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Isolated Microspore Culture and Plant Regeneration in Cabbage

结球甘蓝小孢子胚诱导与植株再生



全 文 :  核 农 学 报  2013ꎬ27(6):0715 ~ 0722
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2012 ̄09 ̄12  接受日期:2013 ̄03 ̄15
基金项目:浙江省蔬菜产业科技创新团队项目(2009R50026)ꎬ浙江省重大科技专项(2012C12903 ̄6 ̄2)
作者简介:王五宏(1977 ̄)ꎬ男ꎬ 内蒙古呼和浩特人ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事十字花科蔬菜抗病育种研究ꎮ Tel:0571 ̄86404376ꎻE ̄mail:
hongge5@ 163. com
通讯作者:钟新民(1958 ̄)ꎬ男ꎬ山西河曲人ꎬ本科ꎬ研究员ꎬ主要从事十字花科蔬菜遗传育种研究ꎮ Tel: 0571 ̄86404376ꎻE ̄mail:zhongxmlly@ 126.
com
文章编号:1000 ̄8551(2013)6 ̄0715 ̄08
结球甘蓝小孢子胚诱导与植株再生
王五宏  叶国锐  李必元  岳智臣  钟新民
(浙江省农业科学院蔬菜研究所ꎬ浙江 杭州  310021)
摘  要:以 4 个结球甘蓝品种为试材ꎬ 研究不同条件对小孢子胚诱导和植株再生的影响ꎮ 结果表明: 基
因型是限制小孢子胚发生的主要因素ꎮ 适宜取材的花蕾大小为 2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mmꎬ瓣药比为 2 / 3 ~ 7 / 6ꎬ盛花
期是取蕾的适宜时期ꎻ培养基大量元素减半和添加适量活性炭均可显著提高胚状体诱导率ꎬ但对于难出
胚基因型没有起到诱导出胚的作用ꎻ胚状体的诱导和萌芽需要植物生长调节剂 NAA和 6 ̄BA的参与ꎬ适
宜的胚状体诱导培养基为 NLN ̄13 + 0􀆰 2mg􀅰L - 1 6 ̄BA + 0􀆰 1mg􀅰L - 1NAAꎬ胚状体诱导率为 38 胚 / 10
蕾ꎬ适宜的胚状体生芽培养基为 MS + 0􀆰 4mg􀅰L - 16 ̄BA + 0􀆰 1mg􀅰L - 1 NAA + 3% 蔗糖 + 0􀆰 7% 琼脂ꎬ芽
诱导率达 46􀆰 7% ꎮ
关键词:结球甘蓝ꎻ小孢子培养ꎻ胚状体ꎻ再生植株
    结球甘蓝(Brassica oleracea L. )是十字花科芸薹
属甘蓝种能形成叶球的一个变种ꎬ它起源于地中海沿
岸ꎬ在世界各国均广泛栽培ꎮ 结球甘蓝 16 世纪初传入
我国[1]ꎬ以其耐寒性强、适应性广、抗逆性好等特点迅
速发展普及ꎬ目前已成为我国主要蔬菜作物之一ꎮ 至
上世纪 8 0 年代中期ꎬ我国结球甘蓝基本实现了杂种
化ꎬ而随着我国社会的发展、农业产业结构的调整、市
场多样需求的增加ꎬ对其育种工作提出了更高的要求ꎮ
结球甘蓝完成一个有性世代所需时间长ꎬ加代十分困
难ꎬ且育种材料分离和纯化慢ꎬ因此品种选育周期较
长ꎮ 应用游离小孢子培养技术获得单倍体进而加倍形
成双单倍体ꎬ可在较短时间内使育种材料得以纯化ꎬ从
而大幅度缩短育种年限、提高育种效率[2]ꎮ 经过国内
外多年的研究ꎬ芸薹属游离小孢子培养技术已取得了
长足发展ꎬ结球甘蓝游离小孢子培养也有获得成功的
报道[3 - 8]ꎬ但在供体植株选择、花蕾大小及培养条件提
高出胚方面还存在许多问题ꎬ影响出胚率的提高ꎮ 本
试验拟通过对结球甘蓝品种的供体植株状态、花蕾取
材时期、花蕾形态参数、植物生长调节剂配比等影响小
孢子胚状体诱导及萌芽因素的条件进行研究ꎬ为进一
步完善小孢子培养技术体系、加快结球甘蓝品种选育
进程提供技术支持ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料
试验材料为浙江省农业科学院蔬菜研究所大白菜
甘蓝育种组提供的 4 个结球甘蓝品种:G01(京 18ꎬ中
熟)、G02(甘 PBꎬ早熟)、G03(中早生二号ꎬ早熟)、G04
