GFP基因在苜蓿转化组织中的荧光表达量分析

利用农杆菌介导法将溶菌酶(Lyz)与绿色荧光蛋白(GFP)基因转入"甘农3号"紫花苜蓿(Medicago sativa)中,获得含有双元基因的紫花苜蓿转基因植株。在荧光显微镜下对不同处理、不同培养时期的苜蓿转化愈伤组织及再生转化植株进行荧光检测和荧光表达量的对比分析。结果表明:经预培养的转化愈伤组织中的荧光表达量明显高于未经预培养的转化子;3 d为共培养的最佳时间;侵染时经过摇床上摇动的负压处理,荧光表达量高于静止状态;共培养3 d后的转化荧光表达量达最强,随培养时间延长,表达量少量减少,但能够稳定表达。     

紫花苜蓿胚性愈伤组织诱导与增殖的研究

为在不同栽培苜蓿(Medicago sativa)品种上，建立稳定、快速且高效的组织培养体系，本试验以品种'游客’、'Paola’和'Sardi7’为研究材料，探究了苜蓿外植体、激素配比及金属离子(Cu²⁺、Ag⁺)，对其胚性愈伤组织的诱导效果。结果表明：下胚轴为诱导愈伤组织的最佳外植体；MS+1 mg·L^-12,4-D+0.2 mg·L^-1 KT为培养基时'游客’和'Paola’胚性愈伤诱导率分别为24.7%，16.7%；MS+2 mg·L^-12,4-D+0.2 mg·L^-1 KT为培养基时'Sardi7’胚性愈伤诱导效果最佳为27.3%；1 μmol·L^-1 和5 μmol·L^-1 Cu²⁺均能显著促进'Sardi7’'游客’和'Paola’愈伤组织的诱导；5 μmol·L^-1 Ag⁺显著诱导'游客’和'Paola’形成胚性愈伤组织，诱导率分别提高25.3%,46.7%(P<0.05)。本研究探索了诱导苜蓿愈伤组织的最佳外植体及其培养条件、金属离子促进不同苜蓿品种再生的作用，为突破同源四倍体栽培苜蓿品种基因型上的限制、提高胚性愈伤组织出愈率提供了思路。     

农杆菌介导普那菊苣遗传转化体系的建立

以普那菊苣(Cichorium intybus L.cv.Puna)叶片为试验材料,接种于含不同激素浓度配比的MS培养基上进行愈伤组织、芽分化以及根再生的诱导,分析了不同激素浓度及其配比对愈伤组织诱导和芽分化以及根再生效果的影响。以已经建立的再生体系为基础,以农杆菌菌株LBA4404(含质粒pBin438-TaNHX2)侵染转化普那菊苣,探索普那菊苣高效遗传转化体系。结果表明:对外植体适宜的预培养时间为2～3d,与农杆菌的共培养时间也应控制在2～3d;侵染时间控制在8min左右;卡那霉素(Km)阳性筛选的适宜选择浓度为60mg·L^-1。乙酰丁香酮(AS)200μmol·L^-1是促进农杆菌转化的最佳浓度,200 W超声波处理、20次负压处理也可提高农杆菌转化率效果。26mg·L^-1 Km是野生型普那菊苣苗能够存活的上限,头孢唑林钠和头孢噻肟钠在500～1000mg·L^-1浓度范围内、羧苄青霉素300mg·L^-1和氨苄青霉素在40～60mg·L^-1浓度范围内均能较好的诱导出愈伤组织和芽。将来自小麦(Triticum aestivum)的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(vacuolar Na⁺/H⁺exchanger or antiporter,简称NHX,NHE或NHA)导入普那菊苣;经抗生素筛选以及针对TaNHX2基因的PCR检测和Southern杂交分析,证明获得了28株转TaNHX2基因的普那菊苣植株。     

