普通小麦闭颖特性遗传分析及离体培养特性研究

为了给闭颖小麦的分子育种提供理论依据,进行了闭颖小麦闭颖授粉特性的遗传分析,同时对6个闭颖小麦系的花药、幼胚及成熟胚进行了离体培养特性的比较研究。结果表明,5组开、闭颖小麦杂交F1代个体全表现为开颖授粉,F2代个体开、闭颖分离,经卡平方适合性测验,开、闭颖株数均符合3∶1分离比例,表明小麦闭颖变异材料的闭颖授粉特性受一对隐性基因控制;不同闭颖小麦系离体愈伤组织诱导与再生特性有一定差异,供试的6个闭颖系中,133-1和133-8的离体培养特性优良,其中,133-1的成熟胚愈伤组织分化率最高,达到27.93%,133-8的幼胚分化率最高,达到40.70%,两材料的花药分化率也最好,都为4.48%,与对照材料小偃22处于同一水平;133-A的离体组织培养特性最差;3种外植体离体培养中,幼胚的培养再生效率最高,成熟胚次之,花药最差,供试材料的出愈率与分化率之间不具备明显的相关关系。     

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.     

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。     

蔗糖、激素及基因型对小麦花药培养的影响

为进一步提高小麦的花药培养效率，以6个普通小麦杂交组合的F1群体为材料，研究了小麦花药离体培养中不同蔗糖浓度和不同激素组合以及基因型对小麦花药培养特性的影响。结果表明，蔗糖浓度对小麦花药愈伤组织的诱导有显著影响，最适蔗糖浓度为100g／L；不同激素组合对小麦花药愈伤组织的再分化频率也有影响，3个基因型均以W14附加1.5mg／LKT＋0．5mg／L IAA激素组合的绿苗分化率最高（分别为59．09％、48％和57．14％），显著高于W14附加1.5mg／LKT及1.5mg／LKT＋0．1mg／L NAA的绿苗分化率。研究还表明，不同基因型小麦花药组织的脱分化特性和再分化特性不同；同一基因型小麦花药愈伤组织的诱导和再分化之间存在显著的正相关。     

小麦不同外植体离体培养及转化效率的比较研究

小麦基因枪法遗传转化中幼胚组织培养有很强的基因型依赖性．这在很大程度上限制了转基因小麦的广泛应用。为了建立克服基因型障碍的小麦高效再生系统．促进转基因小麦的规模化应用,对15个小麦基因型的幼穗、幼胚两种外植体的愈伤组织诱导率、绿苗分化率进行了比较研究。结果表明,各基因型愈伤组织诱导率在两种外植体之间无差异,但幼穗外植体产生的愈伤组织质量好于幼胚。15个基因型幼穗外植体的绿苗分化率均高于其相应的幼胚外植体绿苗分化率,表明幼穗是很好的外植体材料。对其中H6756和H311两个基因型不同外植体所形成的愈伤组织进行了基因枪转化,姑果表明,幼穗受体的基因转化效率明显高于其相应幼胚受体的基因转化效率。     

小麦幼穗离体培养一步再生全苗影响因素的初步研究

以京花１号、晋２１４８、西安８号、豫麦３５号、豫麦１８号、豫麦２５号和Ａｌｏｎｄｖａｓ７个不同麦品种的幼穗进行离体培养,培养基与培养环境共分４种组合：①ＭＳ＋ＫＴ１ｍｇ／Ｌ＋２,４－Ｄ０．５ｍｇ／Ｌ,照光１１ｈ／ｄ;②Ｎ６＋ＫＴ１ｍｇ／ＬＫ＋２,４－Ｄ０．５ｍｇ／Ｌ,照光１１ｈ／ｄ;③ＭＳ＋ＫＴ０．２ｍｇ／Ｌ＋２,４－Ｄ２ｍｇ／Ｌ,照光１１ｈ／ｄ;④ＭＳ＋ＫＴ１ｍｇ／Ｌ＋２,４－Ｄ０．５ｍｇ／Ｌ,     