(宝盛ꎬ晚熟)ꎮ 2009 年 8 月下旬在浙江省农业科学院
海宁科研基地大棚内穴盘育苗ꎬ2009 年 11 月初定植
到塑料大棚中ꎬ常规栽培管理ꎬ2010 年 3 - 4 月花期取
材培养ꎮ
1􀆰 2  试验方法
1􀆰 2􀆰 1  小孢子的分离和培养  小孢子分离和培养参
照冯辉等[9]的方法ꎮ
1􀆰 2􀆰 2  花蕾形态参数与小孢子发育时期的关系  以
G02、G03 为材料ꎬ选取主花序ꎬ将花蕾依照长度分为
(1􀆰 5 ~ 5􀆰 0mm)7 个组别ꎬ在每个组别中随机选取 5 ~ 7
个花蕾ꎬ测量花蕾长度ꎬ同时测定并计算瓣药比ꎮ 将花
蕾放入卡诺氏固定液密封固定 24 hꎮ 用镊子在固定的
花蕾中挑取少量花药置于载玻片上ꎬ小镊子挑开花蕾ꎬ
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核  农  学  报 27 卷
小心挤出少量花粉ꎬ均匀铺平与载玻片之上ꎬ滴加 1%
的醋酸洋红染色 3 ~ 5 minꎬ通过镜下观察小孢子形态
结构并鉴别区分其所处的发育阶段ꎬ计算不同发育阶
段对应的小孢子数量ꎮ 算出各个时期小孢子所占百分
比ꎮ 分析小孢子不同发育阶段与花蕾长度大小、瓣药
比的相关性ꎮ
1􀆰 2􀆰 3  植物生长调节剂对胚诱导率的影响  以 G02、
G03 为材料ꎬ以单核晚期小孢子百分比最高组所对应
的花蕾形态参数为依据ꎬ摘取花蕾进行游离小孢子培
养ꎬ培养基中添加不同浓度 NAA和 6 ̄BAꎬ每个处理 20
蕾ꎬ培养 5 皿ꎬ3 次重复ꎬ分析不同植物生长调节剂配
比对小孢子胚诱导的影响ꎮ
1􀆰 2􀆰 4  花蕾大小对小孢子胚诱导率的影响  以 G02、
G03 为材料ꎬ按 1􀆰 2􀆰 2 的标准摘取不同大小的花蕾分
组ꎬ采用 1 / 2NLN ̄13 培养基ꎬ采用最佳激素组ꎬ添加
40mg􀅰L - 1琼脂糖、0􀆰 6 g􀅰L - 1活性炭ꎬ冷激、热激处理均
为 24hꎬ进行游离小孢子培养操作过程ꎮ 每个处理 20
蕾ꎬ培养 5 皿ꎬ3 次重复ꎬ比较各个组别小孢子胚诱导
率的差异ꎮ
1􀆰 2􀆰 5  花蕾取材时期对小孢子胚诱导率的影响  以
G01、G02、G03、G04 为材料ꎬ在初花期、盛花期、末花期
分别各自取适宜大小的花蕾ꎬ相同品种取相同大小组
别花蕾进行游离小孢子培养ꎬ采用最佳激素组ꎬ处理重
复及其他培养步骤同上ꎬ记录出胚所需时长ꎬ25d 后统
计各自胚状体诱导率ꎮ 分析取材时花期对小孢子胚诱
导率的影响ꎮ
1􀆰 2􀆰 6  培养基大量元素减半对小孢子胚诱导率的影
响  以 G01、G02、G03、G04 为材料ꎬ将小孢子培养在
NLN ̄13 和 1 / 2NLN ̄13(大量元素减半)基本培养基中ꎬ
其他步骤同上ꎬ进行游离小孢子培养ꎬ3 周后统计胚状
体诱导率ꎮ
1􀆰 2􀆰 7  活性炭对小孢子胚诱导率的影响   以 G01、
G02、G03、G04 为材料ꎬ在 1 / 2NLN ̄13 培养基上ꎬ添加
0􀆰 6 g􀅰L - 1活性炭ꎬ同时以不含活性炭的 1 / 2NLN ̄13 培
养液稀释作为空白对照ꎬ其他步骤同上ꎬ进行游离小孢
子培养ꎮ 3 周后统计各自产胚数ꎬ计算胚诱导率ꎮ
1􀆰 2􀆰 8  植物生长调节剂对胚状体萌芽的影响   以
G03 诱导出的胚状体为材料ꎬ在 MS 培养基上添加不
同浓度 NAA 和 6 ̄BAꎬ每处理接种 21 胚ꎬ每瓶接种 3
个胚状体ꎬ接种 7 瓶ꎬ统计胚状体萌芽情况ꎬ分析不同
植物生长调节剂配比对胚状体萌芽的影响ꎮ
1􀆰 3  数据处理与分析
数据采用 DPS11􀆰 5 (Duncan 法)进行多重比较ꎬ
Excel2003 进行数据处理和图表绘制ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  花蕾形态参数对小孢子胚诱导率的影响
小孢子发育阶段是小孢子胚诱导关键影响因素之
一ꎬ是否选取合适发育时期的小孢子进行培养对于胚
状体的诱导有很大的影响[10]ꎮ 而小孢子发育阶段与
花蕾形态参数密切相关ꎬ花蕾形态参数是小孢子发育
阶段外在体现ꎮ 使用醋酸洋红染色后在显微镜下观察
甘蓝不同大小花蕾的花粉细胞发育不同时期可知ꎬ减
数分裂刚开始时的花粉粒ꎬ花粉细胞较小ꎬ而且细胞壁
