植物体细胞胚胎发生及其分子调控机制研究进展

植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,具备发育成完整植株的遗传能力,这被称为植物细胞的全能性。体细胞胚胎(体胚)发生是指在没有受精的情况下,由体细胞或营养细胞发育成胚胎,是诱导植物细胞全能性的一种形式。体胚发生在种质资源保存、种苗生产、分子育种和植物基础研究等方面都有着广泛的应用,已成为重要的植物生物技术工具和研究平台。多年来的分子遗传学研究表明:体胚发生受到由众多转录因子、激素信号途径及表观遗传修饰等构成的复杂网络的调控。本研究概述了植物体胚发生的途径,并重点综述了体胚发生关键基因的功能与调控机制、体胚发生的表观遗传修饰以及体胚发生关键基因在基因工程中的应用。随着研究的深入和新技术的出现,体胚发生过程中涉及的代谢组分动态变化、转录调控、激素信号转导与表观遗传调控等复杂生物学过程有望得到更深入地阐释,将更进一步地解析植物体胚发生的分子调控机制。此外,利用体胚发生关键基因的功能与调控机制,开发更高效的体胚诱导和遗传转化方法,有望为更多植物的基因功能研究和遗传改良提供新的思路和技术。参81     

影响胡萝卜体细胞胚建成关键因素的研究进展

利用体细胞胚对胡萝卜进行离体再生,具有数量多、速度快、成苗率高、染色体稳定等优点。影响胡萝卜体细胞胚发生的因素很多,主要集中于基因型、外植体、激素配比、基本培养基等方面。对影响胡萝卜体细胞胚建成关键因素进行综述,以为提高胡萝卜体细胞胚的诱导频率、建立高效的胡萝卜离体再生体系和以胡萝卜为受体的植物遗传转化体系提供参考。     

大豆体细胞胚胎发生系统组织学研究

大豆体细胞可以诱导发生在形态和结构上类似胚结构的胚状体。利用大豆体细胞胚发生系统进行大豆遗传转化,具有转化频率高、同步性好、转基因植株嵌合体少等诸多优点。对经根癌农杆菌侵染后,在含卡那霉素筛选培养基上生长的大豆未成熟子叶胚性细胞的发生、分化及发育进行了组织学研究。结果表明,体细胞胚以非芽体方式发生。胚性细胞可以从外植体表层或表层下1-2层细胞开始发生。随着胚性细胞的分裂,周围细胞开始退化解体,并形成具有类似胚柄结构的胚状体。之后,呈球形的胚状体突出于表皮之外,并依次发育成心形胚、鱼雷形胚和子叶形胚。以期为利用大豆未成熟子叶诱导体细胞胚发生系统高效转化体系的建立提供理论依据。     

云杉属树种体胚发生研究进展

体胚发生具有遗传稳定、繁殖快、数量多结构完整等优点,为云杉属树种细胞分化和全能性表达提供较为理想的理论体系。体胚发生的影响因素主要有,外植体的部位及所处生理时期、基本培养基的种类、植物生长调节物质的种类与浓度、糖的种类与浓度、以及培养条件等,不同因素对体胚发生的影响也不尽相同。本文综述了云杉属树种体胚发生的研究进展。     

基因型对橡胶树胚状体遗传转化瞬时表达影响的研究

侵染后抗性胚状体诱导频率低是影响橡胶树遗传转化发展的主要原因,而橡胶树次生体胚发生体系具有体胚增殖效率及植株再生率高的优点。以3个综合性状优良的橡胶树无性系次生体细胞胚状体为受体,研究其对根癌农杆菌的耐侵染能力、GUS基因的瞬时表达情况,探讨不同无性系胚状体对农杆菌转化的反应。结果表明:3个无性系农杆菌污染情况无显著差异,长菌的外植体经无菌水和抗生素水洗涤3 d后即可恢复生长;侵染后每30个胚褐化了1.2～5个胚,占侵染总胚数的4.00%～16.67%,品种间褐化面积无显著差异;热研87-6-62的总蓝斑数显著高于其它2个无性系,平均每个胚染上14.29个蓝斑,热研7-33-97和PR107稍差,但每个胚也能分别染上8.14和8.72个蓝斑。因此3个无性系均可以胚状体作为遗传转化的受体。此结果对利用胚状体为受体改良橡胶树优良无性系奠定良好基础。     

