全 文 ：中国农业科学 I叨4 , 2 7 ( 4 ) : 83 一 87
S d 曰正a A沙如恤 . 及抽口
小麦 一天蓝堰麦草二属杂种
花药培养基的建立和应用
贾 旭 庄家骏 胡适全 俞春江 聂道泰
`中国科学院遗传研究所植物细胞与染色体 l二程国家重点实验室 , 北京 10 10 1)
提要 本又报道了 丁A 培养基的建立 , 并分析 了 TA 培养基 在小麦与 小麦 一 天蓝堰
麦草中间型杂种花药培养上的效果 。 试验 结果表 明 , 在 T A 培养基上花粉愈伤组 织和绿色
花粉植株 的诱导频率大 大超过在 W , 4 培养基上的诱导频率 。
关键词 小麦 ; 天蓝僵麦草 ;花药培养 ;愈伤组织 ; 花粉植株
小麦 一 天 蓝堰麦草 中间型 材料 中 3 、 中 5 是普通小麦 ( .IT il加 m `。 lt’v u m , 2n = 42 ,
A A B B D D )与天蓝堰麦草 ( A g n租 l , ro ,: g如 ,。 `。 , 或 月 v r r公故 in r e ,· m e而 , Zn = 42 , B B E E F F )
杂种后代中选出的异源 八倍体 , 除具有普通小麦的全套染色体组 A A BB D D 外 , 还添加了
一组天蓝堰麦草的染色体 E E (F F’) `’ , 之I。它们保留了天蓝堰麦草的抗病性 , 对小麦的叶锈 、
秆锈和条锈病免疫 , 而且高抗小麦黄矮病 ( B Y D V ) , 是普通小麦抗病育种的重要抗病基
因源 。 普通小麦和 天蓝堰麦草中间型杂交 , 不 仅可 以有效地克服远缘杂种后 代高度不孕
性 , 而且天蓝堰麦草的抗病性也能转移到普通小麦 i” 。 由于 远 缘杂种后代性状分离严
重 , 性状很难稳定 , 要想获得具理想性状的稳定株系需费时费力 。 花药培养及单倍体育种
这一新的细胞工程技术在小麦 一 天蓝堰麦草二属杂种 _ t 的成功应用使这一问题的解决获
得了转机【’伪 。 但由于花粉植株诱 一导率目前仍比较低 , 限制了这一新技术在小麦 一天蓝堰麦
草二属杂种上的广泛应用 , 因此研究如何提高花粉植株诱导率已迫在眉睫 。 影响花粉植
株诱导率有很多因素 , 基本培养基的组成是非常重要 的一个因素 。 本文报道本实验室研
制的 T A 培养基在小麦 一 天蓝堰麦草二属杂种花药培养 上的效果 。
1 材料与方法
,
.
, 花药供体材料
本实验共用了 14 个杂种材料 , 其中 1 个为普通小麦与小麦 一 天蓝堰麦草中间型
中3 、 中 5 的二属杂种 , 另外 3个为小麦一 天蓝堰麦草 一 黑麦三属杂种 。 所有供试材料都
生 长在大 田 。
1
.
2 培养基
诱导花粉愈伤组织用 w l4 【4 !和 T A培养基 (表 1) ; 诱 导愈伤组织分化植株用 l叩 一 2
培养基 !习 , 激动素 .0 5 m g / L , N A A .0 5 m g / L , 蔗糖 3% 。
收稿「1期 l卯 2一 02 一 28
中 国 农 业 科 学 27 卷
表 1 W 14 和 T A 培养基成分 (m g { L )
T a b le 1 Co m P
o ne n t s o f W 14 an d T A m ed ia
成 分
Cb m P on en ts
W 14
K N 0 3 2 [X义】 1698
N H
;
H
Z】哟 ; 380
(N H
;
)
2 5 ( 〕4 27 7
M岁以 ·7H 20 2以) 2仪〕
〔习0 2 . 2 H Z O 140 1肠
凡以〕; 7(X 】 328
M n S O
4
. 比 0 8刀 8 . 0
Z xl义) ; 刀H Z O 3 .0 3刀
H : B 0 3 3
.
0 3乃
K l 0
.