非常薄ꎮ 在细胞中央处可见明显的小黑点状的细胞
核ꎬ细胞质染色后呈均匀的浅红色ꎬ未见液泡ꎬ此时细
胞所处的发育时期就是单核早期(图版 1 ̄A)ꎮ 细胞进
一步发育会伴随着细胞的膨大和细胞壁明显加厚ꎬ细
胞核由原来的中央位置被排挤到细胞边缘ꎬ此时即为
单核晚期靠边期(图版 1 ̄B)ꎮ
从表 1 可以看出ꎬ两个结球甘蓝品种在花蕾大小
为 1􀆰 5 ~ 2􀆰 5mm时ꎬ小孢子在单核早期的比例最高ꎬ均
在 70%以上ꎻ花蕾大小为 2􀆰 6 ~ 3􀆰 5mm时ꎬ单核早期的
小孢子比例大大降低ꎬ单核中晚期的小孢子比例增加ꎬ
其中品种 G02 在花蕾 2􀆰 6 ~ 3􀆰 0mm时单核早期小孢子
接近 50% ꎬ而品种 G03 则达到 59􀆰 08% ꎻ品种 G02 在
花蕾大小 3􀆰 6 ~ 4􀆰 0mm时单核中晚期的小孢子比例最
高ꎬ而品种 G03 在花蕾大小 3􀆰 1 ~ 3􀆰 5mm 时单核中晚
期的小孢子比例最高ꎬ达到 70􀆰 11% ꎬ之后随花蕾增
大ꎬ单核中晚期小孢子比例减少ꎬ双核小孢子比例迅速
增加ꎮ 品种 G02 和 G03 在花蕾大小为 1􀆰 6 ~ 2􀆰 0mm
和 4􀆰 0 ~ 4􀆰 5mm范围内ꎬ均未诱导出胚状体ꎻ花蕾大小
在 2􀆰 1 ~ 4􀆰 0mm范围内有小孢子胚产生ꎬ其中在 2􀆰 1 ~
2􀆰 5mm范围内小孢子胚诱导率较低ꎬ两个品种 G02 和
G03 分别只有 5 胚 / 10 蕾和 3 胚 / 10 蕾ꎬ在 2􀆰 6 ~
4􀆰 0mm范围内小孢子胚诱导率较高ꎬ此时单核晚期小
孢子比例较高ꎬ易出胚ꎮ 通过以上试验结果发现ꎬ不同
品种最适花蕾的形态指标参数有一定的差异ꎮ 对于结
球甘蓝来说ꎬ取蕾长度范围在 2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mm、瓣药比在
2 / 3 ~ 7 / 6 比较适合进行小孢子培养ꎮ
2􀆰 2  花蕾取材时期对小孢子胚诱导率的影响
由表 2 可以看出ꎬ4 个结球甘蓝品种在不同花期
取蕾进行小孢子培养ꎬ除 G04 外均能诱导出胚状体ꎬ
其中已出胚的 3 个品种在末花期获得的胚状体数量均
显著低于各自在始花期和盛花期的出胚量ꎮ 品种 G02
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  6 期 结球甘蓝小孢子胚诱导与植株再生
图版 1:A. 单核早期小孢子ꎻB. 单核晚期小孢子ꎻC. 小孢子胚状体ꎻD. 小孢子植株生根
Plates 1: A. Early uninucleate microsporeꎻ B. Late uninucleate microsporeꎻ C. Microspore ̄derived embryosꎻ
D. Root formation of microspore
表 1  花蕾大小对小孢子胚诱导的影响(胚数 / 10 蕾)
Table 1  Effect of bud sizes on microspore embryogenesis (embryos / 10bud)
品种
Variety
花蕾长度
Bud Length /
mm
花瓣长度 /
花药长度
Petal Length /
Anther Length
小孢子发育时期所占比例 / %
单核早期
Early
uninucleate
单核中晚期
Medial and Late
uninucleate
双核期
Binucleate
三核期
Trinucleate
胚诱导率
Frequency of
embryos
G02 1. 6 ~ 2. 0 1 / 4 ~ 1 / 3 94. 36 5. 64 - - 0i
2. 1 ~ 2. 5 1 / 3 ~ 2 / 3 83. 58 13. 36 3. 06 - 5g
2. 6 ~ 3. 0 2 / 3 ~ 4 / 5 33. 54 48. 76 17. 70 - 18e
3. 1 ~ 3. 5 4 / 5 ~ 1 / 1 - 63. 87 36. 13 - 29c
3. 6 ~ 4. 0 1 / 1 ~ 5 / 4 - 74. 61 25. 39 - 34a
4. 1 ~ 4. 5 5 / 4 ~ 5 / 3 - 45. 28 36. 84 17. 88 0i
