全 文 ：　收稿日期:2008-09-19
基金项目:新疆兵团科学研究计划项目(2006GG04)
作者简介:孙　娜(1982-),女 , 硕士生 ,研究方向为作物遗传育种;e-mail:huainian1211@163.com。
通讯作者:魏凌基(1955-),女 , 教授 ,从事作物遗传研究。
第 27卷　第 1期
2009年 2月
石河子大学学报(自然科学版)
Journal of Shihezi University(Natural Science) Vol.27　No.1Feb.2009
文章编号:1007-7383(2009)01-0001-05
冬春性小黑麦花药愈伤组织诱导的影响因素
孙　娜 ,石培春 ,魏凌基 ,曹　禹 ,甘铃玉 ,李鹏飞
(石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室 , 新疆石河子 832003)
摘要:以 12 个冬春性小黑麦杂交组合 F1代为材料 , 分别接种到不同培养基上 ,研究了基因型和培养基以及激素和
碳源对花药愈伤组织诱导的影响 ,并对冬春小黑麦在不同培养基上的诱导率做了比较。结果表明 , 基因型和培养
基对冬性小黑麦愈伤组织的诱导率均有显著影响;而对部分春性小黑麦的影响差异不显著;激素和碳源的调整对
愈伤组织的诱导有一定程度的影响 ,但差异不显著。冬春性小黑麦在不同培养基上的反应不同.冬性小黑麦在 PⅡ
培养基上的愈伤组织诱导率最高 ,而春性小黑麦的最适培养基因基因型的不同而不同。
关键词:小黑麦;花药培养;愈伤组织诱导率;激素
中图分类号:S512.103.5　　　　文献标识码:A　　　　
　　小黑麦(Triticale)是由小麦(Triticum)和黑麦
(Secale)进行属间杂交 , 应用染色体工程育种技术
人工创造的新物种 。由于小黑麦结合了双亲的特
性 ,与黑麦和小麦相比 ,其不但保持了小麦的丰产性
和优良的籽粒品质 ,而且还结合了黑麦的抗病性和
抗逆性强 、赖氨酸和蛋白质含量高等特点 ,具有杂种
生长优势 ,因而其越来越受到世界各国学者的重视 。
通过改良 ,小黑麦已成为一种很有发展前途的新作
物[ 1 ～ 4] 。
近几年 ,小黑麦的作用越来越受到人们的重视 ,
对其研究也更全面 ,更具体 ,更深入 。但因为我国国
土面积辽阔 ,气候差异较大 ,因此小黑麦在全国范围
内的推广受到阻碍。要想使小黑麦的推广得以顺利
进行 ,就要求不断地有品质更优良且适应性更强的
品种被育出 。而在众多的育种手段中 ,花药培养是
一种不可缺少的快速育种途径 ,可以缩短育种周期
3 ～ 4代 ,节省了大量的人力物力[ 5] 。
如今 ,花药培养育种已与常规杂交育种 、远缘杂
交育种 、诱变育种以及转基因技术相结合 ,形成了一
套育种技术体系[ 6] 。我国把花培育种与常规育种有
机结合起来 ,已先后育成小麦 、水稻 、玉米 、油菜等作
物花培新品种[ 5] 。而在我国目前的花培育种中 ,小
黑麦的花药培养研究并没有深入 ,甚至关于这方面
的报道少之又少。资料显示 ,作物花药培养都普遍
存在一个共同的障碍 ,那就是产生愈伤组织诱导率
低的问题[ 6 ,7] 。因而 ,提高花药培养的诱导率仍然
是小黑麦花培育种中的首要问题 。为此我们对影响
花药培养的一些因素 ,如基因型 、培养基和激素以及
碳源进行了研究 ,以期提高小黑麦花药培养的诱导
率 ,从而提高绿苗再生频率供田间鉴定和选择。
1　材料与方法
1.1　材料
供试材料:杂交F1代 ,代号为冬H329 、冬H119 、
冬H311 、冬 H63 、冬 H11 、冬 H231 、春 H5 、春 H6 、春
H8 、春H105 、春H126 、春H129 ,由石河子大学农学院
育种教研室提供。
1.2　方法
1.2.1　实验方案
1.2.1.1　培养基对冬春性小黑麦愈伤组织诱导率
的影响
选用 K3 、P Ⅱ 、B5 、C17 四种培养基分别对冬
