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不同小麦品种成熟胚愈伤组织的培养研究


安徽农业科学,Journa of Anhu A .Sci .2008 ,36( 1) :173 - 174 l i gri

责任编辑

理雪莲

责任校对

马君叶

不同小麦品种成熟胚愈伤组织的培养研究
郭晓 白丽 高 丽, 荣, 汝勇, 张 译元 ( 衡水学院生命科

学系, 河北衡水053000)
摘要 [ 目的] 通过对河北省小麦品种的种子进行组织培养, 探索适合河北省栽 培小麦品种的培养条件, 为河北省小 麦的遗传改 良工作 奠定基础。[ 方法] 对4 种不同小麦品种的成熟胚进行离体培养, 研究 影响小麦愈伤组织诱 导的因素。[ 结果] 结 果表明: 将成熟 胚盾片 向上放置可明显提高愈伤组织的诱导率; 利用2 m L 2 ,4- D 并添 加水解酪 蛋白, 可使不同 品种小麦 愈伤组织得 出愈率均 高达80 % ; 此 g/ 外, 不同品种的出愈率随着2 ,4- D 浓度的升高存在较大差别。[ 结论] 该研究探索影响小麦成熟胚愈伤组织诱导的因素, 建立一套合适的 植株再生体系, 为加强我国小麦的遗传转化奠定了基础。 关键词 小麦; 成熟胚; 愈伤组织 中图分类号 Q943 .1 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611( 2008) 01 - 00173 - 02 S tudy on the Cu lture o Callu fro m M tu Em f s a re bryos o D f ifferen Wh t Varie s t ea tie GUO X -li e al ( D iao t epartm of L Science of H ent ife engshu College , H i engshu , H i ebei 053000) Abstrac t [O bjective] T seed of w he s heat varieties of H ebei p rovince w conductedfor tissue cu re to exp ere ltu lore the cu re conditionfor w ltu heat cu ltivars of H ebei p rovince andlay the base for genetic i m prove m t of Hebe prov nce . [ M en i i ethod] The m re em atu bryos from4 k inds of w heat cultivars w cu red ere ltu in vitro to study the factors in fluencing w heat call u induction . [ Resu P s lt] lacing upw the scu llumof mtu em ard te a re bryos cou d increase the callus i nducl tion rate obviously . The callus i nduction rates in d ifferen cultivars all reached as h as 80 % by using 2 m L2 ,4- Dand add hyd t igh g/ ing rolisis casein . Callu induction of differen cultivars w sign s t ere ifican differen w the increm t of 2 ,4- D concen tly t ith en tration . [ Conclusion] th research exp is lored the factors in fluencing callus induction of w t m re em hea atu bryos and established a se of su t itable p t regeneration syste m, w ich lay the base for streng ing w lan h then heat genetic transform ation in Ch . ina K words ey W heat ; M re e m atu bryo ; Callus

小麦是 世界 上 最 重要 的 粮 食 作 物 之 一, 在 我 国 为 仅 次 于水稻 的第2 大粮食 作物, 因而 小麦品种的 遗传改良一 直倍 受关注。目 前, 随 着 生物 技 术 的发 展, 利 用 生物 技 术 改 良 小 麦品种资源 越 来 越 受 到 重视 。以 胚 为 外 植 体进 行 培 养, 在 其他作 物上已有研 究[ 1 - 3] 。近十 几年来, 以 小麦幼胚为 外植 体进行 组织培养, 已 成功 地 获得 了再 生 植株[ 4 7]

组织。 1 .4 统计 分析 接种 后, 统计 不同 品种不 同浓 度的 接种 胚

数,2 周后统计愈 伤组织的块 数, 计算 愈伤组织出 愈率。 诱导 具分化能力 的愈伤组织 个数 ×100 % ( 1) 接种的外 植体个数 结果与 分析 出愈率= 浸种时 间对小麦出 愈率的 影响 小 麦成 熟种 子 比较 坚

, 但幼 胚 的

2 2 .1

采用 受季节 的限制 很大, 而种子 保存期 长、 获得、 易 不受季 节 条件限 制, 数量 也 可 得到 保 证。为 此, 笔 者 以成 熟 胚 为 培 养 材料, 通过 对培养 基成分 、 激素 浓度及 胚摆放 位置的 研究, 探 索影响 小麦成熟胚 愈伤组织诱导 的因 素, 建 立一 套合 适的 植 株再生 体系, 为 加强我国小麦 的遗传转化 奠定基础。 1 1 .1 材料与 方法 试验材 料 供试 小麦 品 种有 麦1 、 栾02 - 1 、 麦66 、 师 神 基本 培养 基 为 M 培养 基、 g/ L 蔗糖 、 S 30

