利用小麦ⅹ玉米诱导小麦单倍体形成的研究

摘 要：利用小麦(Triticum aestivum L.)与玉米(Zea mays L.)进行远缘杂交,是获得小麦单倍体的一条重要途径,也是获得双单倍体(Double haploid ,DH)植株、构建小麦遗传群体的重要途径之一。本研究为创建小麦抗吸浆虫DH群体,在温室条件下对5个小麦抗、感吸浆虫杂交组合进行了单倍体诱导试验。结果表明：小麦不同基因型对诱导单倍体胚形成有较大影响;小麦授粉后2,4-D适宜的点药时间为6－36小时;适宜的2.4-D药液为 10－30mg/L;授粉后适宜的剥胚培养时间为14－16天,授粉后茎秆离体培养有较好的诱导效果,培养温度以20-250C为宜。本文提出了在温室条件下高效诱导小麦单倍体植株的方法及条件。     

2,4-D浓度对玉米花粉诱导小麦产生单倍体幼胚得胚率的影响

在玉米花粉诱导普通小麦产生单倍体技术中,2,4-D浓度是影响幼胚得胚率的重要因素之一.为了确定2,4-D的适宜浓度,利用9个玉米材料和16个小麦材料进行了研究.在小麦散粉前和散粉后,授玉米花粉后12h和36 h分别用150、200、250、300、350 mg/L的2,4-D蘸穗2次,调查数据显示,散粉前处理得胚率平均值分别为6.74%、7.19%、8.44%、7.53%和6.61%;散粉后分别为2.53%、3.11%、4.70%、2.81%和2.67%.结果表明,小麦散粉前授玉米花粉后用250 mg/L的2,4-D处理得胚率最高.     

苦瓜未授粉子房的胚状体诱导

苦瓜常规育种获得纯合株系耗时长、成本高,通过离体雌核培养途径获得单倍体可加速苦瓜育种进程。为建立苦瓜未授粉子房离体培养再生体系,本研究利用苦瓜未授粉子房为外植体,研究基因型、接种方式、激素配比、胚囊发育时期、预培养处理对胚状体诱导效果的影响。结果表明:MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA1.00 mg/L+2,4-D 1.0 mg/L+TDZ 0.04 mg/L培养基胚状体的诱导率最高,为19.60%;在8个苦瓜品种中,2个植株生长势强的品种‘桂农科3号’和‘泰国山’苦瓜胚状体诱导率较高,适合作为离体雌核诱导的实验材料;开花当天的子房去除表皮后横切成2 mm的薄片可有效降低愈伤组织的形成,提高胚状体的诱导率;在黑暗和33℃条件下热激3 d有利于子房的转绿和出胚。本研究对苦瓜未授粉子房的胚状体诱导关键因子进行优化,为创制苦瓜单倍体育种材料提供帮助。     

小麦与玉米杂交产生小麦单倍体与双单倍体的稳定性

小麦与玉米杂交是诱导小麦单倍体最有效的途径之一, 但单倍体和双单倍体产生频率不稳定影响了该技术的应用。选用13个小麦杂种F₁代单交组合与玉米杂交, 研究了不同小麦生长环境、生长素处理、培养基和壮苗处理对单倍体及双单倍体产生频率的影响。小麦生长在大田, 去雄后割穗培养与玉米杂交平均得胚率为23.9%, 每个杂交穗平均得胚数6.8个, 均是返青后从大田移回冷温室盆栽的3倍以上;不同小麦杂交组合间胚产生频率存在明显差异。生长素Dicamba蘸穗处理平均得胚率是21.5%, 与2,4-D处理得胚率(21.1%)无显著差异, 但不同杂交组合间差异显著。B5培养基幼胚萌发率为70.9%~88.3%, 平均82.0%;1/2 MS培养基胚萌发率为70.0%~86.0%, 平均76.6%;两种培养基平均胚萌发率无显著差异。试管苗经壮苗培养基壮苗处理与试管苗经移栽壮苗处理后加倍效率分别是67.6%和8.6%。移栽壮苗处理的苗分蘖少, 生长较弱, 加倍处理后存活率低和加倍率低是其单倍体加倍效率低的原因。     