H329 、冬 H119 、冬 H311 、春 H5 、春 H6 、春 H8行进接
种 ,研究不同培养基对冬春性小黑麦愈伤组织诱导
率的影响 ,并选出最适培养基。
以上四种培养基均+2 , 4-D 2.0mg/L +KT 1.0
mg/L +蔗糖 90000mg/L +琼脂 7000mg/L , pH 分别
DOI :10.13880/j.cnki.65-1174/n.2009.01.013
为5.6 、5.8 、5.5 、5.8。
1.2.1.2　激素和碳源对冬春性小黑麦愈伤组织诱
导率的影响
以C17为基本培养基 ,通过调整激素和碳源水
平设计了 5 种培养基 ,分别对冬 H63 、冬 H11 、冬
H231进行接种 。设计的培养基配方如下:
C17-1:C17+2 ,4-D 2.0mg/L+KT1.0mg/L +蔗
糖90000mg/L;
C17-2:C17+2 ,4-D 1.5mg/L+KT1.0mg/L +蔗
糖90000mg/L;
C17-3:C17+2 , 4-D 2.0mg/L +6BA1.0mg/L +
蔗糖 90000mg/L;
C17-4:C17+2 ,4-D 2.0mg/L+KT1.0mg/L +蔗
糖60000mg/L+麦芽糖 30000mg/L;
C17-5:C17+2 , 4-D 2.0mg/L +6BA 1.0mg/L +
蔗糖 60000mg/L+麦芽糖 30000mg/L。
以K3为基本培养基 ,通过调整激素和碳源水
平设计了 5种培养基 ,分别对春 H105 、春 H126 、春
H129进行接种 ,设计的培养基配方如下:
K3-1:K3+2 , 4-D 2.0mg/L+KT 1.0mg/L+蔗糖
90000mg/L;
K3-2:K3+2 , 4-D 1.5mg/L+KT 1.0mg/L+蔗糖
90000mg/L;
K3-3:K3+2 , 4-D 2.0mg/L+6BA 1.0mg/L +蔗
糖90000mg/L;
K3-4:K3+2 , 4-D 2.0mg/L+KT 1.0mg/L+蔗糖
60000mg/L+麦芽糖 30000mg/L;
K3-5:K3+2 , 4-D 2.0mg/L+6BA 1.0mg/L +蔗
糖60000mg/L+麦芽糖 30000mg/L。
1.2.2　处理方法
取主穗上处于单核中 、晚期的花药为接种外植
体。将取回的麦穗 4℃低温预处理 4d ,用 0.1%的
HgCl2 溶液消毒 10min ,无菌水冲洗 3 ～ 4次。置于已
灭菌的培养皿内 ,用镊子取出花药 ,接种到诱导培养
基上 ,接种密度为每瓶60 ～ 80枚花药。将接种后的
材料放到 32℃黑暗条件下热激处理 3d ,再转入 28℃
下暗培养 ,培养 22d 左右开始有少量花药诱导出愈
伤组织或胚状体 。
1.2.3　数据统计分析
愈伤组织诱导率=形成愈伤组织花药数/接种
花药数×100%。
在统计分析之前使用反正弦函数(x =sin-1 p)
将所得数据进行转换 ,再用DPS 3.01软件进行方差
分析 。
2　结果与分析
2.1　基因型和培养基对冬性小黑麦花药培
养诱导率的影响
以K3 、PⅡ 、B5 、C17为培养基分别对冬 H329 、冬
H119 、冬H311进行接种 ,研究了不同培养基对冬性
小黑麦不同基因型愈伤组织诱导率的影响 ,结果见
表 1。
表 1显示 ,三个冬性小黑麦基因型都在 P Ⅱ培
养基上表现出最高的诱导率 ,在 B5培养基上的诱导
率均为最低的;冬 H329 在四种培养基上的诱导率
均高于其他二种基因型 ,而冬 H311 的诱导率最低。
可见这三种冬性小黑麦基因型在以上四种培养基上
的反应基本一致。
对表 1进行多重比较的结果表明 ,冬H329与冬
H119 、冬H311的愈伤组织诱导率存在极显著差异 ,而
冬H119与冬 H311之间差异显著(表 2)。PⅡ、K3 、C17
培养基对冬性小黑麦愈伤组织诱导率影响差异不显
著 ,但 PⅡ的诱导率却显著高于B5(表 3)。
