性。     

cpt1基因与水稻根负向光性的关系

为了研究cpt1基因与水稻根负向光性运动的关系,探讨IAA横向运输与水稻根负向光性运动的关系。检测了外源试剂CaCl₂、EDTA以及IAA对水稻根的负向光性运动的效应,并采用RT-PCR的方法验证了不同外源试剂对cpt1基因表达的影响。结果表明,水稻根经光照24 h后,与对照相比,1 mg L^-1的CaCl₂和0.001 mg L^-1的IAA能明显促进水稻根负向光性的弯曲生长,1 mg L^-1的EDTA(CaCl₂的抑制剂)明显抑制水根负向光性的弯曲生长;cpt1基因的表达受上述外源试剂诱导,并表现与水稻根的负向光性生长呈明显的正相关性,推测IAA的横向运输及其运输载体CPT1蛋白对水稻根的负向光性运动具重要作用。     

大田棉花真叶叶柄组织培养特性研究

 利用已建立的叶柄组织培养体系,对大田棉株不同发育时期、不同部位的叶柄进行组织培养研究。叶柄和无菌苗下胚轴愈伤组织诱导培养基为MSB+IAA 0.1 mg·L^-1+KT 0.1  mg·L^-1+2,4-D 0.1 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 5.8);叶柄愈伤组织分化培养基为MSB+IAA 0.05 mg·L^-1+KT 0.05 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 6.5);无菌苗愈伤组织分化培养基为MSB+IAA 0.02 mg·L^-1+KT 0.04 mg·L^-1+Glucose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1(pH 6.5)。研究发现棉花主茎叶叶柄、果枝叶叶柄、营养枝叶叶柄在愈伤组织生长速度方面有一定差异,在愈伤组织诱导和分化方面,除严重衰老叶片的叶柄外,其它部位差异不显著。不同来源的胚性愈伤组织在MSB+6-BA 0.05 mg·L^-1+KT 0.02 mg·L^-1+Sucrose 30 g·L^-1+Gel 2 g·L^-1（pH 6.5）培养基上,均能得到胚状体,并获得再生植株。可见棉花叶柄是优良的组织培养外植体。     

绿色棉胚珠离体培养体系优化及光照对纤维生长发育的影响

在优化绿色棉离体培养体系的基础上,以绿色棉品种绿絮棉1号、白色棉品种泗棉三号(对照)为材料,比较了光培养和暗培养对鲜胚珠质量、纤维长度、纤维素含量等生理生化指标影响,来探讨光照对绿色棉纤维生长发育的影响。结果表明:花后2 d的绿色棉胚珠较适宜离体培养,其适宜的消毒方式为75%的乙醇10min+0.1%升汞10min;离体培养的适宜激素及其浓度为GA31.0μmol·L-1+IAA 5.0μmol·L-1+ZR 2.5μmol·L-1,3种激素对胚珠鲜质量和纤维伸长影响大小的顺序为ZRIAAGA3。光培养能够抑制纤维的伸长、β-1,3-葡聚糖酶活性和培养前期的纤维蔗糖合成酶活性;但能够促进胚珠的生长、纤维素的合成、纤维PAL活性和培养后期的纤维蔗糖合成酶活性,提高黄酮含量。可见,光照能够对绿色棉纤维生长发育产生一定的影响。     

IAA和GA3对棉花短纤维突变体纤维长度的离体诱导作用

以棉花等基因系超短纤维突变体(Ligon Li1)及其野生型(Ligon li1)为材料,用胚珠离体培养方法,研究IAA（生长素）和GA3（赤霉酸）与纤维细胞伸长的关系。研究表明:（1）在含单激素IAA或GA3培养基内,离体诱导突变体胚珠产生的纤维长度分别约为1.86 mm和2.1 mm,比在对照（不含激素）培养基内的纤维长度分别增长86%和110%,说     

外源生育酚对棉花(Gossypium spp)纤维分化发育的影响

为探究生育酚的非抗氧化功能及其在棉纤维分化发育中的作用,本研究以陆地棉标准系TM-1的胚珠为材料,在BT培养基中加入不同种类和浓度的生育酚,通过胚珠离体培养诱导棉纤维分化发育,同时使用电子显微成像技术,研究外源生育酚对棉纤维分化发育的影响。胚珠离体培养和电镜扫描试验结果表明:胚珠经离体培养3 d后,4种外源生育酚对纤维细胞分化和发育均有促进作用;α-生育酚能显著地促进胚珠表皮纤维突起数量的增加,而γ-生育酚则促进纤维细胞的伸长;胚珠在离体培养条件下,浓度为1.0μmol/L的α-和γ-生育酚对棉纤维的分化发育的促进作用最为显著。本研究将为丰富生育酚的非抗氧化功能和验证生育酚在纤维的分化发育阶段所起的作用提供了理论依据。     

棉纤维发育突变体胚珠全蛋白及种子水溶性蛋白SDS凝胶电泳分析

 利用饱和酚法提取了棉纤维发育突变体胚珠的全蛋白以及种子水溶性蛋白,比较分析了不同发育时期棉花胚珠蛋白含量的变化。通过对野生型和纤维突变体全蛋白的SDS凝胶电泳图谱的比较分析,在二倍体棉种的突变体及其野生型间找到了三条可能与表皮细胞分化相关的差异蛋白条带,在种子水溶性蛋白中则发现了五条差异条带,为进一步研究与棉纤维分化相关的分子机制提供了参考。     