5 o j
(汕5 0 4 · SH 2 0 0 .02 5 0 . 02 5
O丈1 2 . 6卜2 0 0 . 0 2 5 0 . 02 5
N a Z M
r式) 4 · 2H 2 0 0 .田5 0 .田5
Fes 幻 4 · 7H 20 2 7 . 8 2 7 . 8
N a
Z
E】〕T A . 2 H Z O 3 7名 37 · 8
甘氨酸 Gl ya ne 2 . 0 2 . 0
盐酸硫胺 们 11洲ne H C 1 2刀 2刀盐酸毗哆醇 巧石d o 劝ne H 0 0乃 0 5
落 酸 断co ti ni c 拟d 0 . 5 0 . 5
2 4 一 D Z力 2 . 0
激动素 为net in 住5 a s
蔗 糖 S u a ℃笙 (% ) 1 1 11
琼 脂 A笋 (% ) 0 . 5 0 5
PH S名 5 . 8
,
.
3 花药培养
取小抱子处于单核晚期的穗子 , 在
消毒前去掉穗子最上和最下部的 2 一 3
个小穗 。 为了尽量准确地比较 W 14 和 T A
培养基的效果 , 将穗子两边的花药分别
接种到两个不同的培养基上 。在 29℃和黑
暗下诱 导花粉愈伤组织 ; 在 26 一 28 ℃
下 , 每禾光照 ( 15〕 〕 lx) 10 小时诱导愈伤
组织分化植株 。
2 结果
2
.
1 诱导花粉愈伤组织
W 14 和 T A 培养 基 对 诱 导 小 麦
一 天蓝堰麦草二属杂种花粉愈伤组织
的结果列于表 2 。 在 T A 培养基上 , H
个材料中有 9 个材料诱导出花粉愈伤组
织 , 产 生 愈 伤 组 织 的 材料 成 功 率为
81
.
8%
。 在 W 14 培养基上只有 4 个材料
产 生 了 愈伤组 织 , 材 料 成 功率 仅为
36
.
3%
。 前者比后者提高了 125 . 3% 。
从每个材料产生的花粉愈伤组织的
花药频率以及花粉愈伤组织总的诱导率
看 , 丁A 明显优于 W 14 。 除 1 个材料在
T A 上的效果较 W 14 差和两个材料在两
种培养基上愈伤诱导率均为零外 , 其余 8 个材料在 T A 培养基上的效果都比在 W 14 培养
基上的好得多 。 其中提高幅度最大的材料是 ([ 46 98 x 中 5) F : x 京选 4 号 I R ,它的花粉愈伤
组织诱导率高达 .19 4% , 而在 W 14 培养基上仅有 .0 2% 。
2 2 诱导绿色花粉植株
将来 自W 14 和 T A 培养基上的花粉愈伤组织分别转移到 190 一 2 分化培养基上 , 诱 导
分化的结果从表 2 可知 , 来自 T A 培养基的绿苗分化情况 比来 自W 14 的好 , 除一个材料
的绿苗分化率低于 W 14 的外 , 其它的都高于来 自W 14 的分化率 。
绿色花粉植株总诱导率和产生绿色花粉植株的材料成功率是评价培养基效果的重要
指标 。 表 2 中的数据表明 , 在 T A 培养基上有 8 个材料被诱导出绿色花粉植株 , 而且除
一个材料外 , 其余 7 个材料的诱导率都远远超过在 W 14 培养基上的诱导率 , 而在 W 14 培
养基上只有 3 个材料产生了绿色花粉植株 。 这一结果表明 T A 培养基比 W 14 培养基更适
于小麦 一 天蓝堰麦草二属杂种的花药培养 。
4 期 贾 旭等 : 小麦 一 天蓝堰麦草点属杂种花药培养基的建立和应用 8 5
OO
3匕日匕叭寸0
O
导一3的8闪
ǎà
ǎ冰闪州关O蕊 岛
( : l、 O 一 O C O C
闷O
O
ǎ岁à二
。11易一dC封易ó0珍昏一邑ìuoǐ岌曰P月斗叶寒佃浙