花生高效离体再生体系的建立

建立了以花生胚轴为外植体,通过器官发生途径高效率诱导丛生芽发生的技术体系。该体系芽分化诱导率高达83%,外植体平均出芽数为6.8个,重复性好。同时建立了花生幼胚离体培养再生体系,通过胚状体发生途径获得理想的体胚,并再生出正常的植株。     

柑橘愈伤组织植株再生及其倍性鉴定

愈伤组织保存是柑橘种质资源保存的一条值得探索的途径,具有节省人力、物力、财力以及避免自然灾害和病虫害等优点。研究表明[1],待测的35种基因型的愈伤组织中,只有9种具有体胚发生能力。对于具有体胚发生能力的愈伤组织,它们能否长成正常的植株,这对于利用愈伤组织进行细胞融合或遗传转化等生物技术研究具有非常重要的指导意义。本试验以具有体胚发生能力的8种愈伤组织为试材,分析其体细胞胚胎发生能力与再生植株生长状态的关系,通过改变培养基配方来诱导胚性愈伤组织畸形胚状体分化,为细胞融合和遗传转化提供参考。通过鉴定再生植株的倍…     

紫花苜蓿高频体胚发生及萌发成苗技术与转基因应用

以紫花苜蓿的子叶或叶片为外植体,建立高频体胚发生及成苗技术体系,为苜蓿耐逆性状的遗传改良提供技术支撑。在愈伤诱导、体胚诱导、体胚成熟与萌发等几个关键环节,分析比较培养基组分对培养效果的影响。建立在SHDK培养基上诱导愈伤、MB(-/+)+ABA 0.4mg/L+PEG-6000 50g/L+蔗糖50g/L培养基上诱导体胚、Bio2Y培养基上促体胚发育成熟、1/2 MS(或SH)培养基上体胚萌发成苗的高频再生技术体系。最适条件下,每克胚性愈伤组织可产生77.9个正常萌发成苗的健康体胚。再生植株在生长箱内经过2周20℃、16h/d的光照培养后移栽温室,成活率达90%以上。利用该离体再生技术成功地将凝集素基因PPA导入苜蓿中,获得抗蚜转基因苜蓿。     

百合植株再生及遗传转化研究进展

百合是多年生单子叶球根花卉，具有食用、药用及观赏价值。近年来，百合的需求量逐渐加大，育种目标也越来越丰富，百合快速繁育及培育优良新品种一直是研究的热点。传统繁殖方式繁殖系数低且速度慢，通过组织培养技术建立再生体系及遗传转化体系有利于百合的快速繁育及优良品种选育。本文从外植体的选择、培养基类型、器官直接发生途径、器官间接发生途径、体细胞胚状体途径、遗传转化受体及方法的选择等方面概述了百合植株再生及遗传转化的研究进展，为百合高效再生体系及遗传转化体系的建立提供参考依据。     

新陆早33号高效遗传转化体系研究

[目的]以新疆北疆棉区主栽品种新陆早33号为材料,研究不同处理条件对转基因抗性胚性愈伤组织增殖、胚状体分化以及植株再生的影响,为新疆棉花遗传转化奠定基础.[方法]以新陆早33号下胚轴为外植体,利用农杆菌介导法转化抗草甘膦基因EPSPS,通过优化培养条件以提高抗性胚性愈伤组织获得完整再生植株的能力.[结果]在胚性愈伤组织增殖阶段,培养基中KN03浓度为3.8 g/L,继代周期为11 d有助于胚性愈伤组织快速增殖和保持良好生长状态;将凝固剂Phytagel浓度提高到4.0 g/L能明显促进胚状体分化;在子叶胚生根阶段以Phytagel为凝固剂同时加入1.0 g/L的活性炭有助于壮根、减少褐化和提高正常植株比例.[结论]通过对培养条件的优化,缩短了胚状体发生的周期,并获得了大量再生植株,建立了新陆早33号的高效遗传转化体系.     

3种酶液和H2O2处理对水曲柳体胚发生的影响（英文）

[目的]研究3种外源氧化酶液和H2O2处理对水曲柳体胚发生的影响。[方法]利用不同浓度多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)溶液和过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)处理未成熟水曲柳合子胚子叶,探索不同处理对水曲柳体胚发生中子叶外植体生长、褐化以及体胚发生的影响,通过对比分析不同处理在水曲柳体胚发生中的作用,揭示水曲柳体胚发生中外植体褐化与体胚发生的关系。[结果]H2O2处理使水曲柳外植体褐化提前发生,且抑制了外植体的生长和体胚发生;不同浓度PPO处理促进外植体生长和褐化,并提高体胚发生率;GOD和SOD处理均提高外植体的褐化率;经过酶处理的外植体,当体胚发生提前时,各体胚发生率都很低,而当处理30d的体胚诱导率与处理60d的体胚诱导率相差较大时,其体胚发生率较高。[结论]该研究结果为提高水曲柳体胚诱导率、改善水曲柳体胚发生状况和优化水曲柳体胚发生系统奠定了基础。     