不同二倍体和四倍体小麦成熟胚再生体系研究

为了研究不同基因型和培养条件对小麦成熟胚愈伤组织诱导和分化的影响,以硬粒小麦、墨西里卡、野生一粒麦Tu和野生一粒麦Tb为实验材料,对其成熟胚在不同激素配比下愈伤组织的诱导和植株分化进行研究。结果表明,不同基因型小麦成熟胚愈伤组织诱导、分化及再生均存在很大差异。其中硬粒小麦的成熟胚培养效果最佳,其愈伤组织在不同2,4-D浓度（1.0~4.0 mg/L）下诱导率均在93%以上。不同激素配比对成熟胚愈伤组织绿点率、再生率均有显著影响。硬粒小麦、墨西里卡、野生一粒麦Tb在激素配比为KT 1.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L的分化培养基中培养效果最好,其绿点率分别为85.22%,61.67%,8.50%,成苗率分别为40.40%,32.06%,1.72%;而野生一粒麦Tu的最适分化培养基激素配比为KT 1.0 mg/L +NAA 1.0 mg/L,其绿点率和再生率分别为18.64%和8.47%。研究表明,基因型是影响二倍体和四倍体小麦成熟胚培养的主要因素,愈伤组织的诱导和植株的再生是相互独立的。     

预处理和外源激素对黄瓜未授粉子房的胚状体诱导的影响

用正交设计法研究了预处理和4种外源激素对诱导黄瓜未授粉子房胚状体发育的影响。结果显示,诱导黄瓜大孢子发育的最佳培养条件是:36℃3 d 0.5 mg/L NAA 2.0 mg/L KT 1.5 mg/L BA,高温36℃预处理对再生植株的诱导率明显高于低温的预处理,且2,4-D,NAA和BA对胚状体的诱导有促进作用。     

花生体细胞胚诱导及植株再生研究

为了建立花生体细胞胚诱导及植株再生体系,为花生分子育种提供技术支撑,以花生品种‘桂花30’和‘桂花771’为材料,采用预培养3天的种子胚小叶、下胚轴、子叶节为外植体,在添加外源激素的MS培养基中使体细胞脱分化形成体细胞胚,再分化成植株。结果表明,在所设定2,4-D浓度（3,5,10,15,20 mg/L）范围内,胚小叶最容易诱导形成体细胞胚,2,4-D的适宜浓度为10 mg/L,经过约30天培养,可产生大量体细胞胚,‘桂花30’和‘桂花771’的平均诱导率分别为55.37%和36.72%。平均每个外植体产胚量分别为5.68个和4.27个。将诱导形成的体细胞胚转接到6-BA浓度由5 mg/L逐渐降低到1.5 mg/L的MS培养基中,体细胞胚萌发再生成无根小苗,正常植株再生率‘桂花30’为32.6%,‘桂花771’为23.5%。将无根苗转接到生根培养基中可获得完整植株。花生是较难诱导体细胞胚形成的作物之一,筛选合适的基因型、外植体和激素浓度是获得较高体细胞胚发生率和植株再生率的关键技术。     

大豆品种合丰25体细胞胚发生条件的优化

为优化大豆体细胞胚再生植株的条件,提高大豆遗传转化的效率,本研究选用大豆品种合丰25为试验材料,针对影响体细胞胚诱导的3个关键因素pH值、2,4-D浓度及光照条件进行体细胞胚发生频率的研究。结果表明:pH值、2,4-D浓度、光照条件这3种因素的不同处理对体细胞胚的诱导影响显著,其幼胚的发生频率最高为70.70%、最低为3.70%。当pH值为7.0、2,4-D浓度为20mg/L,黑暗培养最有利于合丰25体细胞胚的诱导,其胚的发生频率为70.70%,明显高于其他处理。     

冬小麦成熟胚高频愈伤组织形成和分化的适宜条件研究

以4个冬小麦品种的成熟胚为外植体,研究了温度预处理、愈伤组织诱导培养基中2,4-D浓度和分化培养基激素种类及其配比对小麦成熟胚愈伤组织形成和分化的影响。结果表明,与室温25℃相比,低温4℃预处理能明显改善愈伤组织的形成率。适宜愈伤组织形成的诱导培养基中2,4-D浓度以4 mg/L为宜,分化培养基中含有1 mg/LKT 2 mg/L 6-BA较仅含有1 mg/L KT或2 mg/L 6-BA能明显促进愈伤组织的分化。相同培养条件下,不同品种间的愈伤组织形成和再生能力存在较大差异。因此,进行低温种子预处理、愈伤组织诱导过程中采用适宜的2,4-D浓度,以及分化过程中采用适宜的激素组合是冬小麦高频愈伤组织形成和分化的重要条件。     