Oǎà
ǎO一à交)寸ǎ9à(减) .叭一ǎ闪à日.一
OO
ǎ叫一à父价6ǎ哟一à从叭
O
ǎ一6à窝9价ǎ食à价6叭寸ǎ巴笑6心
O
ǎ落à6价.口
O
ǎ州à丝份
O O O
C二 O讲甲
人咯妞一公
0 0
心二O O
ǎ阶à价叫.寸ǎ一à获闪ǎ州à民到一
O
ǎ卜à8日ǎ导à6哟双ǎ。一二阶三
O
ǎ卜à叽一ǎ巴à产.一ǎ9à叭6口
O
盆
东寸一
O
ǎ一à巴6
O
ǎ多à
。驻d切u军助二灵é芬长人协妞浙
0 二 0 蒸0 导 价 l r 、 一 t) 长 rr 、 「 l 石卜 长 , 尸 〕尸~ 叫 .了 一 O
、 乙 导 东 0 O O O O
一匕巨己巴1
一刁ó
02
纂岁ù疑吐引坦倾津枷衍
ǎ阁à一价O
O
ǎ一卜à离寸ǎ导à8笑ǎ的一à示巴
O
ǎ哟阶à8卜ǎ焉二感羚ǎ东à导6一ǎ一à闷O
户叫叭à(6的一à
的卜.一口哟俐卜寸
(代寸à3必
O
ǎ叫到心à导侧
O
ǎ一à臼内
O
彝: O O C二 O口。一é曰卫等听雀豁已如坦倾
它ù`1
二 之二 O
ǎ叫àl价.0
O
ǎ9价à分卜ǎ沁àO笑洲ǎ一à日.闪
O
ǎ一价à臼9ǎ芯à易闪一ǎ乳à昆一ǎùà0闪Oǎ忍阎à宋名ǎ钻à叭卜.9一ǎ刹à导寸
O
三一à日.刹
O
ǎ巴3一
O
ǎ岁à
组一匀O
已招21。召é`q
后=。d
lt孚沪凶目口1一扫10UIAJ口只巴,
口。ōú,曰卫一讲基名稼探影洲叫攀顿么
鑫多 鑫疾系多 馨季系系多殡 霖鑫
三巨孔沉.吹。匕赶贫摇夏林灾卜纂仁ǎ
飞 瞬习
. 之 艺
O 招 州
Z 艳 ,乙 系系愁愁 疾系爵爵
燕稼粉禽娜
代ó寸一沐代卜寸一琴哎卜寸一
ó缤炭卜寸一多咬卜寸一
`多咬卜寸一
`乡咬卜寸一
ó缤硬一寸一
ó多
V卜寸一多哎卜寸产一奋寸汗川ǐ常`
二。ǐ曰Pu一
组一勺八é斓株奔贻呢
卫luJ一渭l`口ō一lu臼泪二Pǎé`1à .略举它一名岭布ù如识共夺
己缪ǎqàPu州
忿习一ǎqà一落
尝=3oNǎ”à三一
国ǎ价二ùx布旧终à
公ǎ叭。呈ù1州一习巨任x巴口阴二
闪ìǎ叭于x少巴侧法à
q(准ìǎ哟。皇ù。1月ǐ习二后兰xē比从l卜à
ǎ是二ìe二óx滚瑟l卜à
ǎ,àó.盼`。虽ù.1月一心,任。-ul x双凉l卜
ǎ州à 。叭`,一.x双从!卜
公9[习切u招盖二。Zxǎ叭。d巴1月-巨”lul x闪!似àú
一`少9箩牟毖火公ǎ它óx州!门l即àú
公t9-招助知召油uorZx .孟ǎ哟。头1ùǐ一经任ll x价乳妈àù
二一少9曳塌贷x .ìǎ价于巴卜例叭àú
已一寸u召x助三f公ǎ叽。头é-州-一经任”侧l x父,守àú
二ūǐù叶城谈x公ǎ叭.一工x笑忍寸à
ǎ`叭。头é.1州l习u三、段执l卜匕
`ìǎ叭二一丫巴代从;卜à
二ū三圣留。山x一火哟。民1州-习巨l x双孰l卜àú
公一里口毕ùxūìǎ叭于界从!卜àú
公ū斗庆l卜荟ìǎ哟。象ù1”ō一经任艺火产)交氛疑àù
公蔺阶从l卜xǎ,一一手毒萝àú
公一9ǐ月即弓戈助`闷只`ǎ喃。头ù花曰经任-ul x寸!笑巴工叭沐àú
二一少9岁塌浙x一认ǎ喃于寸l父巴l哟沙àú
s勺后一川芝分兴羊
组一ō。utod乞g口招刀u巴省旧心日ù口云二卫川乙1鑫已芍ó。誉臼三
督鹉名汉众沂帅临黔织坦倾友斓琳磐匝降
闪。一q州1
Z报
中 国 农 业 科 学 27 卷
3 讨论
3 1 培养基 中 N H `和 N O , 的水平和比例
植物组织培养基中的氮源是非常重要的成分它的种类 、 含量以及 N H 4和 N公 的比例
对离体细胞的去分化以及再分化有很大的影响 。 培养基中的氮元素主要来自大量元素无