4. 6 ~ 5. 0 5 / 3 以上 - 3. 94 23. 57 72. 49 -
G03 1. 6 ~ 2. 0 1 / 3 ~ 1 / 2 84. 26 15. 74 - - 0i
2. 1 ~ 2. 5 1 / 2 ~ 3 / 4 70. 69 29. 31 - - 3h
2. 6 ~ 3. 0 3 / 4 ~ 4 / 5 - 59. 08 40. 92 - 14f
3. 1 ~ 3. 5 1 / 1 ~ 7 / 6 - 70. 11 29. 89 - 32b
3. 6 ~ 4. 0 7 / 6 ~ 3 / 2 - 50. 28 49. 72 - 27d
4. 1 ~ 4. 5 3 / 2 ~ 5 / 3 - 28. 57 36. 22 35. 21 0i
    注:不同小写字母表示 5%差异显著水平ꎮ 下表同ꎮ
Note:Different small letters indicate the significant difference at P ≤ 0􀆰 05 level. The same as following table.
717
核  农  学  报 27 卷
和 G03 在始花期就能达到较高的出胚率ꎮ 从出胚所
需时长看ꎬ在始花期、盛花期培养的小孢子出胚天数均
低于末花期ꎬ在末花期取蕾培养ꎬ出胚均在 20d以上ꎮ
2􀆰 3  植物生长调节剂对小孢子胚诱导率的影响
从表 3 可知ꎬ品种 G02、G03 在不添加激素和单独
添加 0􀆰 05mg􀅰L - 1 6 ̄BA 的培养基中均未诱导出胚状
体ꎬ而单独添加 0􀆰 1mg􀅰L - 1 6 ̄BA 时有少量胚状体产
生ꎬ均为子叶型胚ꎻ添加 0􀆰 2mg􀅰L - 16 ̄BA 时两个品种
胚状体大大增加ꎬ畸形胚产生ꎻ当 6 ̄BA 浓度增加到
0􀆰 4mg􀅰L - 1时ꎬ两个品种的胚诱导率较 0􀆰 2mg􀅰L - 1时
有所下降ꎬ但畸形胚率升高ꎮ 激素浓度为为 0􀆰 2mg6 ̄
BA +0􀆰 1mg􀅰L - 1NAA 组合时两个品种的胚诱导率最
高ꎬ子叶型胚在 72%以上ꎬ随着激素配比中 NAA 浓度
增加到 0􀆰 2mg􀅰L - 1ꎬ小孢子胚诱导率反而降低ꎬ而畸形
胚率则较高ꎮ 可见ꎬ供试的两个品种在单独添加适宜
浓度的 6 ̄BA或与适宜浓度的 NAA 配合ꎬ可以显著提
高出胚率(图版 1 - C)ꎮ
表 2  花期对小孢子胚状体诱导的影响(胚数 / 10 蕾)
Table 2  Effect of inflorescence aging on the induction of embryos (embryos / 10bud)
花期
Inflorescence
aging
G01 G02 G03 G04
胚诱导率
Frequency of
embryos
出胚时长
Embryos time
胚诱导率
Frequency of
embryos
出胚时长
Embryos time
胚诱导率
Frequency of
embryos
出胚时长
Embryos time
胚诱导率
Frequency of
embryos
出胚时长
Embryos time
始花期
Early phase
of flowering
11b 14 19b 12 17b 14 0 -
盛花期
Phase of
full bloom
21a 15 35a 13 29a 16 0 -
末花期
Finalphase of
flowering
4c 22 6c 21 14b 24 0 -
表 3  植物生长调节剂对小孢子胚诱导率的影响
Table 3  Effect of plant growth regulators on the induction rate of microspore embryo
浓度
Concentration /
(mg􀅰L - 1)
6 ̄BA NAA
小孢子胚诱导率
Frequency of embryos / (embryos / 10bud)
胚状体
总数
The total number
of embryoids
子叶形胚
Cotyledonary
embryos
鱼雷形胚
Torpedo embryo
畸形胚
Malformed embryos