表 1　冬春性小黑麦材料在不同培养基上的诱导率
基因型 愈伤组织的诱导率/ %
C17 B5 PⅡ K3
冬 H329 7.23 5.01 11.52 11.42
冬 H119 2.87 1.98 7.41 3.17
冬 H311 2.12 1.05 2.33 1.24
春 H5 3.64 2.22 19.19 6.91
春 H6 9.60 3.94 15.75 16.94
春 H8 16.21 2.41 7.10 10.52
表 2　冬性小黑麦不同基因型对愈伤组织
诱导率影响的多重比较(SSR)
基因型 均值 5%显著水平 1%显著水平
冬H329 17.03±3.37 a A
冬H119 10.97±3.35 b B
冬H311 7.36±1.43 c B
表 3　不同培养基对冬性小黑麦愈伤组织
诱导率影响的多重比较(SSR)
培养基 均值 5%显著水平
PⅡ 14.81±3.83 a
K3 12.14±3.60 ab
C17 11.24±5.59 ab
B5 8.97±6.87 b
2.2　基因型和培养基对春性小黑麦花药培
养诱导率的影响
将春 H5 、春H6 、春 H8三个小黑麦材料分别接
种到K3 、PⅡ 、B5 、C17培养基上 ,调查愈伤组织的出
2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　石河子大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　第 27卷
愈情况 ,结果见表 1。
从表 1可以看出 ,春H5在 PⅡ培养基上的诱导
率最高 ,达到 19.19%;而春H6在 K3上的诱导率最
高(16.94%), P Ⅱ仅次之(15.754%);春 H8 则在
C17培养基上反应出最高的诱导率(16.21%)。这
说明在三种春性小黑麦的花药培养中 ,不同基因型
在不同培养基上的反应不同。
对表 1进行多重比较的结果显示 ,基因型和培
养基对春性小黑麦愈伤组织诱导率的影响差异均不
显著(表 4)。
表 4　基因型和培养基对春性小黑麦愈伤组织
诱导率的方差分析表
变异来源 平方和 自由度 均方 F 值 显著 F 值
基因型间 34.28 2 17.14 0.67<1
培养基间 245.27 3 81.76 3.19 F0.05(3 , 6)=4.76
误差 153.88 6 25.65
总变异 433.43 11
2.3　激素和碳源对冬性小黑麦花药培养诱
导率的影响
以C17-1 、C17-2 、C17-3 、C17-4 、C17-5为培养基 ,
对冬 H63 、冬 H11 、冬H231进行接种 ,研究了激素和
碳源对冬性小黑麦花药培养诱导率的影响 ,结果见
图1。从图 1可以看出 ,冬H63冬H11都在C17-2培
养基反应出最高的诱导率 ,而冬H231在 C17-2上的
诱导率却最低 ,这说明 2 , 4-D的调节对冬性小黑麦
不同基因型愈伤组织的诱导反应差异较大。但方差
分析表明 ,以上五种培养基对冬性小黑麦愈伤组织
诱导率的影响差异不显著 。
多重比较显示基因型对冬性小黑麦花药培养诱
导率的影响存在显著或极显著差异 。其中冬 H11
和冬H231对愈伤组织诱导率的影响达极显著水
平 ,冬 H63对愈伤组织诱导率的影响显著高于冬
H231 ,而冬 H11和冬 H63之间差异不显著(表 5)。
图 1　激素和碳源对三个冬性小黑麦基因型
愈伤组织诱导率的影响
表 5　冬性小黑麦不同基因型对愈伤组织
诱导率影响的多重比较(SSR)
基因型 均值 5%显著水平 1%显著水平
冬H11 14.88±5.00 a A
冬H63 13.04±2.11 a AB
冬H231 6.30±1.97 b B
2.4　激素和碳源对春性小黑麦花药培养诱
导率的影响
将春H105 、春H126 、春 H129分别接种到 K3-1 、
K3-2 、K3-3 、K3-4 、K3-5培养基上 ,研究了激素和碳源
