全 文 ：Sl 硬粒d、麦火天蓝堰麦草属间杂种无性系的建立
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研究报告
护冬s`5
、 电尹 , 趁尹,
李集 临 胡 赞 民l)
(哈尔滨师范大学生物系 )
本实验以“ 人民麦” x “ 夭蓝傻麦草” F 。 成熟胚 、 F : 幼穗及 “ 坷坷瑞特” x “ 天蓝恨麦草 ” F : 幼穗
,为外植体 ,在 M s 十 Z rn g /2L . , 4 一 D 的培养基上诱导愈伤组织 ,在无激素的 M s 培养基上诱导再生植株 。
产生胚性愈伤组织的频率最高为 7 8 . 夕% 。 植株再生方式为体细胞胚胎发生方式 , 再生 频 率 最 高 为
10 %
。 胚性愈伤组织经 13 个月的继代培养仍具再生能力 。 发现一种特殊分化现象 , 即小花结构的分
化 ,并对产生这种现象的原因进行了分析 。
关键词 : 硬位小麦 ,天蓝僵麦草 , 体细胞胚胎发生 ,无性系
利用组织培养改良作物品种已 日益受到重
视山 ,l’ ] , 获得无性系是这一技术应用的关键 。 近
年来通过组织培养研究体细胞胚胎发生已有很
大进展 .lt “ , , , , 多种植物通过体细胞胚胎发生途
径获得再生植株 , 建立了无性系 ,如黑麦阔 、 水
稻 13[ 1、 八倍体小黑麦单倍体切 、 大麦 x 小麦 杂
种阂等。 实践证明通过组织培养诱导胚胎发生
可获得大量的再生植株。
硬粒小麦 x 天蓝惶麦草 F : 高度不育闭 ,有
人认为组织培养可能是克服属间杂种不育的方
法之一 【6] ,并且可以产生大量的变异植株 〔司 。 我
们从 1 9 8 6 年开始对人民麦 ( 2 , ~ 2 8) x 天蓝
僵麦草 、 坷坷瑞特 ( 2 , ~ 28 ) x 天蓝惶麦草两
个属间杂交组合的 F。 成熟胚 , F ; 幼穗进行组
织培养 ,建立了两个无性系 , 获得大量再生植株
与变异个体 ,现将结果报道如下 。
材 料 与 方 法
供试材料为人民麦 ( T ir , i ` “ m 而、 m o .r
尺e , m i n m a i ) x 天蓝恨麦草 ( E l y t r i g i a g l a -
“ ca ) F
。 成熟胚及 F : 幼穗 、 坷坷瑞特 ( T . d “ -
,
’“ m 反e 及e r u i ` 。 ) X 天蓝恨麦草 F: 幼穗 。 无
菌条件下剥出 F。 成熟胚及 F : 幼穗 ,接种于诱
导培养基上 。 诱导墙养基成分为 M s 基本成分
附加 2 , 4 一 D Zm g / L , 记作 M S I , 继代培养亦用
M S I
。 观察 2 , 4一 D 不同浓度对胚性愈伤组织继
代培养的作用 , 采用 M X I 、 M X Z、 M X 3 培养基 、
成分为 M S 基本培养基分别附加 2 , 斗一 n l m g / L 、
3m g /L
、
4 m g / L
。 分化培养基为无激素的 M s 基
本培养基 ,记作 M A 3。 在温度为 26 一 28 ℃ 的
黑暗条件下诱导愈伤组织 , 20 天后转人光照培
养 , 1个 月继代培养 1 次。 实体显微镜及扫描
电镜观察愈伤组织表面结构 。 幼苗移栽 同 常
规 。
结 果 与 讨 论
(一 ) 愈伤组织的诱导及继代培养
幼穗切块培养 巧一 20 天产生愈伤组织 。 愈
伤组织有两类 : 1类为非胚性愈伤组织 , 1类为
胚性愈伤组织。 成熟胚接种 3 天后开始产生愈
伤组织 , 均为非胚性愈伤组织 。不同杂交组合和
不同外植体产生愈伤组织的频率如表 1。
表 1 表明不同基因型 、不同外植体 、 同一外
植体不同发育阶段产生愈伤组织和胚性愈伤组
L i J i l i 移 e ; a l
.