机盐 。 因此调整培养基中大量元素无机盐的钱态氮和硝态氮的总水平和 比例是改善培养
基的重要 一环 。 麦基 l 号培养基是将 M S培养基的大量元素减少一半而形成的 , 在小麦
花药培养上取得了比M S 好的效果 ;ler N 6培养基降低了钱态氮的水平 ,并调整了钱态氮与硝
态氮的比例 , 结果被广泛地应用在水稻和小麦花药培养上 ;nI W 14 培养基把 N q 的浓度从
N 6 的 28m M 降到 20I l lM , N H 4 浓度由 N 6 的 .3 sm M 降到 .2 s mM , 又使小麦花培的效果 比
N 6 好得多 [,; 适合小麦花粉愈伤组织再分化的 190 一 2培养基也是通过大幅度降低总氮量
并调整 了钱态氮与硝态氮的比例而建立的阎 。
在设计 T A培养基成分时 , 考虑到 N 6 培养基 中钱态氮 与硝态氮的 比例是 比较合理
的 。为了保持这 一比例 , 同时又 要适 当降低总氮量 , 所以 按比例分别采用 3/ 5N 6 培养基的
( N f l小 50 4 (46 3 m g/ L卿 K N O 。 (2830 m g/ )L , 使 T A 培养基中的 (N H ; ) 2 50 ; 和 K N O , 的
含量分别为 27 . 8 m g /L和 169 8 m g/ L 。 此时N H ; 的总量由W 14 培养基的 .2 81l lM 降到 2 . 11l lM ,
N 0 3的总量由 W 14 的 2伽旧M 降到 16 . sm M , N H 4 zN 0 3 的比值由 W 14 的 0 . 14降到 0 . 12 。
3 2 培养基中 K 和 岌〕 ; 的水平
培养基中高浓度的 K 离子有利于提高花粉愈伤组织的质量 , W 14 培养基的 K 离子被
提高到 28 m M 。 M gs O 4 · 7 H Z O 浓度的提高能显著地提高水稻花粉愈伤组织的诱导率和
绿苗分化率 ls] 。 W 14 培养基不仅 K 离子浓度高 , 而且 50 4 离子的水平也比较高 , 估计 50 4
离子和 K 离 子一样对 W 14 的效果也有较大的影响 。 考虑到培养基 已具有一定高水平的
K 离子时提高 50 ; 离 子浓度可能比提高 K 离子浓度会产生更大的效果 , 所以在设计 T A
培养基成分时用了 K : 50 4 328 m留L , K N O , 1698 m g L 。 这样不仅使 50 4 离子和 w l4 保持
相同的水平 , 同时也使 T A 培养基的 K 离子仍保持在较高的水平 。
3 3 T A 培养基比 W 14 培养基效果好的原因
T A 和 W 14 两个培养基除在大量元素无机盐上存在差异外 , 其它成 乡院全相同 , 如上
所述 , 它们之间的差异主要有二点 。 第一 , T A 培养基中的总氮水平比 w l4 的低 ;第二 . T A
培养基中 N H 4 /N O , 的比值更合理 。 虽然 比值相差不大 , 但产生的效果是明显 的 。 这些
差异可能就是 T A 效果 比 W 14 好的原因 。
3 4 T A 培养基在小麦 一 天蓝堰麦草 一 黑麦三属杂种花药培养上的应用
黑麦 (反 ca 么2n = 14 , R R )对麦类白粉病 ( PM ) 免疫或高抗 。 通过小麦 一 天蓝堰麦草 一
黑麦三属杂种花药培养创造小麦抗白粉病和锈病新种质是一个很有希望的途径 l3] 。 用花
药培养技术诱导小 一 堰麦二属杂种花粉植株的难度要比诱 一导普通小麦大得多 , 而诱导小
麦 一 天蓝堰麦草 一 黑麦 三属杂种花粉植株的难度就更大了 。 笔者在比较 T A 培养基效