棉花GhHMGR基因在胚珠生长发育过程中的功能

采用植物基因工程技术, 选用CaMV35S组成型启动子驱动棉花3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A还原酶基因GhHMGR在棉花中表达, 检测10 DPA(days post anthesis)棉花胚珠内HMGR (3-hydroxy-3- methylglutaryl coenzyme A reductase)酶及可溶性糖、脂质及蛋白质含量, 同时进行了胚珠离体培养。结果显示, GhHMGR在棉花光照部位(叶柄和铃壳)表达量相对较高, 非光照部位(根及胚珠)表达量低;超量表达GhHMGR可部分恢复拟南芥hmgr突变体性状;相较野生型, 超量表达株系10 DPA胚珠的HMGR含量升高, 反义株系则降低;且超量表达株系总脂质及蛋白含量升高, 可溶性总糖含量降低, 反义株系则出现相反结果;HMGR竞争性抑制剂洛伐他汀处理会导致胚珠发育畸形。以上结果表明, GhHMGR基因在棉花胚珠生长发育过程中扮演着重要的角色。     

影响棉花幼胚(珠)离体培养及植株建成的因素分析

幼胚(珠)离体培养是棉花远缘杂交胚挽救的重要手段,也是研究棉花胚胎发育和纤维发育机理的基础技术。自1935年以来,棉花离体幼胚(珠)培养取得了一定的进展,但目前形成的幼胚培养技术较为复杂,需要在不同胚胎发育阶段变换使用不同的培养基,才能实现幼胚发育成熟和植株形态建成。常用培养基为BT和MS培养基,幼胚的基因型、多种激素(IAA,KT,GA)、碳源和氮源及不同的NO3-/NH4 比例等诸多因素均对培养效果有着重要影响。     

内源及外源植物激素对陆地棉无絮突变体胚珠纤维初始发育诱导效应的研究(英文)

采用陆地棉徐州１４２无絮突变体（ＦＬ）与其正常品种（ＷＴ）比较,研究了外源激素对离体胚珠纤维的诱导作用以及纤维初始发育过程中胚珠内源激素（ＩＡＡ,ＧＡ,ＡＢＡ和ｉＰＡ）含量的变化。结果表明,ＧＡ能够诱导离体的正常和突变体未受精和受精胚珠产生出纤维,开花前２ｄ～３ｄ的胚珠培养到天然开花日之后纤维方才突起。开花当天内源ＩＡＡ含量的急剧上升可能是胚珠表皮细胞迅速伸长的一个重要原因。开花前４ｄ到开花后４ｄ突变体胚珠内高水平的ｉＰＡ阻碍其纤维发生。     

外源松柏醛和芥子醛影响棉纤维苯丙烷代谢途径基因表达及生长

利用棉花胚珠离体培养和半定量RT-PCR及数字化图像处理技术,通过体外饲喂不同浓度苯丙烷代谢途径中间代谢物松柏醛(CA)和芥子醛(SA)来研究在棉花纤维发育过程中苯丙烷代谢关键中间产物对棉花纤维发育的影响.结果表明,在离体培养棉纤维中,不同浓度(100μmol· L-1、200 μmol· L-1)外源松柏醛(CA)和芥子醛(SA)不但诱导了以CA和SA为底物的基因产物表达量增加,也诱导了苯丙烷代谢途径上游基因产物的表达量增加,且高浓度(200 μmol·L-1)诱导的表达量高于低浓度(100 mol· L-1),芥子醛高于松柏醛;对GhExpansin1的表达和纤维生长均有抑制作用,且高浓度(200 μmol· L-1)抑制作用更加明显,芥子醛抑制作用大于松柏醛.     

植物生长调节剂对彩色棉胚珠离体培养纤维发育的影响

天然彩色棉是理想的绿色、环保、健康纺织原料。本研究以棕1-61、RT白絮、绿棉CC28为材料,采取不同浓度的植物生长调节剂处理胚珠,在离体培养30 d后观察纤维显色状况,测量纤维长度并称取胚珠鲜重、纤维干重和胚珠干重。采用新复极差法进行多重比较。结果表明,水杨羟基肟酸和氟啶酮处理下,棕色棉和绿色棉纤维颜色均变淡,且浓度越高颜色越浅;添加低浓度尿素、氯霉素和芸薹素唑可以使棕色棉显色明显,但对绿色棉纤维色泽显现影响不大;添加氯化钴后,棕色棉纤维色泽变淡,而对绿色棉纤维色泽影响不大;另外氯化钴还抑制愈伤组织的生成;添加苯丙氨酸解氨酶抑制剂或4CL抑制剂后棕色棉和绿色棉纤维颜色变浅,浓度越高,颜色越淡;水杨羟基肟酸、芸薹素唑、氟啶酮、氯化钴、苯丙氨酸解氨酶抑制剂或4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)抑制剂的添加均导致纤维长度、胚珠鲜重、纤维干重和胚珠干重等降低。本文筛选出参与调控彩色棉纤维发育和色素合成的植物生长调节剂,为彩色棉纤维色泽改良提供一定的理论基础。