红三叶新品系组织培养和植株再生

利用红三叶(Trifolium pratense L.)新品系无菌苗不同部位,通过愈伤组织诱导及分化途径获得再生植株。结果表明:子叶、下胚轴、叶柄、叶片及根段在MS+0.5mg·L^-1 6-BA+1～2mg·L^-1 2,4-D培养基上都极易诱导出愈伤组织。最佳继代培养基为MS+0.5mg·L^-1 6-BA+1.0mg·L^-1 2,4-D,添加2,4-D比NAA更利于愈伤的增长和保存;最佳分化培养基为MS+0.75mg·L^-1 6-BA+0.5mg·L^-1 NAA,最高分化率为16.67%,且分裂素6-BA优于KT,6-BA与NAA组合比与IBA组合更有利于红三叶愈伤组织的分化;茎芽增殖最佳培养基为MS+0.5mg·L^-1 6-BA+1.0mg·L^-1 IBA,再生苗的增殖效果IBA>NAA,2,4-D不利于茎芽生长;最佳生根条件为50mg·L^-1浓度的IBA中浸泡1h后植入含0.5mg·L^-1 IBA的MS中,生根率达80%,红三叶新品系IBA生根最大极限浓度为0.75mg·L^-1,浓度过高表现出对根系生长的毒害。     

红豆草组织培养及植株再生体系的优化

以红豆草（Onobrychis viciifolia Scop.）无菌苗的上胚轴、真叶和下胚轴为外植体,根据正交试验设计方法,研究不同植物激素对红豆草组织培养及植株再生体系的影响。结果表明：激素对愈伤诱导的影响程度为萘乙酸（Naphthylacetic acid,NAA）>玉米素（Zeatin,ZT）> 6-苄氨基嘌呤（6-Benzylaminopurine,6-BA）,诱导外植体产生愈伤组织的最佳培养基为MS+1.0 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA+0.2 mg·L^-1 ZT,诱导率达94.5%;对不定芽分化率的影响程度为NAA > 6-BA > ZT,诱导愈伤组织分化不定芽的最佳培养基为MS+0.5 mg·L^-1 6-BA+2.5 mg·L^-1 ZT,诱导率达88.9%;诱导不定芽生根的最佳培养基为1/2 MS+0.5 mg·L^-1 NAA+0.2 mg·L^-1吲哚丁酸钾（Indole-3-butyric acid potassium,IBA-K）,诱导率高达45%。     

野生黄花苜蓿组织培养及再生体系研究

以呼伦贝尔草原野生黄花苜蓿(Medicago falcata L.)无菌苗的子叶和下胚轴为外植体,对其组织培养及再生体系进行系统的研究,以期为其下一步转基因试验提供良好的受体。结果表明:最佳愈伤诱导培养基为MS+1.5 mg·L^-1 2,4-D+0.4 mg·L^-1 6-BA+3%蔗糖+0.7%琼脂,下胚轴和子叶的最佳愈伤诱导率均可达到100%。最佳胚性愈伤形成培养基为MS+0.5 mg·L^-1 KT+0.1 mg·L^-1 NAA+2%蔗糖+0.7%琼脂,胚性愈伤形成率为81.5%;最佳分化芽形成培养基为MS+0.25 mg·L^-1 KT+0.05 mg·L^-1 NAA+2%蔗糖+0.7%琼脂,分化芽形成率为36.5%。最佳生根培养基为1/2MS+0.5 mg·L^-1 NAA+1.5%蔗糖+0.7%琼脂,生根率为93.3%。愈伤诱导结果显示,供试黄花苜蓿材料个体间组织培养再生性存在较大差异,在同一激素水平上有大约1/3植株的愈伤状态优于其他植株。     

偏关苜蓿种子萌发及植株再生体系优化

本试验以偏关苜蓿（Medicago sativa ‘Pianguan’）种子为材料,从不同消毒剂、培养基成分对种子萌发以及不同激素及浓度配比对愈伤组织诱导分化的影响等方面展开研究。结果表明：0.1% HgCl₂消毒6 min后置于1/4MS培养基上的种子发芽率、发芽势较高,霉烂率低;不同外植体的最优愈伤诱导培养基为MS+2 mg·L^-1 2,4-D+0.4 mg·L^-1KT,下胚轴与子叶最高诱导率分别为100%和98%;最优愈伤分化培养基为UM+1.6 mg·L^-1KT,下胚轴与子叶最高分化率分别为59%和44%;不定芽转至1/2MS生根培养基,生根率达64%。本研究系统构建了优化的偏关苜蓿植株再生体系,可为后续遗传转化提供技术支撑。     