对春性小黑麦花药培养诱导率的影响 ,结果见图 2。
图 2结果表明 ,春 H105在 K3-1培养基上的愈
伤组织诱导率最高 ,而在 K3-4培养基上明显降低 ,
其他二种基因型在 K3-4上的诱导率也都低于在其
他培养基上的诱导率 ,这说明加入 3%的麦芽糖对
以上3种春性小黑麦基因型的愈伤组织诱导效果不
明显;虽然H105在 K3-3上的诱导率要低于在 K3-1
上的诱导率 ,但是综合来看 ,K3-3 培养基对这 3种
基因型的诱导效果较好 。这说明以 6-BA代替 KT
对春性小黑麦愈伤组织的诱导起到一定作用。但方
差分析表明 ,以上五种培养基对春性小黑麦愈伤组
织诱导率的影响差异不显著 。
多重比较显示 ,以上 3种基因型对愈伤组织诱导
率的影响存在显著或极显著差异 。春H105的愈伤组
织诱导率极显著地高于春H126 ,显著高于春H129;而
春H129和春 H126之间差异不显著(表6)。
图 2　激素和碳源对三个春性小黑麦基因型
愈伤组织诱导率的影响
表 6　春性小黑麦不同基因型对愈伤组织
诱导率的多重比较(SSR)
基因型 均值 5%显著水平 1%显著水平
春H105 23.95±5.71 a A
春H129 17.10±2.66 b AB
春H126 12.86±2.86 b B
3第 1 期　　　　　　　　　　　　　孙　娜 , 等:冬春性小黑麦花药愈伤组织诱导的影响因素　　　　　　　　　　
3　讨论
3.1　基因型对冬春性小黑麦愈伤组织诱导
率的影响
在花药培养诱导率低的诸多影响因素中 ,基因
型的影响早就为人们所熟知[ 8～ 12] 。我们的研究也
证实了这一点。本研究结果表明 ,除春 H5 、春 H6 、
春H8差异不显著外 ,其余的三组基因型对愈伤组
织诱导的影响都达显著或极显著水平 。尽管春H5 、
春H6 、春H8三种基因型之间差异不显著 ,但是它们
却有各自的最适培养基。说明小黑麦的基因型和培
养基之间存在着互作关系 。这与 Feuds等[ 12]所得的
结论一致 。
3.2　培养基对冬春性小黑麦愈伤组织诱导
率的影响
培养基对冬春性小黑麦愈伤组织诱导的影响有
所不同 ,冬 H329 、冬 H119 、冬 H311都在 PⅡ培养基
上反应出最高的诱导率;而在春H5 、春H6 、春H8花
药培养中 ,不同基因型的最适培养基不同。这说明
一种培养基适合一种作物 ,并不代表它就适合这种
作物的所有基因型。所以在花药培养的培养基选择
上 ,还需针对不同的基因型而定。
王培等通过正交实验优化了培养基中各元素的
组成后提出的一个目前在我国得到普遍推广应用的
小麦花药培养基-C17培养基[ 13] ,它已基本上代替
了我国早期使用过的马铃薯培养基(PⅡ)和 N6 培
养基[ 14] ,但通过本研究证明 ,除春H6和春H8外 ,其
余冬春性小黑麦基因型在马铃薯培养基(PⅡ)的愈
伤组织诱导率都要优于 C17培养基。这说明 ,适合
于小麦花药培养的培养基不一定也适合于小黑麦 ,
虽然小黑麦是小麦和黑麦属间杂交的产物。
3.3　激素和碳源对冬春性小黑麦愈伤组织
诱导率的影响
李文卓通过调整激素类型和比例对小黑和小黑
麦的杂交后代的花药培养进行了研究 ,发现含 2 , 4-
D和 6BA(V(2 ,4-D∶V (6BA)=2∶1)的培养基不但愈
伤组织的诱导率高 ,而且愈伤组织的质量也好[ 15] 。
本研究结果表明 ,用 6BA代替KT 与2 , 4-D以 2∶1搭
配对春性小黑麦愈伤组织的诱导起到较好效果 ,但
对冬性小黑麦来说效果不明显 。
也有资料显示用麦芽糖代替蔗糖在冬性小黑麦
的花药培养中得到较高的诱导率[ 17] 。本研究以蔗
糖(6g/L)和麦芽糖(3g/L)搭配的培养基(C17-4 、K3-
4)取代只用蔗糖(9g/L)的培养基(C17-1 、K3-1),不
但对冬性小黑麦花药培养的诱导率没有明显的影
响 ,而且对春性小黑麦愈伤组织的诱导起到副作用。