果的实验中用了 3 个小麦 一 天蓝堰麦草 一 黑麦三属杂种材料 , 每个材料在侮种培养基上
接种 粼刃枚花药 。 结果有 2 个材料在 T A 培养基 t二各长出 l 块花粉愈伤组织 。 而且还从
其中的 1块诱导出 1株绿苗 。 但这 3 个材料中无一个在W 14 培养基上产生花粉愈伤组织 。
4 期 贾 旭等 : 小麦一天蓝僵麦草二属杂种花药培养基的建立和应用
虽然供试材料数不多 , 培养的花药也比较少 , 但试验结果的趋势还是 比较 明显的 . T A 培
养基在小麦 一 天蓝堰麦草 一 黑麦三属杂种花药培养上的效果有待进一步试验 。
参 考 文 献
李集临 , 孙善瞪 . 遇传学报 . 198 1, 7( :2) l57 一 1研
郝 水 ,等 . 植物学报 . 1” ,l2 (3) : 25 9一 26 1
庄家骏 , 贾 旭 , 等 . 遗传学报 . 19朋 , 1又:3) 16 1一 IM
欧阳俊闻 , 贾双娥 , 等 . 中国科学院遗传研究所研究工作年报 . 科学出版社 , 198 8, 102
庄家骏 , 贾 旭 , 等 . 遗传学报 . 1灾科 , 1 1( 牙3 74 一 38 1
山东昌维地区农科所 . 植物学杂志 . 197 5, 双:4) 7一 8
朱至清 , 等 . 中国科学 . I 97 5,( 牙 72 一 82
陈 英 , 左秋仙 , 等 . 花药培养学术讨论会论文集 . 科学出版社 , 19刀 , 40 一 49
庄家骏 , 等 . 遗传学报 . 1叫 ) , l 7( l:) 17 一 2
压 u朗恶 五咖氏 J ia X u , 以 al . hT 印.r A p p l. C曰以 . 1臾巧 , 笼 飞妈一之翅劲
ES T A B L IS H M EN T A N D A P P L IC A T IO N O F T H E M ED IU M
O F A N T H ER C U LT U RE O F IN T ERG EN ER!C HY BR旧5 O F 刀心刀亡翻呀
月石万刀训切甘 x 刀心刀C 翻甘一月G尺口尸}双口N
iJ a X u hZ
u a n g iJ aj un H u S ih q au n eY hC
u nj ian g N ie D
a o面
了忍匆臼 瓦办, 肠蜘心哪 , of 月随耐 〔乞材 遏 〔为. .
~
反娜肥份白 .9 1川云山 et of 〔翻能泣5 ,
〔花淞即 月. 幽哪 , of &愈搜冷 , 召均如9 1翻 101 )
A BS T RA C T
,
11能 韶加比兹口能爪 of T A n 胶月i lun w as de sc d加刃 , 翻日 U祀 e肠 ec 伪 of T A n 长d ium of an 廿比 r c ul it lr e 成
i欣晓笋理 ir c by 城ds of 朴公ilc mU aes 价um x 刀台ic翻 一月岁刃 , ,二 ~ 朋川 y胜斌
.
11健 ex 伴ir n 暇” 七目 r份日妇
目. 钾曰 山 . t het idn uC柱on fl
.叫此伙云es of op ll佣 。山 i a叼 『伙 n 川. iet st on T A m de ium ~
.侧比
场梦犯 r 廿aI ” t抽能 on W 4I m de inUI
·
eK y w o
rd:s 了附雌。阅” 创 ,材p公叫 月罗叹仍仰 . 脚配翻俄 ; A月廿比 r c川 n叮 e ; oP ue n e a n峨 P O U. 川朋 t