新疆大叶紫花苜蓿BADH基因转化体系的研究

以新疆大叶苜蓿（Medicago sativa ‘Xinjiang Daye’）叶片作为转化受体,利用农杆菌介导法将从梭梭（Haloxylon ammodendron）中获得的甜菜碱醛脱氢酶基因（BADH）转化紫花苜蓿,研究选择剂卡那霉素对愈伤组织分化的影响,并采用正交试验设计优化了影响紫花苜蓿转化的4个主要因子,建立了农杆菌介导的紫花苜蓿高效转化体系,获得了转基因植株。结果表明：卡那霉素在愈伤组织分化培养时的上限浓度以50 mg·L^-1为宜;转化过程中当浸染时间为5 min,菌液浓度OD₆₀₀为0.2,外植体预培养6 d,共培养后清洗外植体的头孢雷素（Cef）浓度为800 mg·L^-1是最佳转化方案,抗性芽分化率达到65.5%;4个因子中菌液浓度对转化率影响最大,清洗外植体的Cef浓度和浸染时间影响次之,外植体预培养时间的影响最小。经PCR和RT-PCR检测,初步证明了BADH基因已经整合到紫花苜蓿中,转化率为16.0%。     

不同浓度激素配比对高羊茅再生体系建立的影响

以‘爱瑞3号’为试材,以无菌种子为外植体,对成熟种子愈伤组织诱导、胚性愈伤组织继代和分化的影响因素进行了研究,构建了高频的高羊茅胚性愈伤组织植株再生体系。结果表明:最佳愈伤诱导培养基配方为MS+5.5 mg·L^-1 2,4-D+500 mg·L^-1 CH;最佳分化培养基配方为MS+2.0 mg·L^-1 6-BA+1.0 mg·L^-1 KT;最佳生根培养基配方为1/2MS+0.3 mg·L^-1 IBA, 其蔗糖含量为20 g·L^-1。     

牛皮蝇HA抗原基因转化紫花苜蓿的研究

以“甘农1号”紫花苜蓿(Medicago sativa)7 d苗龄子叶和下胚轴为受体材料,建立了高效的苜蓿再生体系和遗传转化体系,筛选出MS+2,4 D 2.0 mg/L+6 BA 0.5 mg/L和MS+6 BA 0.5 mg/L+NAA 0.03 mg/L+GA3 2.0 mg/L为苜蓿子叶愈伤组织诱导和分化的适宜培养基;探讨了农杆菌浓度OD600约0.5、感染时间8~10 min、共培养时间2 d为适宜的转化条件。采用农杆菌介导法将Hyperdomin A（HA）基因导入紫花苜蓿,经PCR检测和Southern分子杂交分析,结果表明HA基因已经整合到苜蓿基因组中,可为牛皮蝇蛆病可食性疫苗的研究提供理论基础。     

白羊草真叶愈伤组织诱导和植株再生

以7日龄白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng)真叶作为外植体,进行愈伤组织诱导和植株再生研究,筛选较合适的激素组合,以建立白羊草再生体系。结果表明:在愈伤诱导阶段KT的作用明显,其与2,4-D的交互作用优于ABA与2,4-D,也高于单独使用2,4-D,在2,4-D1.0 mg/L+KT0.5 mg/L时诱导率最大,达到93.45%;分化阶段6-BA0.1 mg/L与NAA 0.04-0.06 mg/L的激素组合中分化率差异不明显。     

青绿苔草(Care breviculmis)愈伤组织诱导与再生体系的建立

为建立青绿苔草高效的再生体系,本研究以青绿苔草的种子为外植体,探究不同植物激素配比对愈伤组织诱导、愈伤分化和生根的影响。结果表明：MS+1.5 mg·L^-1 NAA+0.5 mg·L^-1 6-BA+2.0 mg·L^-1 2,4-D为诱导愈伤的最佳培养基,诱导率可以达到68.3%,愈伤表现为松散的黄色颗粒;MS+1.0 mg·L^-1 NAA+1.0 mg·L^-1 6-BA为最佳分化培养基,分化率为93.8%,不定芽数量达到40个,长势良好;不定芽在1/2 MS培养基中生根效果最好,其根长、株高和生根数量均显著高于其他处理。本研究建立了高效的青绿苔草再生体系,为研究青绿苔草的遗传转化及应用生物技术育种奠定了基础。     