G02 G03 G02 G03 G02 G03 G02 G03
子叶形胚率
Frequency
ofcotyledonary
embryos / %
畸形胚率
Frequency of
malformed
embryos / %
G02 G03 G02 G03
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0. 05 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0. 1 0  5d  7e  5d  7d 0 0 0 0 100 100 0 0
0. 2 0 23b 30b 16b 21b 2 3 1 4 69. 6 70. 0 4. 35 13. 3
0. 4 0 14c 13d 9c 8d 1 1 2 2 64. 3 61. 5 14. 3 15. 4
0. 2 0. 1 33a 38a 24a 28a 3 3 5 6 72. 7 73. 7 15. 2 15. 8
0. 4 0. 2 25b 22c 18b 13c 1 2 4 3 72. 0 59. 1 16. 0 13. 6
817
  6 期 结球甘蓝小孢子胚诱导与植株再生
2􀆰 4  培养基大量元素减半对小孢子胚状体诱导率的
影响
在其它试验因素不变的情况下ꎬ只将培养基中大
量元素减半ꎬ对出胚也有很大的影响ꎮ 本试验结果表
明(表 4)ꎬ在两种培养基条件下ꎬ供试的 4 个品种中均
有 3 个品种获得胚状体ꎮ 大量元素减半的 NLN ̄13 培
养基出胚率较高ꎬ其中品种 G02 和 G03 分别达到 35
胚 / 10 蕾和 38 胚 / 10 蕾ꎮ 3 个品种 G01、G02 和 G03 在
大量元素减半的 NLN ̄13 培养基中出胚率均显著高于
NLN ̄13 培养基ꎬ出胚率分别是原来的 6􀆰 3 倍、5􀆰 0 倍
和 3􀆰 5 倍ꎮ 可见大量元素减半的 NLN ̄13 培养基更有
利于胚状体的诱导ꎮ
表 4  培养基对小孢子胚状体诱导的影响
Table 4  Effect of culture medium on the
induction of embryo
基本培养基
Culture medium
小孢子胚诱导率(胚数 / 10 蕾)
Frequency of embryos(embryos / 10bud)
G01 G02 G03 G04
1 / 2NLN ̄13 19a 35a 38a -
NLN ̄13 3b 7b 11b -
2􀆰 5  活性炭对小孢子胚诱导率的影响
由表 5 可以看出ꎬ供试的 4 个品种中ꎬ有 3 个品种
诱导出胚状体ꎬ添加活性炭的各品种胚状体诱导率显
著高于不添加活性炭的对照组ꎬ各品种间提高的幅度
有所差异ꎬ品种 G01、G02、G03 添加活性炭后的胚诱导
率分别是各自对照的 6􀆰 25、3􀆰 91 和 5􀆰 29 倍ꎻ对于难诱
导的基因型 G04ꎬ活性炭未能起到促成出胚的作用ꎮ
表 5  活性炭对小孢子胚诱导的影响
Table 5  Effect of activated charcoal on the
induction of embryo
活性炭
Activated charcoal
小孢子胚诱导率(胚数 / 10 蕾)
Frequency of embryos (embryos / 10bud)
G01 G02 G03 G04
添加 Adding 25a 43a 37a -
不添加 Noadding 4b 11b 7b -
2􀆰 6  植物生长调节剂对胚状体萌芽的影响
胚状体再生植株获得的关键是形成数量多且质量
好的不定芽ꎮ 基本培养基一定时ꎬ 芽的产生取决于植
物生长调节剂的配比ꎮ 由表 6 可以看出ꎬ 不同植物生
长调节剂处理间不定芽的诱导率有很大差异ꎬ不添加
植物生长调节剂时胚成活率较高ꎬ达到 66􀆰 7% ꎬ但没
有诱导出不定芽ꎻ添加 0􀆰 4mg􀅰L - 16 ̄BA + 0􀆰 1mg􀅰L - 1
NAA时不定芽诱导率最高ꎬ达到 46􀆰 7% ꎬ其次为添加
0􀆰 4mg􀅰L - 1 6 ̄BA + 0􀆰 05mg􀅰L - 1 NAAꎬ胚诱导率为
41􀆰 2% ꎻ当添加 0􀆰 8mg􀅰L - 16 ̄BA 时ꎬ胚成活率和不定