硬, 须经浸 泡才容 易剥离 出胚, 否则胚 会受到 伤害, 降低出 愈 率。试验 所用的麦1 、 栾02 - 1 、 师 神麦66 、 北农大3383 4 个品 种在相同条 件 下 浸 种 12 ~18 h 后 种 子 仍 然 较 硬, 很 难 剥 离 胚。师栾02 - 1 浸 泡24 h 后 胚乳 较 软, 易 剥离 出 胚; 北 农 大 3383 浸 泡的时间为27 h , 神麦 66 所需 时间 为30 h , 麦1 所 需 要的时 间更长 一些 , 大约 需 35 h 。试 验 表 明, 待 浸 泡 至 胚 露 白时剥 取, 胚乳 与 胚 易发 生 粘 连, 容易 感 染 病菌 。试 验 还 表 明, 不 同品 种应 采 用不 同的 浸 种时 间, 但对 于 大多 数 品种 来 说, 浸种18 ~ h 易取出胚 , 并可提 高出愈率。 30 2 .2 胚的放置方 式对愈伤组 织出 愈率 的影 响 试 验采 取 将剥取的 小麦胚按盾 片向上、 胚芽不 直接 接触 培养基( 正放) 和盾片 向下、 胚芽 直接接触培 养基( 反 放 2 种 方式进行 接种 。 ) 由表1 可知, 不同放置方 式对愈伤 组织 的出 愈率 有一 定的 影 响, 正放比 反放 的 愈 伤组 织 出 愈率 高 31 .71 % 。造 成 这 种 差 别 的原 因可 能 是由 于正 放, 盾 片吸 收层 完 全接 触 培养 基, 可 以直接 从培养基中获 得大量的营 养物 质和 激素, 促进 愈伤 组 织的产 生和增大, 提高愈伤组 织出愈率, 与在其他 方面报道
表1 T le 1 ab 胚的不同放置方式对愈伤组织出愈率的影响

北农大3383 , 均由河北师 范大学遗传 研究室提供 。 1 .2 培养基 配方 3 g 凝胶、 .5 g/ L 水 解 酪 蛋 白, 2 ,4- D 浓 度 分 别 为 2 、 和 6 0 4 m L ,pH 值5 .8 。 g/ 1 .3 1 .3.1 外植 体的获得 种 子 处理 。选 择 麦 粒 饱 满的 成 熟 种 子, 在 无 菌 条 件

下,0 .1 % H l 2 浸 泡8 m , 无菌 水冲 洗3 ~4 遍 , 然 后 置于 适 gC in 量无菌 水中, 在( 27 ± ℃ 培养室中浸 泡24 ~35 h , 用70 % 乙 1) 醇消毒 1 m , 无 菌 水 冲 洗 1 ~2 遍, 再 用 0 .1 % H l 2 消 毒 in gC 12 mn , 无菌水冲洗5 ~ 遍。 i 6 1 .3.2 种 胚剥取。将经 过表面 灭 菌的 成 熟种 子放 到 无菌 培 养皿 中, 腹 沟向下 将其夹 住, 用 小镊子 把胚夹 出, 接 种于愈 伤 组 织 诱 导 培养 基 上, 其 中 一 部 分 胚 采 用 不同 的 盾 片 放 置 方 式, 置 于 27 ±1) (
基金项目 作者简介

E c o d ren em ffe ts f iffe t bryo p cemn w s on c llu formtion la e t ay a s a ra te

℃ 暗 培 养, 几 天 后 种 胚 膨 大 并 产 生 愈 伤

放置方式
河北 省科学技术研究与发 展指导计划项目( 06220175) 。 郭晓丽( 1977 - ) , 女, 河北邯郸人, 博士, 讲师, 从事植物分 子 遗传学 和基因工程方面的研 究。 收稿日期 2007- 08-22