荔枝胚性悬浮细胞系的快速建立及其体胚植株的再生

荔枝幼胚诱导的胚性培养物在低糖条件下连续继代4~6次左右,可筛选到颗粒细小、不含原胚的松散型胚性愈伤组织;以这种松散的胚性愈伤组织作为起始材料,在附加2,4-D 2mg/L或2,4-D 2mg/L、KT1 mg/L、AgNO3 5mg/L的MS液体启动培养基上振荡培养（100~120 r/min）10~14 d,即可建立起分散性良好的胚性悬浮细胞系。采用激素减半的2种启动培养基交替继代培养或周期性固体－液体轮回培养,可以长期保持胚性悬浮细胞系。荔枝胚性悬浮细胞在附加NAA 0.1 mg/L、KT 或Ze 5 mg/L、肌醇100 mg/L、蔗糖50g/L、琼脂10g/L的MS固体培养基上诱导体胚,25~40d后可形成大量胚状体,诱导体胚数量达10,000个/g FW以上。经过成熟培养后,正常的体胚75%以上萌发再生完整植株。     

不同诱导条件对尾巨桉愈伤组织及体胚诱导的影响

本研究以尾巨桉无性系(32-29)无菌苗茎段作为外植体,进行组织培养及植株再生研究,通过优化不同浓度的植物生长调节剂组合以及LM、1/2LM以及MS不同培养基和不同浓度蔗糖溶液、不同温度的预处理,探讨尾巨桉胚性愈伤组织诱导的适宜培养基和培养条件。结果表明,在添加了1.5 mg/L 2,4-D与1.0 mg/L6-BA的改良1/2LM培养基上,茎段外植体培养6 d后愈伤组织诱导率达96%以上。将愈伤组织接种在0.01 mg/L TDZ+0.2 mg/L NAA激素组合的培养基中体胚诱导率最高可达到19.5%。本研究为尾巨桉胚状体诱导及植株再生提供了借鉴与参考。     

新冬26小麦幼胚盾片再生体系的建立

以新冬26小麦的幼胚盾片为实验材料,研究不同激素及其不同浓度对愈伤组织诱导和分化的影响.结果表明:2,4-D和Dicamba组合诱导的愈伤组织分化率显著优于单独添加2,4-D或Dicamba.分化培养基中添加低浓度的ZT有利于根的分化.诱导培养基采用MS附加2,4-D 1.5 mg/L和Dicamba 0.5 mg/L,分化培养基采用R附加ZT1 mg/L和2,4-D0.01 mg/L对愈伤组织分化效果为最佳,绿苗分化率最高可达90％.本研究结果为建立高效、稳定的新疆主栽小麦品种的遗传转化系统奠定了基础.     

小麦×玉米远缘杂交技术以及在单倍体育种上的应用评价

为了提高小麦作物育种选择的精确性和效率,应用小麦亲本杂交后代F1(或F2)代与玉米进行远缘杂交,经激素诱导和组织培养形成单倍体胚及植株,加倍单倍体(DH)育种结合分子标记和性状表达,达到了单代纯化培育小麦新品系的生产能力;本文阐述了小麦×玉米远缘杂交发展进程,分析了小麦×玉米远缘杂交较孤雄生殖、球茎大麦技术等具备的优势...     

小麦×玉米诱导单倍体技术的应用与研究进展

从小麦×玉米诱导小麦单倍体技术的机理及技术特点及双单倍体（DH）的遗传分析与研究，针对不同的小麦玉米杂交组合，对其杂交后代进行单倍体鉴定是必要的。这些研究有助于将玉米有益基因导入小麦基因组，从而利于对普通小麦种质进行遗传改良和遗传创新。     

农杆菌转化小麦幼胚获得转bar基因再生植株

用农杆菌转化小麦授粉10d后的幼胚，经5‰PPT筛选获得大量正常再生植株。PCR及PCR－Southern杂交检测证明其中23％（18株）再生苗为转化bar基因植株，这些植株可明显提高对basta的抗性。还总结了农杆菌转化小麦幼胚高效获得转基因再生植株的处理程序。     

表达bar基因的抗除草剂转基因甘薯的获得

用农杆菌介导法将bar基因导入甘薯主栽品种徐薯18的胚性悬浮细胞中,获得了抗除草剂的转基因植株.农杆菌菌株EHA105携带的双元载体pCAMBIA3300上含有bar基因.来自于徐薯18胚性悬浮细胞的直径为0.7～1.3 min的280个胚性细胞团用于遗传转化.共培养3 d后,首先在含有2 mg/L 2,4-D、100 mg/L Carb的液体MS培养基中培养1周,然后将胚性细胞团转移到添加2 mg/L 2,4-D、100 mg/L Carb 和0.3 mg/L PPT的固体MS培养基上进行选择培养.选择8周后,将获得的37个PPT抗性愈伤组织转移到添加1 mg/L ABA、100mg/L carb和0.3 mg/L PPT的固体MS培养基上,其中的34个愈伤组织诱导得到体细胞胚并发芽形成小植株,共获得了164株拟转基因植株.PCR分析表明,其中的123株为转基因植株.Southern blot和Northern blot分析表明,bar基因稳定整合到转基因植株的基因组中并正确表达.除草剂喷洒试验结果表明,转基因植株具有高度除草剂抗性.     