多年生黑麦草高频丛生芽增殖培养体系的研究

选取多年生黑麦草(Lolium Perenne L.)的3个优良品种:里加(Regal)、贝尔勒(Belle)、马拉松(Marathon)作为植物材料,以无菌苗的茎尖为外植体,对多年生黑麦草丛生芽的诱导、增殖进行研究,以其建立多年生黑麦草丛生芽高频增殖体系,并在此基础上确定丛生芽离体培养的最适筛选剂及其浓度。结果表明:当2,4-D和6-BA浓度分别为0.5 mg·L^-1和2.0 mg·L^-1时有利于茎尖诱导产生丛生芽;丛生芽增殖的最适6-BA浓度为2.0 mg·L^-1;继代培养时间过长对丛生芽块的生长不利;基因型对丛生芽的诱导和增殖有很大影响;适宜的生根培养基为1/2 MS+NAA 0.1 mg·L^-1。此外,还确定了丛生芽的最适筛选剂为G418和Hyg,其浓度分别为150 mg·L^-1和75 mg·L^-1。从而,建立了一种诱导率和增殖率较高并且实验周期短的丛生芽高频增殖培养体系,并进一步探讨了建立多年生黑麦草遗传转化受体系统的必要条件。     

不同紫花苜蓿品种的氮效率比较及差异机制研究

为探讨紫花苜蓿氮效率差异及其差异机制,以8个紫花苜蓿品种(‘LW6010’、‘甘农5号’、‘甘农3号’、‘新牧1号’、‘甘农7号’和‘龙牧801’、‘陇东’苜蓿和‘金皇后’)为试验材料,采用营养液砂培法,设3个氮水平(21 mg·L^-1,210 mg·L^-1,420 mg·L^-1),测定其生长特性和氮素固定、吸收及转化特性相关指标,并采用主成分分析法来探讨以上特性对氮效率的影响。结果表明：低氮、适宜氮和高氮下,氮高效型紫花苜蓿(‘LW6010’、‘甘农5号’)的生长特性和氮素固定、吸收、转化特性均优于氮低效型紫花苜蓿(‘陇东’苜蓿和‘金皇后’),而氮常效型紫花苜蓿(‘甘农3号’和‘新牧1号’)和氮反效性紫花苜蓿(‘甘农7号’、‘龙牧801’)则介于二者之间,且在不同氮水平下表现相反;又根据隶属函数综合评价,‘LW6010’和‘甘农5号’的隶属函数综合值达到最大;主成分分析表明,根瘤数和根瘤重对紫花苜蓿的氮效率贡献率最大,分别达到了8.82%和8.43%。     

黄花苜蓿高频植株再生体系建立的研究

黄花苜蓿（Medicago falcataL.）具有较强的抗逆性,是苜蓿育种重要的种质资源。进行黄花苜蓿功能基因研究,有必要建立其高效的植株再生体系。以新疆野生黄花苜蓿的子叶和下胚轴为外植体,以N6大量,MS微量及铁盐,水解酪蛋白2.0g·L^-1,维生素VB₁9.9mg·L^-1,VB₆9.5mg·L^-1,尼克酸4.5mg·L^-1,琼脂8.0g·L^-1和蔗糖30g·L^-1等成分为基本培养基,通过比较不同激素配比对黄花苜蓿愈伤诱导率和体细胞胚发生率的影响,优化并建立了黄花苜蓿的高频再生体系。优化的培养基激素配比为：愈伤诱导和保持培养基添加2,4-D 3.0mg·L^-1+KT 0.05mg·L^-1;分化培养基添加KT 0.4mg·L^-1,蔗糖浓度调整为20g·L^-1;生根培养基为1/2MS+蔗糖15g·L^-1+琼脂8.0g·L^-1。在优化培养流程下,新疆野生黄花苜蓿子叶愈伤诱导率可达92%,下胚轴可达95%,体细胞胚发生率可达54%,体细胞胚萌发成苗率为76%。再生周期约为70～80d。