3种酶液和H2O2处理对水曲体胚发生的影响

[目的]研究3种外源氧化酶液和H2O2处理对水曲柳体胚发生的影响。[方法]利用不同浓度多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)溶液和过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)处理未成熟水曲柳合子胚子叶,探索不同处理对水曲柳体胚发生中子叶外植体生长、褐化以及体胚发生的影响,通过对比分析不同处理在水曲柳体胚发生中的作用,揭示水曲柳体胚发生中外植体褐化与体胚发生的关系。[结果]H2O2处理使水曲柳外植体褐化提前发生,且抑制了外植体的生长和体胚发生;不同浓度PPO处理促进外植体生长和褐化,并提高体胚发生率;GOD和SOD处理均提高外植体的褐化率;经过酶处理的外植体,当体胚发生提前时,各体胚发生率都很低,而当处理30 d的体胚诱导率与处理60 d的体胚诱导率相差较大时,其体胚发生率较高。[结论]该研究结果为提高水曲柳体胚诱导率、改善水曲柳体胚发生状况和优化水曲柳体胚发生系统奠定了基础。     

影响棉花体细胞胚胎发生和植株再生的关键因素分析

[目的]棉花体细胞胚胎发生是转基因棉花新品种培育的重要条件,由于棉花不同品种中的基因型差别,棉花胚胎发生率及植株再生率较低.分析影响棉花体胚的成熟和萌发、体胚发生同步化控制、减少褐化率和畸形胚比例,以及提高植株再生率等主要因素,为解决棉花组织培养的关键问题提供参考.[方法]收集近年来棉花体细胞胚发生和应用研究进行总结与分析.[结果]分析了影响棉花体细胞胚胎发生和植株再生过程的主要限制性因素.[结论]明确了存在的主要问题及给出相应对策,为深入探讨棉花品种的体细胞胚的发生发育规律及高效组织培养体系的建立提供科学依据.     

渗透调节物质及有机附加物对小麦体细胞胚发生影响的研究

[目的]研究渗透调节物质及有机附加物对小麦体细胞胚发生的影响。[方法]通过在小麦体细胞胚发生体系中添加不同浓度的渗透调节物质甘露醇或山梨醇及谷氨酰胺(Gln)、水解酪蛋白(CH)和水解乳蛋白(LH)等天然有机物,探讨影响小麦体细胞胚发生的最佳附加物配比组合。[结果]添加甘露醇或山梨醇≤40 g/L时,有利于促进体细胞胚的发生;单独添加300~500 mg/L Gln、CH或LH对体细胞胚的诱导无明显差别,但同时添加500 mg/LGln和300 mg/LCH可明显提高体细胞胚的发生。[结论]添加不同浓度的渗透调节物质和有机附加物可在一定程度上促进体细胞胚的发生,为完善小麦体细胞胚发生体系奠定基础。     

花卉体细胞胚发生的研究进展

植物体细胞胚的发生在花卉再生研究中具有重要的意义,文章综述了植物体细胞胚发生包括胚性组织的诱导与扩增、体细胞胚的成熟、体细胞胚萌发与植株转化的发生过程,比较了内环境因素及植物激素对花卉体细胞胚发生的影响,为进一步研究花卉体细胞胚高效再生体系的建立提供借鉴。     

渗透调节物质及有机附加物对小麦体细胞胚发生影响的研究(英文)

[Objective] The study aimed to reveal the effect of osmosis-regulating substances and organic appendices on somatic embryogenesis in wheat. [Method] The suitable concentration combination of appendices was optimized by adding different concentrations of osmosis-regulating substances including mannitol, sorbitol and organic appendices such as Gln, CH and LH, into the somatic embryogenesis in wheat. [Result] The mannitol or sorbitol lower than 40 g/L was helpful for improving somatic embryogenesis; there was no significant difference in the induction rate of somatic embryogenesis when 300-500 mg/L Gln、CH or LH was respectively added into the induced medium, while somatic embryogenesis could be enhanced dramatically in the presence of 500 mg/L Gln together with 300 mg/L CH. [Conclusion] Somatic embryogenesis could be improved to some extent by different concentrations of osmosis-regulating substances and organic appendices, which laid foundation for establishing a more perfect system of somatic embryogenesis in wheat.     