芽诱导率均有所下降ꎮ 可见ꎬ添加适宜浓度配比的植
物生长调节剂既有利于提高胚状体成活率ꎬ又能诱导
产生不定芽ꎮ
表 6  植物生长调节剂对胚状体萌芽的影响
Table 6  Effect of plant grow th regula tors constitution on induction of multiple shoot
植物生长调节剂
Plant growth regulators / mg􀅰L - 1
6 ̄BA + NAA
接种胚数
Number of
embryos
成活胚数
Number of
survivals
萌发不定芽数量
Number of shoot
不定芽诱导率
Frequency of shoot / %
0 + 0 21 14 0 0h
0􀆰 2 + 0 21 12 2 16􀆰 7g
0􀆰 2 + 0􀆰 05 21 13 4 30􀆰 8e
0􀆰 2 + 0􀆰 10 21 15 5 33􀆰 3d
0􀆰 4 + 0 21 13 7 18􀆰 6g
0􀆰 4 + 0􀆰 05 21 17 7 41􀆰 2b
0􀆰 4 + 0􀆰 10 21 15 7 46􀆰 7a
0􀆰 8. + 0 21 8 2 25􀆰 0f
0􀆰 8 + 0􀆰 05 21 9 3 33􀆰 3d
0􀆰 8 + 0􀆰 1 21 11 4 36􀆰 4c
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核  农  学  报 27 卷
2􀆰 7  再生植株的获得
将诱导得到的不定芽在培养瓶中进行继代培养ꎬ
经过几次继代后得到健壮的培养苗ꎬ继代培养时不添
加 NAAꎬ防止过早生根ꎮ 待天气转凉后(8 月末到 9 月
中旬)ꎬ将培养苗在 1 / 2MS + 0􀆰 1mg / L NAA 的生根培
养基上进行生根ꎬ2 周后能长出根系形成完整植株(图
版 1 - D)ꎮ 炼苗 5 ~ 7d 后ꎬ将带有根系的培养苗移栽
至含有消毒基质的营养钵中ꎬ在塑料大棚中覆盖薄膜
的小拱棚内保湿处理ꎬ约 2 周即可成活ꎮ
3  讨论
供体植株的基因型是决定小孢子培养成功与否的
关键因素ꎮ 能否诱导出胚ꎬ胚诱导率的高低ꎬ都与植株
的基因型差异密切相关[11 - 15]ꎮ 本研究结果显示ꎬ供试
的 4 个结球甘蓝品种ꎬ有 3 个品种诱导出胚状ꎬ品种
G02 和 G03 出胚率较高ꎬ出胚率在不同基因型间有很
大差异ꎮ 有研究表明ꎬ难诱导出胚的材料与高出胚率
材料杂交ꎬ对子一代进行小孢子培养可得到较高胚诱
导率[12]ꎮ 胚状体发生能力是可遗传的性状[16]ꎬ出胚
相关基因的获得意味着产胚量提高ꎬ反之ꎬ胚诱导率下
降[17]ꎮ 因此ꎬ如果目标植株某些性状满足育种需求ꎬ
但是胚诱导率很低ꎬ甚至不能诱导出胚ꎬ可以通过与胚
诱导率高的桥梁品种杂交ꎬ其杂交后代就有可能是既
胚诱导率高又满足育种目标的基因型ꎬ以达到利用目
标性状基因型的目的ꎮ
在适宜的小孢子发育时期取蕾是提高小孢子出胚
率的关键因素之一ꎬ小孢子各个发育期并非都适合培
养ꎬ只有在小孢子特定发育阶段才能诱导胚状体的产
生[18]ꎮ 本研究对花蕾形态参数与小孢子发育时期的
关系、花蕾大小与小孢子出胚率的关系进行了比较分
析ꎬ结果表明ꎬ单核中晚期到双核早期小孢子比例高
时ꎬ进行培养易获得胚状体ꎬ此时对应的花蕾大小为
2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mmꎬ瓣药比在瓣药比在 2 / 3 ~ 7 / 6 之间ꎬ这与
方淑桂等[19]在结球甘蓝上的研究结果相同ꎮ 可见ꎬ花
蕾的外部形态参数与各个发育时期小孢子所占百分比
有对应关系ꎮ 通过对花蕾长度大小进行分组ꎬ在镜下
观察各组中各个发育阶段的小孢子数量ꎬ就可以利用
外部形态参数确定适合小孢子培养的花蕾ꎮ 适宜花蕾
大小、瓣药比常因植株生长状态、生长时期、外界环境
变化而有所变化ꎮ 除基因型影响出胚率外ꎬ小孢子的
发育时期也是主要影响因素之一ꎮ 不同甘蓝品种由于
个体发育、花蕾特性等因素ꎬ单核中晚期比例也会有所
不同ꎬ所以在基因型不同的情况下ꎬ选择孢子发育时期
相对一致的小孢子进行培养ꎬ来进一步找出影响小孢
子出胚的关键因素所在ꎮ 所以可靠的小孢子培养判断