; T h e E s t a b l i : h m e n t o f C l o n e s o f
T r 了犷f c “ 份 d “ r “ 份 又 E l y r r f g i 口 g l a “ ` a I n t e r g e n e r i`
H y b r i d
l) 现在哈尔滨医科大学生物教研室工作。
本文于 19 8 9 年 2月 2 0 日收到 。
DOI : 10. 16288 /j . yczz. 1990. 03. 001
愈份组织的诱辱翔率
胚性愈伤组织
杂交组合 外植休种类及大小 接种数 出愈数 出愈百分率( % )
3
11ù,j
刻一l|斗
人民麦 义天
蓝僵麦草
成熟胚
cI m 左右幼穗
3 c m 以上幼穗
cI m 左右幼穗
53
57
1 0 0
1 0 0
坷坷瑞特 X天蓝但麦草
10 8
2 l
9 3
2 1
8 6
。
l
10 0
块数 百分率 (% )
0 0
4弓 7 8 。 9
织的频率有差异 。
以幼穗作为外植体诱导胚性愈伤组织并高
频再生植株已有许多报道 。 D al el oj 在 L ol 佃 m
m u t i f l o r “ m 的幼穗培养中发现 l一 6m m 的幼
穗与 7一 50 m m 的幼穗产生胚性愈伤组织的能
力有较大差别 。 王大元 〔 1在稗草组织培养中发
现幼穗大于 cZ m 只能诱导出非胚性愈伤组织 。
可见幼穗的发育时期对胚性愈伤组织的诱导有
重要作用 ,不同基因型最佳发育时期可能不同 。
人民麦 x 夭蓝惶麦草 、 坷坷瑞特 x 天蓝恨麦草
以 l o m 左右的幼穗做外植体较为适宜 。
胚性愈伤组织在继代培养中生长迅速 , 能
产生新的胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织 。 胚
性愈伤组织表面逐渐出现绿色结构呈点状或曲
线状 (图版 I , 1 ) 。 在 M SI 上 ,胚性愈伤组织有
时分化出根 、 芽 , 生成小植株 。 有少量胚性愈伤
组织分化出小花结构 , 具颖壳与雌蕊 ,无雄蕊 。
经过不断筛选 , 我们已获得十几个不同胚性愈
伤组织块的克隆。 两个属间杂种的胚性愈伤组
织均已继代培养 18 个月以上 。
(二 ) 2 , 4一 D 浓度对胚性愈伤组织继代培
养的效应
将在 M SI 培养基上继代培养的人民麦 X
天蓝僵麦草胚性愈伤组织转移至 M x l 、 M x Z 、
M X 3 中培养 ,观察其生长状况 。 在 M x l 中 , 胚
性愈伤组织大量分化 ,在 M X 3 中 , 胚性愈伤组
织生长缓慢 , 只有在 M x Z 及对照 M SI 中生长
良好 ,产生大量的胚性愈伤组织。 2 , 4一 D 低于
Zm g / L 愈伤组织容易爱生分化 , 2 , ; 一 D 浓度高
于 3 m g / L 愈伤组织增殖缓慢 ,均不能达到大量
增殖胚性愈伤组织的目的 。 2 , 4一 D 浓度为 2一了
m g / L 适宜于胚性愈伤组织的继代培养。
(三 ) 愈伤组织表面结构的现察
经实体显微镜及电镜观察 , 看到非胚性愈
伤组织表面无任何结构 , 胚性愈伤组织表面具
有各种形状的胚状体 (图版 1 , 2 、 3 ) 。 胚状体上
具绿色突起 (图版 I , 2 ) , 多数胚状体无规律的
聚集在一起 ,少数排列成线状或圆圈形 。 继代
衰 2 坯性愈伤组织在分化培养基中的分化
出苗数 分化小花数
杂交组合 转人分化时间 接种块数 百分数
(% )
每块 出芽
数
块数
口了砚一n甘Rl,门了OJ八甘口、
里人人民麦丫天蓝恨麦草
8 7
。
4
8 7
。
5
8 7
。
6
8 7
。
1 0
8 8
.
3
4 0
1 6
2 3
2 6
弓9
3 l
1 5
23
l 0
3
0一 8
0一 10
l一 8
O一 8
0一 10 ::::
坷坷瑞特 X 天蓝但麦草
87
。
t l
88
,
3
弓7 。 l
3 8
。
,
0一 8
O一 8
能力 , 也具有直接再生繁殖器官花的能力。在继
代培养中胚性愈伤组织发生小花分化现象可能
是后一种原因 。
本实验研究了属间杂种 F 。 的成熟胚及 P ,
幼穗在 MS 十 Zm g / L Z , 4 一 D 培养基上 , 诱导胚
性愈伤组织的频率 ,胚性愈伤组织的表面结构 ,
继代培养与植株再生方式 等 , 对 了解 体 细 胞
胚胎发生机理有一定意义 。 同时建立了人民麦
x 天蓝僵麦草 、 坷坷瑞特 x 天蓝僵麦草二个属
间杂交组合的无性系 , 从无性系中不断的获得
再生植株 ,再生植株存在广泛变异。 作者认为
经过筛选有可能获得有结实能力 , 高度抗小麦
多种病害 、不 同倍数体的新遗传资源 。
参 考 文 献
[ l 」 王大元 、 孔众 : 1 9 8 4。 实验生物学报 , 17 ( 3 ) : 2 7 1一
2 79
。
朱激 : 19 7 8 。 遗传学报 , 5( l ) : 7 9一 , 6 0
孙敬三 、 朱至清 : 19 8 6。 植物学报 , 2 8( 1) : 3 3一 3 7。
李 浚明 : 1 98 6。 北京农业大学学报 , 12 (今) : 今5 3一
咭6 2 0
张大明 、李集临 : 1 , 8 , 。 哈尔滨师范大学自然科学学
报 , 3 : , 7一 7 5 。
张炎等 : 19 8 5。 科学通报 , 17 : 1 3 4 5一 13 4 7 。
郑企成 、朱耀蓝 , 19 8 7。 植物学报 , 2 9。 ) : 3 67一 3 7 2。
B o y e s , C
.