小麦幼胚愈伤组织分化和继代分化特性的影响因素

为建立稳定、高效的小麦幼胚愈伤组织继代分化体系,以4个小麦品种为材料,对影响普通小麦幼胚愈伤组织分化和继代分化特性的因素进行了研究。结果表明,碳源、有机添加物、诱导和继代间隔时间及基因型对小麦幼胚愈伤组织的分化和继代分化特性有显著影响。1.5%蔗糖和1.5%麦芽糖配合使用,小麦幼胚愈伤组织分化和继代分化效率显著高于3%蔗糖和3%麦芽糖单独使用的分化效率;4种有机添加物对小麦幼胚愈伤组织分化和继代分化特性均有正向增加效应,其中,诱导培养基中分别添加500mg·L-1酸水解酪蛋白、250mg·L-1 L-谷氨酰胺和250mg·L-1 L-天门冬酰胺的正向效应显著,愈伤组织分化率分别比对照提高17.5%、15.2%和14.2%,继代3次后的愈伤组织分化率比对照显著提高了93.9%、73.6%和52.8%;诱导分化和继代诱导分化的时间是小麦幼胚愈伤组织分化和继代分化特性重要的影响因素之一,诱导15d和继代间隔15d的愈伤组织分化和继代分化率显著高于20d和25d,且随诱导和继代间隔时间的延长,愈伤组织分化率迅速下降;供试4种基因型材料的愈伤组织分化和继代分化特性有显著差异,供试品种千斤早和小偃22愈伤组织分化特性较好,扬麦12和扬麦18继代愈伤分化特性较好,愈伤组织分化和继代分化特性的表现无相关性。     

小麦幼胚培养基因型的筛选

为了筛选出小麦幼胚培养和转基因受体材料的优良基因型，以19个小麦品种的幼胚为材料，采用多种诱导和分化培养基进行组织培养，井于分化前对部分愈伤组织进行了冷冻、干燥和置于分化培养基上暗培养等物理处理，研究了基因型、培养基及二者的互作效应等因素对愈伤组织的诱导、分化和植株再生的影响。结果表明，不同基因型间差异显著。其中89(117)在组织培养时反应良好，幼胚愈伤组织的绿原基分化率和出苗率分别为83．3％和32．2％，显著高于19个品种的平均值72．5％和19．6％，立该品种幼胚的出愈率和再生苗生根率也很高，可作为幼胚培养和转基因受体材料的优良基因型；同时，基因型与分化培养基问存在显著的互作效应，如：89(117)、豫麦66和豫麦18—64的出苗率在培养基I、G和E上分别高达61．3％、52．8％和43．6％，而在培养基D、F和C上则只有13．3％、7．4％和21．4％。因此，在筛选优良基因型时应同时筛选出适合于该基因型的培养基。本试验中适于品种89(117)的培养基为：诱导培养基Ⅳ(激素组合为：2，4—D2mg/L ABA0．5mg/L)、继代培养基①(激素组合为：2，4—D 1mg/L ABA0．5mg／L KT lmg／L)和分化培养基A、B、G或I。研究结果还表明，光照分化培养前的干燥和冷冻处理对愈伤组织快速分化出苗有很大的促进作用。     

