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小盐芥下胚轴再生体系的建立



全 文 :农业生物技术科学
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.23No.112007November
htp:/www.casb.org.cn
小盐芥(Thelungielahalophila)属十字花科盐芥
属,一年或二年生草本,生于盐碱地上,主要分布在我
国吉林、河北、内蒙古、河南和山东[1]。小盐芥与拟南芥
亲缘关系较近,且耐盐,所以WangBo等认为在耐盐
机理研究方面小盐芥是理想的模式植物[2]。对小盐芥
的深入研究将为农作物和园艺植物的遗传改良奠定坚
实的基础。
山东师范大学张慧1999年在国际上率先提出从
盐生植物中分离克隆耐盐基因、培育转基因耐盐植物
的科研思路[3]。赵彦修等以碱蓬和小盐芥为材料,分离
克隆了一批耐盐相关基因,进行了植物耐盐基因转化
研究[4]。ZhangXia等从小盐芥中克隆和鉴定了一个热
休克蛋白基因 (Thhsc70)[5]。WangZeng-lan等建立了
NaCl处理的小盐芥cDNA文库并对1500多个随机选
择的克隆进行了测序[6]。TajiT.等从比较基因组学角度
研究了拟南芥与小盐芥在耐盐调节上的不同[7]。目前
小盐芥的研究主要集中在耐盐相关基因克隆和转化以
及耐盐分子机理的研究,而小盐芥再生体系的研究仅
见于刘发光等对叶、根再生体系的报道[8]。
再生体系的建立是转基因的重要前提,目前小盐
芥再生系统途径十分有限,而且存在愈伤诱导时间长
等问题。实验以小盐芥下胚轴为材料,针对现有再生
基金项目:国家973计划项目“作物应答高盐、低温胁迫的分子调控机理”(2006CB100100)。
第一作者简介:陈四进,男,1974年出生,安徽宣州人,硕士,主要从事植物生理方面的研究。通信地址:100054北京市丰台区右安门外玉林东里二区
17号楼1108室,朱雪梅转,E-mail:chensijin031229@163.com。
通讯作者:刘桂华,男,1961年出生,安徽纵阳人,教授,硕士,主要从事林木生理生态方面的教学和研究,已发表论文30余篇。通信地址:230036安
徽省合肥市长江西路130号安徽农业大学林学与园林学院,E-mail:lgh611112@hotmail.com。
收稿日期:2007-08-19,修回日期:2007-08-29。
小盐芥下胚轴再生体系的建立
陈四进 1,刘桂华 1,高 飞 2,周 敏 1,李春霞 1
(1安徽农业大学林学与园林学院,合肥230036;2北京师范大学生命科学院,北京100875)
摘 要:以小盐芥下胚轴为外植体,研究了不同激素与不同浓度组合对愈伤诱导和不定芽分化的影响。
结果表明,MS+6-BA+2,4-D组合能诱导出愈伤,诱导率为100%。MS+6-BA+NAA组合既能诱导出愈
伤又能分化不定芽,愈伤诱导率为100%,激素不同浓度不定芽分化率不同,最佳分化培养基为MS+
2.5mg/L6-BA+0.1mg/LNAA,不定芽分化率为43%。生根培养基为1/2MS,生根率为74%。
关键词:小盐芥;下胚轴;组织培养;再生体系
中图分类号:Q943.1 文献标识码:A
EstablishmentofHypocotylRegenerationSysteminThelungielahalophila
ChenSijin1,LiuGuihua1,GaoFei2,ZhouMin1,LiChunxia1
(1ColegeofForestandGarden,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei230036;
2Colegeoflifesciences,BeijingNormalUniversity,Beijing100875)
Abstract:ThehypocotylsofThelungielahalophilawereusedasexplantstostudytheefectsofdiferent
concentrationsofhormonecombinedwithvarioushormoneoncalusinductionandadventitiousbuddifer-
entiation.TheresultsshowedthatMS+6-BA+2,4-Dcouldinducecalus.Theinductionrentwas100%.MS+
6-BA+NAAcouldbothinducecalusanddiferentiateadventitiousbud.Theinductionrentwas100%.Dif-
ferentconcentrationsofhormoneinduceddiferentdiferentiationrents.Thebestmediumforadventitionbud
diferentiationwasMS+2.5mg/L6-BA+0.1mg/LNAA,whichdiferentiationrentwas43%.Therooting
mediumwas1/2MS.Therootingratewas74%.