指标应在培养前将花蕾捣碎、过滤、稀释ꎬ进行镜检ꎬ选
择圆形小孢子花蕾为材料进行游离小孢子培养ꎮ
本研究结果表明ꎬ在不同花期取材时ꎬ各品种小孢
子胚产量有显著差异ꎮ 盛花期小孢子胚状体产量最
高ꎬ始花期取蕾可以诱导出胚状体ꎬ末花期未能诱导出
胚状体ꎬ并且各品种在始花期、盛花期取蕾培养时出胚
天数均大大低于末花期ꎮ 这可能与始花期和盛花期能
提供充足的营养基础以保证花蕾中小孢子正常发育有
关ꎮ 从始花期到末花期时间跨度较大ꎬ植株接受的光
照和环境温度差异较大ꎬ植株的营养状况和健壮程度
不同对花蕾状态和小孢子质量有很大影响ꎮ 并且ꎬ发
现在盛花期选取花蕾大小为 2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mmꎬ瓣药比为
2 / 3 ~ 7 / 6 的小孢子出胚率较高ꎮ 说明适宜时期的小
孢子营养条件更好ꎬ能保证小孢子发育所需的营养ꎬ更
能适应受外界环境变化ꎬ其花粉小孢子培养更易获得
成功[7ꎬ20 - 21]ꎮ 然而ꎬ在小孢子发育时期相对一致的条
件下培养不同基因型的甘蓝品种仍表现出品种 G02
和 G03 出胚率较高ꎬ说明基因型对出胚率的影响大于
花期和孢子发育时期的影响ꎮ
植物生长调节剂是植物自身产生或人工合成调节
植物的生长发育的一类有机化合物ꎬ在小孢子培养时常
用 NAA、6 ̄BAꎮ 许多试验研究了植物生长调节剂对芸
薹属植物小孢子胚分化发育的影响ꎬ但植物生长调节剂
的有无、种类、用量对小孢子胚胎发生作用试验结果不
尽相同[11 - 12ꎬ22 - 24]ꎮ 本试验中的 2 个结球甘蓝品种ꎬ未
添加或只添加 0􀆰 05mg􀅰L -16 ̄BA 时均不能诱导出胚状
体ꎬ随着 6 ̄BA浓度升高和与 NAA 的配合ꎬ胚状体产量
升高ꎬ但过高的植物生长调节剂在提高胚状体产量的同
时也使畸形胚率升高ꎮ 本研究中适宜的出胚浓度是
0􀆰 2mg􀅰L -16 ̄BA +0􀆰 1mg􀅰L -1NAA 组合ꎬ可见供试品种
的高出胚率需要适宜浓度的 NAA和 6 ̄BA配合ꎮ
本研究结果表明ꎬ在其他条件不变的情况下ꎬ大量
元素减半和添加活性炭的培养基均能提高出胚率ꎬ幼
胚发育迅速而且健壮ꎬ畸形胚数量较少ꎬ多数幼胚都能
发育成子叶胚ꎮ 说明添加活性炭和大量元素减半对提
高结球甘蓝小孢子胚状体的发生及发育具有促进作
用[25 - 26]ꎬ但对于难出胚的基因型并没有起到诱导出胚
的作用ꎮ
胚状体萌芽需要植物生长调节剂的参与ꎬ 在培养
基不添加植物生长调节剂的情况下ꎬ将产生大量的愈
伤组织ꎬ 难以诱导萌芽ꎮ 本研究以出胚率较高的 G03
为材料ꎬ在不添加植物生长调节剂时虽然胚状体成活
027
  6 期 结球甘蓝小孢子胚诱导与植株再生
率较高ꎬ但未能诱导产生不定芽ꎬ而在适宜浓度的 6 ̄
BA 和 NAA 组合下ꎬ才诱导产生较高比例的不定芽ꎬ这
与冯辉等[27]在羽衣甘蓝上的研究结果一致ꎮ
本研究所涉及的小孢子取蕾时期ꎬ均按照镜检结
果的单核中晚期及双核早期比例较高时对应的花蕾大
小进行取蕾培养ꎬ并设定了取蕾范围和瓣药比ꎬ但不同
基因型由于花蕾发育特性及花蕾大小等原因ꎬ存在最
佳发育时期的小孢子比例差异ꎬ这种差异可能对基因
型间出胚率产生影响ꎬ因此ꎬ对取蕾条件设定时ꎬ应考
虑到不同基因型的特点加以分析ꎮ
4  结论
影响小孢子培养的因素众多ꎬ内因主要取决于供
体植株的基因型、小孢子发育时期等ꎬ本研究通过对花
蕾形态参数与小孢子发育时期的关系、花蕾大小与小
孢子出胚率的关系进行比较分析ꎬ明确了单核中晚期
到双核早期为适宜的小孢子培养时期ꎬ该时期对应的
花蕾大小为 2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mmꎬ瓣药比在瓣药比在 2 / 3 ~ 7 /
6 之间ꎻ外因主要与供体植株所处环境、取材时期、培
养基成分、培养条件等有关ꎬ本研究通过不同花蕾取材
时期、不同植物生长调节剂配比等因素分析ꎬ明确了适
宜小孢子培养的取蕾时期为初花期到盛花期ꎬ培养基
大量元素减半和添加适量活性炭均可显著提高胚状体
诱导率ꎻ胚状体的诱导和萌芽需要植物生长调节剂
NAA和 6 ̄BA 的参与ꎬ研究获得了诱导率较高的胚状
体诱导和芽诱导培养基ꎮ 虽然培养基成分、培养条件