这与有关资料的报道不一致[ 16～ 18] 。这可能是所用
实验材料不同或统计分析方法的差异所致 。
综合分析表明 ,在冬春性小黑麦的花药培养中 ,
基因型对愈伤组织的诱导影响显著;培养基对其的
影响有所不同 ,冬性小黑麦的最适培养基是 PⅡ培
养基 ,而春性小黑麦的最适培养基却因基因型的不
同而不同;本研究中 ,激素和碳源的调整对愈伤组织
的诱导有一定的影响 ,但影响不显著 。当然 ,这几个
品种能否充分代表冬春性小黑麦的基因型还有待进
一步探讨和研究。
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Study on Factors Affecting the Induction of Anther Callus
in Winter and Spring Triticale
SUN Na , SHI Pei-chun ,WEI Ling-ji ,CAO Yu ,GAN Ling-yu , LI Peng-fei
(College of Agriculture , Shihezi University/Key Laboratory of Oasis Ecology Agriculture of
Xinjiang BINGTUAN , Shihezi , Xinjiang 832003 , China)
Abstract:With F1 populations of 12 cross combinations of winter and spring triticale as material , inoculated them respec-
tively to different mediums , the effect of culture conditions on inducing callus were studied , including different genotypes ,
kinds of medium , the hormone and carbon source.We compared the frequency of inducing callus of winter and spring triti-
cale on different mediums.The results showed that genotype and medium influenced the frequency of inducing callus of
winter triticale significantly;didn t influence the frequency of inducing callus of part of spring triticale significantly ;in the
experiment , adjustment of hormone and carbon source influence the frequency of inducing callus to a certain extent , but
variance analysis showed no significance.Winter and spring triticale react differently to different mediums.The frequency
of inducing callus of winter triticale on PⅡis highest ,but for spring triticale , the optimum medium varies with genotype.
Key words:triticale;anther culture;frequency of inducing callus;hormone
5第 1 期　　　　　　　　　　　　　孙　娜 , 等:冬春性小黑麦花药愈伤组织诱导的影响因素