Keywords:Thelungielahalophila,hypocotyl,tissueculture,regenerationsystem
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农业生物技术科学
系统存在的问题,为小盐芥再生体系建立新的途径。
1材料和方法
1.1实验时间、地点
实验于2007年3月至2007年7月在北京师范大
学植物分子细胞遗传实验室完成。
1.2材料
无菌苗下胚轴。
1.3方法
1.3.1外植体的获得 将小盐芥种子用乙醇(75%)灭菌
1min,再用次氯酸钠(2%)灭菌10min后,用无菌水漂
洗4次[9]。种子用无菌水浸泡,4℃放置40d。将浸泡
后的种子接至1/2MS培养基上,光照时间16h/d,光照
强度2000lx。当下胚轴长至约 1cm时切下作为外植
体。
1.3.2愈伤的诱导和不定芽的分化 将下胚轴接至含
不同植物激素和不同浓度组合的 MS基本培养基上
(见表1),光照条件同上。每个处理接100个外植体,重
复3次。
注:愈伤诱导率=(长出愈伤的外植体个数/外植体总数)×100%,芽分化率=(分化出芽的外植体个数/外植体总数)×100%
表1不同植物激素和不同浓度组合对愈伤诱导和不定芽分化的影响
处理编号
激素水平(mg/L) 外植体数
(个)
愈伤诱导率
(%)
愈伤诱导时间
(d)
芽分化率
(%)
芽分化时间
(d)6-BA 2,4-D NAA
1 1.5 0.1 - 300 100 7 0 -
2 1.5 - 0.1 300 100 7 31 21
3 2 0.1 - 300 100 7 0 -
4 2 - 0.1 300 100 7 37 21
5 2.5 0.1 - 300 100 7 0 -
6 2.5 - 0.1 300 100 7 43 21
7 3 0.1 - 300 100 7 0 -
8 3 - 0.1 300 100 7 38 21
1.3.3根的诱导 当不定芽长至1~2cm时切下不定芽,
接至1/2MS培养基上。光照条件同上。
1.3.4试管苗移栽 当试管苗根长约2cm时,进行炼
苗,之后取出幼苗并洗净基部培养基,将幼苗移栽至经
高温灭菌的基质(营养土:蛭石:珍珠岩=4:3:1)中,并覆
盖有孔薄膜。待幼苗长出新叶时,揭开薄膜[10]。移栽成
活率高达95%以上。
2结果与分析
2.1不定芽分化和生根的形态学观察
下胚轴接种一周后,整个切段开始产生淡黄色愈
伤,愈伤逐渐增大变绿。6-BA+2,4-D组合与
6-BA+NAA组合均能诱导出愈伤。6-BA+2,4-D组合
诱导的愈伤未能分化出不定芽。6-BA+NAA组合21d
后愈伤开始分化出不定芽。不定芽转接15d后开始生
根。根较纤细。
下胚轴出现愈伤的时间比叶、根出现愈伤时间早
一周,这可能与下胚轴脱分化能力较叶、根强有关。下
胚轴愈伤分化不定芽的时间与叶、根相当[8]。
2.2不同植物激素和不同浓度组合对不定芽的影响
2,4-D能较好启动愈伤诱导,但抑制芽的分化。
图1小盐芥下胚轴再生体系的建立
a.愈伤组织b.不定芽c.不定根d.移栽苗
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6-BA+2,4-D组合的不同浓度均可诱导出愈伤,愈伤
诱导率均为100%,但此组合各浓度都不能诱导出不
定芽。
6-BA+NAA组合即可诱导出愈伤又能促使不定
芽分化,不同浓度愈伤诱导率均为100%,6-BA+NAA
组合不同浓度不定芽分化率不同。MS+2.5mg/L
6-BA+0.1mg/LNAA不定芽分化率最高,分化率为
43%。不定芽分化与外源激素水平有关。外源激素水平
取决于内源激素水平[11],并非外源激素水平越高不定
芽分化率越高。处理8外源激素水平最高,但分化率
却低于处理6。外源细胞分裂素水平偏低可能造成内
源细胞分裂素水平偏低,进而影响愈伤组织地分化,处
理2和处理46-BA浓度低于处理6,可能是处理2与