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。     

切割处理和2,4-D对多棱裸大麦离体成熟胚出愈率的影响

为了筛选适宜成熟胚离体培养的多棱裸大麦材料,并建立其成熟胚愈伤组织的高效诱导培养技术体系,采用3次重复的L25(56)正交设计,探究成熟胚基因型、切割处理、外源生长素(2,4-D)、萘乙酸(NAA)、6-苄基嘌呤(6-BA)和矮壮素(CCC)对多棱裸大麦成熟胚出愈率的影响。结果表明,成熟胚基因型、不同浓度的2,4-D和切割处理均可影响多棱裸大麦成熟胚出愈率,且成熟胚基因型、2,4-D和切割处理间具有一定的组合效应;但不同浓度的NAA、6-BA和CCC对多棱裸大麦成熟胚出愈率没有显著影响。添加0.5~2.0mg·L-1的2,4-D可有效提高多棱裸大麦成熟胚出愈率,但诱导不同基因型的成熟胚愈伤组织所需2,4-D浓度不同。横向切割部分胚芽、横向切割部分胚根-胚芽和纵向切割部分胚均可提高多棱裸大麦成熟胚的出愈率,但横向切割部分胚根对成熟胚的出愈率没有明显影响。在25个处理中,处理Ⅱ、XX和XXV中成熟胚的出愈率分别达到了72.00%±1.91%、70.67%±2.66%、70.00%±1.25%,3个处理的大麦品种ZJ49、D4和ZJ46可用作多棱裸大麦成熟胚培养的候选材料。在25℃、光照16h、光强1 200lx条件下,以添加40g·L-1蔗糖和0.5mg·L-12,4-D的MS培养基培养纵向部分切割的ZJ49成熟胚、添加40g·L-1蔗糖和2.00mg·L-12,4-D的MS培养基培养横切部分胚芽的D4成熟胚或横切部分胚根-胚芽的ZJ46成熟胚,可高效诱导成熟胚愈伤组织。     

不同小麦成熟胚对愈伤组织形成及萌发的影响

为了解决小麦成熟胚离体培养过程中脱分化较为困难的问题,对2001-2003年不同时期收获及不同保存条件下的小麦品种川农17、川农12号成熟胚分别在六种诱导培养基中进行离体培养,结果表明,2002年成熟胚形成愈伤组织的能力和萌发能力高于2001年的成熟胚;2003年4月27日与5月13日收获的两批成熟胚(包括在室温26 2℃和低温4℃下存放)在形成愈伤组织及愈伤组织的分化能力方面没有显著差异,但2003年5月13日收获的成熟胚在诱导培养基中直接萌发成苗的能力更强。4℃存放虽然促进早期(4月27日)收获的成熟胚在诱导培养基中直接萌发成苗,但对各时期收获的成熟胚形成愈伤组织的能力没有影响;高浓度2,4-D(6 mg／L和8 mg／L)抑制胚萌发,但KT(0.5 mg／L)可以促进胚萌发。     

玉米幼胚离体培养体系的建立

以78599、A189和糯杂3号的幼胚为外植体进行幼胚培养,研究最佳培养基配方及培养程序。结果表明:用改良的玉培培养基 2mg/L2,4-D 0.2mg/LKT 5mmol CaCl2 600mg/L脯氨酸 500mg/L水解酪蛋白 7g/L琼脂 30g/L糖进行诱导培养,3种基因型中78599最易诱导出愈伤组织。在其它条件不变的情形下,2,4-D浓度降到1mg/L,胚性愈伤组织呈颗粒状分散且颗粒细小,呈黄绿色。此种胚性愈伤组织接种在加KT或加BA的分化培养基中,以加KT的绿苗数多。     

小麦花药愈伤组织诱导率的基因型差异和配合力分析

为探究小麦花药愈伤组织诱导率(callus induction rate,CIR)的遗传规律,筛选小麦花药CIR配合力和遗传力表现优良的亲本,采用完全双列杂交方法对部分皖北栽培小麦花药CIR进行一般配合力效应、特殊配合力效应分析,并估算其遗传参数。结果表明,小麦花药CIR基因型间差异显著,新麦208、烟农19、煤生0308具有较高的CIR;小麦花药CIR的遗传差异既包括加性效应,也包括显性效应,但以加性效应为主;一般配合力和特殊配合力方差均达极显著水平,新麦208一般配合力高,其相对效应值为7.24,其配制的杂交组合特殊配合力也普遍具有正效应,是开展小麦花药培养的理想桥梁亲本;小麦花药CIR具有较高的遗传力,其广义遗传力和狭义遗传力分别为94.90%和76.02%。因此,可以通过大规模筛选一般配合力效应高的亲本材料来提高小麦花培育种的效率。