珍稀濒危植物银鹊树胚性细胞悬浮系的建立和植株再生

以银鹊树未成熟种子为试材,对银鹊树胚性愈伤组织诱导和胚性细胞悬浮培养的最佳培养条件进行研究,初步建立了银鹊树胚性细胞悬浮系与植株再生体系。将银鹊树未成熟种子子叶胚接种在添加1.0 mg/L 2,4-D、0.5 g/L活性炭的MS基本培养基上,诱导胚性愈伤组织。将诱导得到的胚性愈伤组织置于添加0.2 mg/L 6-BA、0.05 mg/L NAA和3 g/L蔗糖的MS液体培养基上振荡培养,由此建立了增殖速度快、分散程度好、稳定性较强的胚性细胞悬浮体系。将悬浮培养获得的子叶胚转到不含任何植物生长调节物质的MS固体培养基中,可以长成正常植株。     

利用白茅花粉有效地诱导小麦单倍体

小麦和野生杂草白茅（Imperata cylindrica）进行种间杂交后通过去掉白茅染色体得到高频率的小麦单倍体。对其根系进行细胞学分析后发现，再生植株的体细胞染色体数为21。小麦的所有F1代与白茅的杂交都获得了单倍体再生植株，这暗示小麦与白茅杂交后代的基因型具有非专性特性。观察了与白茅杂交的小麦F1杂种形成种子的变异（44．9～84．5％），形成胚的变异（15．1～47．7％），以及再生率的变异（27．0～75．0％）。     

石刁柏幼胚胚状体发生与细胞学研究

以3个来自国外的石刁柏品种（C.IL,PURPLE和APOLLO）为试材,研究不同基因型以及培养基中添加2,4-D、KT、6-BA和NAA等生长物质对石刁柏幼胚胚状体发生的影响。结果表明,幼胚在MS＋2,4-D 1.0 mg/L＋KT 0.5mg/L＋6-BA 2.0 mg/L培养基中可直接诱导产生体细胞胚。降低2,4-D的浓度,将诱导产生的体细胞胚组织块继代培养2-3次可诱导产生出米黄色颗粒状的胚性愈伤组织,继而有胚状体的发生。胚性细胞继续分裂形成多细胞原胚,经球形胚、梨形胚、长形胚、子叶分化期到成熟胚,其发生的胚状体与单子叶合子胚形成具有相似的过程。     

番木瓜成熟种子的体细胞胚简易诱导和植株再生

目前中国番木瓜产业受到环斑花叶病等病害的严重威胁,利用生物技术手段创制新种质、培育高产优质的抗病新品种成为番木瓜产业发展的亟需。本研究以‘一尺瓜’品种的140~150 d龄果实成熟种子为外植体,研究了其体细胞胚诱导和植株再生技术。结果发现了一种非常简单有效的外植体杀菌消毒方法,即用自来水将果实外表清洗干净,然后用70%酒精对果实进行表面消毒即可。该品种成熟种子理想的胚性愈伤组织诱导培养基组成为:1/2 MS(Murashige and Skoog,1962)+2 mg/L 2,4-D(2,4 dichlorophenoxyacetic acid)+400 mg/L谷氨酰胺+60 g/L蔗糖+7 g/L琼脂粉,胚性愈伤组织诱导率可达45%。将胚性愈伤组织置于含1 mg/L2,4-D的增殖培养基继代培养2个周期后,可获得大量均质的表面含有白色体细胞胚的胚性愈伤组织。胚性愈伤组织团在不含任何激素的培养基上可完成体细胞胚的诱导、成熟、萌发和生根过程。挑取具有芽和根的体细胞胚转移到再生培养基培养30 d后可获得具有正常叶片和根系的完整植株,其发育为正常植株的百分率为52.5%。本研究为番木瓜生物技术育种建立一套简单、高效的体细胞胚再生技术体系提供技术支撑。