接种胚数 N . o em o f bryos inocu ted ∥个 la 147 146

出愈数 个 103 56

出愈率 rate ∥% 70 .06 38 .35

Cu ltivar 正放P lacing upw ard 反放P lacing dow a nw rd

N . o callu Ca s indu o f s llu ction

174 的研究 结果一致[ 8 - 9] 。 2 .3 培养 基对愈伤 组织 出 愈 率的 影 响

安徽农业科学

2008 年

的生长 素。试验表明 ,2 m L 2 ,4- D 是诱 导成 熟 胚 愈伤 组 织 g/ 在 植 物 组织 培 养 的较适宜 浓度。浓度太 高, 则 会降 低愈 伤组织 的出 愈率 。但 与其他外 植 体 相 比, 小 麦 成 熟 胚 对 2 ,4- D 具 有 较 强 的 耐 受 力[ 10] 。此外, 利 用 不 同 浓 度 的 谷 氨 酰 胺、 解 酪 蛋 白、 l 、 水 KC KT 、- BA 等进 行 处 理, 可 改 变愈 伤 组 织 的 状 态, 提 高 出 愈 6 率, 也可 使 那 些 生 长 过 旺 而 不 分 化 的 愈 伤 组 织 分 化 出 植 株[ 11 - 13] 。 在相同的 培养基上, 不同基因 型小麦成 熟胚 愈伤 组织 的 诱导能 力存在差别。 随着2 ,4- D 浓 度的 升 高, 该差 别 尤为 明 显。但 有 报 道 说, 小 麦 不 同 基 因 型 之 间 的 出 愈 率 差 别 不 大[ 14] 。这可能与 选用的不 同基 因 型的 数量 和 外植 体 的来 源 有关。也有 报道说, 基因型的差 异对 小麦愈 伤组 织的 分化 有 着重大 的影响[ 15] 。这可能 是由 于 不同 品种 在 启动 愈 伤组 织 形 成、 分化 时, 由于 控 制其 形成 和 分化 的基 因 以及 基 因组 合 不同导 致明显的差异 。 在愈伤组 织 诱 导 的 过 程 中, 成 熟 胚 形 成 愈 伤 组 织 的 同 时, 有 直接发芽成 苗的现象。与 未发 芽成熟 胚形 成的 愈伤 组 织 相比, 发 芽后 形 成的 愈伤 组 织更 疏松 , 生 长 速度 也 相对 较 慢。这与 胚的放 置方 式 有 很大 关 系。在 小 麦 成熟 胚 培 养 过 程中, 发现盾片向 下放置易使 胚直接萌发 。 小麦成熟胚 作为 外植 体 进 行离 体 培 养一 直 受 到研 究 者 的关注。虽 然在培养方 面取得了 一定 进展, 但还 是面 临许 多

中尤其对成 熟胚的 诱导 过 程中 ,2 ,4- D 是 使用 最 广 泛的 生 长 素。研究 者普遍认为 ,2 ,4- D 对 小麦 成 熟 胚培 养 胚 胎发 生 具 有关键作 用[ 10] 。 由表2 可 知, 采用2 m L 2 ,4- D 并 添加水 解 g/ 酪蛋白 , 小麦愈 伤组 织 的 出愈 率 均 可达 80 .00 % , 随 着2 ,4- D 浓 度 的 不 断增 加, 不同 小 麦 品 种 成 熟 胚 的出 愈 率 均 呈 下 降 趋势。
表2 T le 2 ab 不同浓度的2,4 D 对愈伤组织出愈率的影响 -

E ts o d re t con en tion o 2,4 D on ca s formtion ffec f iffe n c tra s f llu a ra te 接种的胚数 N . of em o bryos inocu ted ∥个 la 80 108 92 90 86 96 89 110 104 96 84 90 出愈率 C allus induction ra ∥% te 83.30 76.56 74.00 80.92 71.43 40.92 80.00 83.64 58.33 86.00 60.00 47.92

品种 V ty arie 麦1 M 1 ai 麦1 M 1 ai 麦1 M 1 ai 师栾02 - 1 Sh u 02 - 1 il an 师栾02 - 1 Sh u 02 - 1 il an 师栾02 - 1 Sh u 02 - 1 il an 神麦66 Shenm 66 ai 神麦66 Shenm 66 ai 神麦66 Shenm 66 ai 北农大3383 Binon 3383 e gda 北农大3383 Binon 3383 e gda 北农大3383 Binon 3383 e gda

2 ,4- D m L g/ 2 4 6 2 4 6 2 4 6 2 4 6

问题。如何 提高愈 伤 组织 中 结 构致 密 的 胚性 愈 伤 组织 的 生 长 状态, 寻 求对 各 基因 型较 合 适的 培养 基, 怎 样大 规 模地 提 高成熟 胚愈伤组织的 分化率等, 都需要做 进一步的研 究。 参考 文献
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2 .4

基因型 对小麦出愈 率的影 响

试 验利 用4 个 小 麦品 种

培养, 它们在生 长 状 态、 胁迫 下 的 反应 均 有 所不 同 。通 过 改 变2 ,4- D 的浓度, 对它们进行 愈伤 组织诱 导, 发 现随 着2 ,4- D 浓度的增 加,4 个 品种的愈伤 组织出愈率下 降趋势有所 不同 。 从表2 还可以看出 , 师 栾02 - 1 和 北农 大3383 的出 愈 率在 6 m L 2 ,4- D 的培 养基中是在2 m L 2 ,4- D 培养 基中的 一半 。 g/ g/ 而麦1 下降的幅度 较小, 仅 降低 了9 .30 % , 神麦 66 在4 m L g/ 2 ,4- D 时的出 愈 率 比 在 2 ,4- D 浓 度为 2 m L 时 反 而 有 所 增 g/ 加, 但 随着浓度的 升高, 出 愈率大 幅度 下降 。由此 可知, 不 同 基因型的 小麦品种对2 ,4- D 的 耐受 能 力不 同, 进而 导 致出 愈 率不同 。 3 讨论 该研究的主 要目 的是 通 过 对河 北 省 小麦 品 种 的种 子 进 行 组织 培养 , 探 索 适合 河北 省 栽培 小 麦品 种的 培 养条 件, 为 河北省 小麦的遗 传 改良 工 作 打下 坚 实 的基 础。 在 小麦 组 织 培养中的诱 导成熟 胚愈 伤 组织 形 成 中,2 ,4- D 是 最 广泛 使 用


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