可控性强ꎬ但是在胚状体萌芽、诱导生根等方面还有很
多不确定因素影响ꎬ这都需要在今后的工作中进一步
研究ꎮ
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127
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2013ꎬ27(6):0715 ~ 0722
Isolated Microspore Culture and Plant Regeneration in Cabbage
WANG Wu ̄hong  YE Guo ̄rui  LI Bi ̄yuan  YUE Zhi ̄chen  ZHONG Xin ̄min
( Institute of Vegetableꎬ Zhejiang Academy of Agricultural Sciencesꎬ Hangzhouꎬ Zhejiang  310021)
Abstract:Different culture conditions affecting microspore derived embryos and plant regeneration were studied with four
varieties of cabbage. The results indicated that the genotype was the key factor limiting microspore embryogenesis.
Appropriate microspore culture was bud Length 2􀆰 5 ~ 4􀆰 0mmꎬpetal length / anther length 2 / 3 ~ 7 / 6ꎬand phase of full
bloom. Major element in half and appropriate activated charcoal being added to the culture medium could increase the
rate of embryo inductionꎬ but the genotype inducing hardly embryo had no effect. Embryoid induction and bud required
the participation of the plant growth regulator NAA and 6 ̄BAꎬ Appropriate medium of microspore embryogenesis was the
NLN ̄13 + 0􀆰 2mg􀅰L - 1 6 ̄BA + 0􀆰 1mg􀅰L - 1NAAꎬ and frequency of embryoid was 38 embryos / 10bud - 1ꎻ Appropriate
shooting medium was the MS + 0􀆰 4mg􀅰L - 1 6 ̄BA + 0􀆰 1mg􀅰L - 1 NAA + 3% sucrose + 0􀆰 7% agarꎬ and the shoot
induction rate was 46􀆰 7% .
Key words:Cabbageꎻ Microspore cultureꎻ Embryoidꎻ Plant regeneration
􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚􀤚
更    正
27 卷第 5 期 562 页文章«水稻花时性状的 QTL定位»作者简介更正如下:
原文:
作者简介:万国(1984 ̄)ꎬ男ꎬ山东泰安人ꎬ硕士ꎬ主要从事分子遗传育种研究ꎮ E ̄mail:wguo22@ 126. com
更正为:
作者简介:万国(1984 ̄)ꎬ男ꎬ山东泰安人ꎬ硕士ꎬ主要从事分子遗传育种研究ꎮ E ̄mail:wguo22@ 126. com
冯跃(1982 ̄)ꎬ男ꎬ辽宁盘锦人ꎬ博士ꎬ主要从事分子遗传育种研究ꎮ E ̄mail:fy_555500@ 163. com
万国与冯跃为共同第一作者
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