地被菊直接体细胞胚发生研究

该文建立了地被菊品种‘玉人面’直接体细胞胚受体体系。试验以‘玉人面’叶片为外植体,研究了培养基、生长调节剂等因子对其直接体细胞胚诱导的影响,同时还进行了抗生素敏感性试验。结果表明:①在相同浓度下,KT诱导体胚的效果优于6-BA;②体胚诱导培养基为MS＋KT 20 mg/L＋2,4-D 2.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L,诱导10 d后,转入去除2,4-D的体胚发育培养基MS＋KT 2.0 mg/L＋NAA 0.5 mg/L中培养30 d,体胚发生率最高为93.0％,平均每外植体分化的体胚数为13.6个; ③MS基本培养基对‘玉人面’体胚发生的效果优于N 6、B5 培养基;④‘玉人面’直接体胚发生途径的基因转化的卡那霉素选择压为10 mg/L,头孢霉素前期（3～4周内）选择压为300 mg/L,后期（4周后）为100 mg/L。      

油棕体细胞胚的诱导和次生胚的增殖研究

油棕体细胞胚的诱导是油棕体胚发生技术体系中最关键的培养过程,通过建立油棕次生胚增殖培养方法可有效地实现油棕组培苗快速的增殖繁育。本研究通过系统的对油棕体细胞胚发生及次生胚再生途径中若干影响因子的比较研究,建立油棕体细胞胚和次生胚再生体系。结果表明:油棕体细胞胚再生体系在不同基因型的油棕品种内诱导率存在较大差别,其中植物外源激素二氯苯氧乙酸(2,4-D)对油棕胚诱导效果较好;油棕次生胚增殖在不同基因型的油棕品种内差异不显著,木本植物培养基(WPM)在油棕次生胚增殖中培养效果最好。     

龙眼体细胞胚发生早期的蛋白质组学

【目的】通过龙眼（Dimocarpus longan Lour.）体细胞胚发生早期5个阶段的蛋白质组学研究,为植物胚胎发育相关蛋白基因分离和植物体细胞胚发生相关机制等的深入研究奠定基础。【方法】利用已建立的龙眼体细胞胚发生再生系统,经同步化培养获得龙眼体细胞胚发生早期5个阶段胚性培养物,并采用双向电泳和质谱技术对龙眼体细胞胚发生早期的蛋白质组变化进行分析。【结果】龙眼体细胞胚发生早期5个阶段的蛋白质2D表达谱可检测到1 203-1 798个蛋白点,其在龙眼体细胞胚发生早期各阶段大部分具有阶段差异表达特性,有小部分是阶段特异表达,根据其蛋白数目、表达丰度、分子量和等电点等变化,确定了龙眼体细胞胚发生早期的ECII到CpECGE阶段是体细胞胚发生早期的关键性阶段。成功鉴定45个差异蛋白,成功率为37%,其中以能量、碳水化合物代谢相关蛋白和氧化胁迫反应相关蛋白占多数,分别为22%和27%;通过其功能分析可以推断出,龙眼体细胞胚发生早期,能量和糖代谢是体细胞胚发生的基础,而氧化胁迫反应是体细胞胚发生的先决条件,并通过参与细胞骨架的稳定、氮代谢、信号转导、基因调控、蛋白质的翻译加工修饰和定位等功能的蛋白,构成一个庞大的龙眼体细胞胚发生蛋白质调控网络系统,保证体细胞胚的正常发育。【结论】对龙眼体细胞胚发生早期过程的蛋白质表达变化有了较全面的了解,蛋白质表达数量呈先减低后升高再减低的趋势,龙眼体细胞胚发生早期能量和糖代谢旺盛,氧化胁迫反应相关蛋白对体细胞胚早期的发生和发育有重要的调控作用。     

植物体细胞胚胎发生的生理生化研究进展

体细胞胚胎发生在植物中有着广泛的应用前景,不仅是植物进行大规模快速繁殖的重要途径,还为研究细胞全能性提供了理想的实验体系。近几年来,对植物体细胞胚胎发生的研究取得了较大的进展,但同时也存在着一系列的问题有待于进一步解决。根据近几年来的相关研究报道,简述植物体细胞胚胎发生过程中酶类变化、核酸代谢、氨基酸及蛋白质代谢等方面的研究成果,并对体细胞胚胎发生的应用前景和存在问题进行探讨。