处理4愈伤分化率低于处理6的原因。不定芽分化还
与细胞生长素和生长素之间的配比有关,比例高时分
化出不定芽,比例低时分化出不定根,一般分化不定芽
的比值为 20:30[12],分化出不定芽的4个处理其比值
大多在此范围。
3讨论
3.12,4-D在诱导愈伤组织中的作用
2,4-D对于愈伤的诱导和生长非常有效,是组织
培养中常用的植物生长调节剂。在诱导植物愈伤时,
2,4-D可单独使用,也可与其他植物激素一起使用。丁
路明等用2,4-D+6-BA诱导出早熟禾的愈伤,其愈伤
诱导率要高于单独使用2,4-D,而且淡黄色、颗粒状愈
伤的比率也高[13]。2,4-D+6-BA组合不同浓度也均诱导
出愈伤。尽管较高浓度的2,4-D有利于愈伤的诱导,
但一定程度上2,4-D也是愈伤褐化的一个因素,所以
2,4-D诱导愈伤浓度不宜过大,使用浓度通常为
0.5~12mg/L[14]。
一般认为2,4-D对不定芽的分化是不利的,2,4-D
可以开启有关细胞分裂基因的表达,但同时抑制了有
关分化的基因得表达[15]。笔者用2,4-D+6-BA组合不
同浓度均未诱导出不定芽,刘发光等用相同激素组合
对小盐芥叶、根进行不定芽诱导得到相同结果[8]。但焦
海华等用2,4-D却成功使一品红愈伤分化[16]。
3.2NAA在愈伤组织诱导中的作用
在植物愈伤组织的诱导中,NAA虽然用的不是很
多,但对愈伤组织的诱导也有很重要的作用,而且与
2,4-D相比NAA对植物细胞的毒害作用较轻,产生的
愈伤组织较易分化[17]。龙雯虹等用不同的生长素诱导
罗卜愈伤组织,诱导效果为 NAA>2,4-D>IBA[18],但
生长素对不同植物的诱导效果不同。NAA可单独使
用,也可与任何一种细胞分裂素结合使用。实验中
NAA+6-BA组合不同浓度均诱导出愈伤组织,诱导率
均为100%。
3.36-BA在愈伤组织分化中的作用
在诱导愈伤组织分化时,6-BA通常与其他植物生
长调节剂配合使用,而且6-BA浓度的增加与分化率
并不成线性关系。6-BA+NAA组合中6-BA浓度分别
为1.5mg/L、2mg/L、2.5mg/L和3mg/L,而分化率先升
后降,分别为31%、37%、43%和38%。梅新娣等的研究
结果表明随着6-BA浓度升高,盐桦愈伤分化率反而
降低[19]。
细胞分裂素浓度与试管苗玻璃化率成正相关,其
中 BA的影响大于 ZT[20],所以在诱导愈伤分化时
6-BA浓度不宜过大,而且6-BA+NAA比6-BA+KT
更易诱发玻璃苗的形成[21],但笔者实验没有出现玻璃
苗问题。
4结论
4.1外植体的选择是建立再生系统的第一环节,选择
增殖能力强的外植体离体培养效果较好。增殖能力强
的外植体诱导愈伤的时间可能会因此缩短。笔者以增
殖能力较强的下胚轴为外植体,其诱导愈伤组织的时
间比用叶、根诱导短一周。
由于2,4-D对细胞有毒害作用,在愈伤诱导阶段,
外源生长素应优先考虑NAA和IAA,如两者均不能
诱导愈伤,再考虑采用2,4-D。采用NAA和IAA诱导
愈伤时,一般需添加一定量的细胞分裂素;诱导愈伤分
化时,不仅要考虑外源激素的浓度,还要考虑外源细胞
分裂素与生长素之间的配比,一般比值为20:30。细胞
分裂素浓度过高可能导致试管苗玻璃化。
4.2研究了不同植物激素和不同浓度组合对小盐芥下
胚轴愈伤诱导和不定芽分化的影响,结果为:
6-BA+2,4-D不同浓度组合均能诱导出愈伤,愈伤诱导
率均为100%,但愈伤均未能分化不定芽;6-BA+NAA
不同浓度组合既能诱导出愈伤又能分化不定芽。
6-BA+NAA不同浓度组合愈伤诱导率均为 100%。
6-BA+NAA不同浓度组合分化率不同,MS+2.5mg/L
6-BA+0.1mg/LNAA分化率最高,分化率为43%;生根
培养基为1/2MS,生根率为74%。
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(责任编辑:王芬露)
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