J
.
a n d 1
.
K
.
V a s i l : 1 98 4
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P l a 月 t cs 蔺e月 c 于
L 亡 r了e r ` 35 : 15 3一 1 57 .
C h u
,
C
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C
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: 19 8 4
.
T h o r
. 汉即 1. C e 。 。 t , 6 8 ,
37 5— 3 7 9 -
D a l e
, P
.
J
.
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: 19 8 1
.
P l a 称 : C口 l l T云二` “ 亡 O护窟a 移
C “ l`“ r ` , 1 : 4 7一5 5 .
E v a n s
,
D
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A
·
e t a l
·
: 19 84
.
A m e r
.
J
.
B “ , 7 1( 6) :
7 5 9一7 7 4 .
G r e e n
,
C E
.
e t a l
.
: 19 7 5
.
C r o P cS 宕亡月 c e , 1 5 : 月17一
4 2 1
.
H e y s e r
,
J
.
W
.
e t a l
.
: 19 8 3
.
P l a 月宕 cS i e ” c廿 L e t才。 r `
,
2分:
17 5一 18 2 .
L a r k i n
,
P
.
J
.
e t a l
.
: 19 8 1
.
T 人亡。 r . 汉P P I . G e 月心` , 6 0 :
19 7一2 14 .
R y be
z y n s k i
,
J
.
J
.
e t a l
.
: 19 8 6
.
T h , o r
.
A P P泌. 夕。树 -
7 3 : 2 6 7一 2 7 1 .
IJú勺.J, .J23斗
.、Lr.rL.L
[ 5 1
[ 6 ]
汇7 ]
[ 凡 ]
910)川12],]l’
培养一段时间后 , 从上述胚状体上长出的绿色
突起聚集起来形成一些肉眼可见的绿色 结 构 。
在成熟的胚状体上芽原基明显可见 (图版 I , 4 )
许多作者 .1L , ,8 9,l 习亦观察到胚性愈伤组织上存在
胚状体 。
(四 ) 植株的再生
非胚性愈伤组织转移至 M A 3 培养 基 上 ,
10 务能分化出根 ;但不能分化出芽 。 胚性愈伤
组织转移至 M A 3 培养基上 , 10 一 20 天出芽 、
生根。 从叶状体的侧面首先长出 1 至数 个 芽
(图版 I , 5 ) , 然后生根。 在一个胚性愈伤组织
的绿色结构上可长出多个植株 (图版 I , 6 ) 。 再
生频率统计结果如表 2o
在含有 2 , 4一 D Zm g / L 的培养基上可诱导
出胚状体并使其大量增殖 ,但其萌发受到抑制 。
除去 2 , 4一 D 胚状体 ,如正常种子胚可萌发成完
整健壮的植株 , 由此可见胚状体可以合成供其
萌发的各种激素 。
(五 ) 一种特殊分化现象
胚性愈伤组织在 M A 3 培养基中不仅分化
出根 、 芽 ,有的还分化出小花 (图版 I , 7 ) , 小花的
结构具颖壳和雌蕊 ,但无雄蕊 , 常成簇存在 (图
版 I , 7 ) , 多者达 15 个 。 人民麦 x 天蓝僵麦草
胚性愈伤组织继代培养 13 个月后 , 小花分化的
频率仍高达 巧 . 3% (表 2 ) 。
D a l e , `0J 在 L o l i“ , 。 二 r i f l o r。 。 的幼穗培
养中发现 , 如果幼穗较大 ,可直接形成小花 。 张
炎等 L` ,在山羊草 ( A , g i l o p s 、 小麦 (了 r i r sc , , )、
黑麦 ( se “ l。 ) 三属杂种幼穗培养中也发现 有
直接形成小花的现象 。
产生小花分化的原因可能有 2个 : 第一所
用外植体较大 ,花原基已分化 , 在诱导培养基上
细胞没有脱分化继续发育成小花 ; 第二愈伤组
织不仅具有再生营养器官根 、芽 、 完整植物体的
f 15 ]
. ,
李集临 等 : 硬粒小 奢 x 天 蔗堰 专 草最间杂种无性 系的建立 图版 I
1
. 旺初愈伤组织 ; 二一比州 一j吠协 儿 }日 日、 1自的旺状洲: {丈绿 色结
伏体 ; 4 . 一个成熟月引川才、 {别日 j 衍、 , 茸肠以七明 淤 可贝 二 弓. 口
袱 3 . 扫招 !匕内 厂牡性愈 南组织 友面的旧
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