全 文 ：文章编号 :100028551 (2001) 0520308203
小麦遗传转化无基因型障碍受体系统的研究
刘录祥1 　郑企成1 　赵林姝1 　张义丰2
王　晶1 　赵世荣1 　陈文华1
(1 中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094 ;2 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京　100101)
摘要 :本文综合分析了近 90 个品种基因型未成熟胚及幼穗愈伤组织诱导和植株再生
频率分布的资料 ,结合实验分析 ,提出了一种可克服或减轻小麦遗传转化中基因型障
碍的受体系统。
关键词 :小麦 ;遗传转化 ;受体系统
收稿日期 :2001207224
作者简介 :刘录祥 (1965～) ,男 ,陕西凤翔人 ,中国农业科学院原子能利用研究所副研究员 ,从事小麦诱发突变与生物技
术育种研究
1 　小麦遗传转化研究进展和问题
自 1992 年第 1 株转基因小麦问世以来 ,特别是近几年来 ,转基因小麦的研究取得了长足
的进展。以基因枪法为代表的转基因体系已基本建立 ,农杆菌介导法基因转化获得突破 ,花粉
管通道法转基因取得实用性成果[1 ,2 ] 。
然而 ,与双子叶植物相比 ,即使与禾谷类的水稻、玉米相比 ,差距仍然很大 ,应该说小麦遗
传转化研究基本上还处在建立和优化转基因体系阶段。这种差距的主要原因之一是小麦转基
因受体的植株再生频率偏低和基因型障碍 ,这已经成为限制转基因成功及大幅度提高转基因
小麦数量的瓶颈。植株再生频率高的小麦品种 ,无论用基因枪法还是农杆菌法都已经得到转
基因植株 ,而植株再生频率差的品种即使用基因枪法也无法得到转基因植株。正是由于品种
的基因型差异而导致的再生频率问题 ,使全世界的转基因小麦大都集中在诸如 Bobwhite、Pavon
等少数几个基因型上 ,而往往这类基因型综合性状不够理想 ,较难在生产中应用。
作为小麦基因转化的受体 ,取决于使用的转基因方法。小麦胚性悬浮细胞及其分离出的
原生质体、未成熟胚及其愈伤组织、花药愈伤组织、幼穗愈伤组织、雌蕊、小孢子、花粉、大孢子
和叶基等都曾作为小麦不同转基因方法的受体 ,但很显然 ,其中绝大多数不可能成为主要受
体。目前被公认并被广泛采用的是未成熟胚及其衍生物 ,因为未成熟胚及其愈伤组织具有较
强的再生能力 ,作为受体较容易再生出转基因植株。尽管如此 ,这个受体系统仍然较明显地受
品种基因型的制约。因此 ,进一步探索建立无基因型障碍的受体系统 ,对于促使小麦遗传转化
向高效和实用化迈进具有重要意义。
803 　核 农 学 报　2001 ,15 (5) :308～310Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2 　小麦遗传转化无基因型障碍受体系统的建立
211 　小麦不同外植体诱导出愈率分布
表 1 列出了 89 个品种基因型开花后 15d 左右的未成熟胚和 76 个品种基因型适时幼穗分
别作为外植体的愈伤组织诱导频率分布。以未成熟胚为外植体的愈伤组织诱导频率 ,虽然平
均可达 6911 % ,但品种间差异显著 ,出愈率在 80 %以上的基因型仅占 4813 %。而以适时幼穗
为外植体的愈伤组织诱导频率 ,平均高达 9818 % ,且试验中 76 个品种基因型的出愈率均在
80 %以上。可见 ,以适时幼穗作为外植体诱导愈伤组织形成具有比未成熟胚明显的优势。
表 1 　小麦不同外植体诱导出愈率分布比较
外植体 总数
出愈率 ( %)
1～10 11～20 21～30 31～40 41～50 51～60 61～70 71～80 81～90 91～100 平均
未成熟胚 89 1 2 5 7 7 5 12 7 23 20 6911
适时幼穗 76 0 0 0 0 0 0 0 0 3 73 9818
212 　小麦不同外植体诱导植株再生频率分布
表 2 列出了 89 个品种基因型开花后 15d 的未成熟胚和 71 个品种基因型适时幼穗分别作
为外植体的诱导植株再生频率分布。以未成熟胚为外植体的平均再生频率只有 1711 % ,特别
是有接近 20 %的基因型很难得到再生植株。植株再生频率在 20 %以下的品种基因型占
6714 % ,9211 %的基因型的植株再生频率在 40 %以下。植株再生频率达到 60 %以上的基因型
仅占 314 %。而以适时幼穗为外植体的平均再生频率高达 7112 % ,比未成熟胚的高 54 个百分
点 ,且所有试验基因型均能获得再生植株 ,植株再生频率达到 60 %以上的基因型占 7312 %。
无疑这个结果说明 ,适宜时期幼穗作受体的培养系统已向无基因型障碍迈出了十分重要的一
步。
表 2 　小麦不同外植体诱导植株再生频率分布比较
外植体 总数
植株再生频率( %)
0 1～10 11～20 21～30 31～40 41～50 51～60 61～70 71～80 81～90 91～100 平均
未成熟胚 89 17 14 29 12 10 3 1 0 1 0 2 1711
适时幼穗 71 0 5 2 2 1 4 5 5 13 10 24 7112
213 　小麦遗传转化无基因型障碍受体系统的实验
选用 4 个品种适宜时期的幼穗作为外植体 ,并围绕保证愈伤组织发生过程中形态建成的
完整和正常 ,调整培养基的成分和适当延长脱分化过程 ,在分化潜力高峰期转入再生培养取得
了初步成功。试验结果列于表 3。在正常培养条件下 ,无论外植体是适时幼穗还是未成熟胚 ,
试验的 4 个基因型均有较高的愈伤组织诱导率 ,且均能再生出植株来。但是 ,就其平均值来
说 ,适时幼穗作外植体的植株再生频率为 2712 % ,未成熟胚的只有 511 % ,两者相差 513 倍。而
更值得注意的是 ,当分别以 H6756 品种的未成熟胚和适时幼穗愈伤组织作受体 ,用基因枪法作
转化实验时 ,未成熟胚的植株再生频率为 0 ,而适时幼穗的植株再生频率达到 3717 %。适时幼
穗作为小麦转化受体的优势和应用潜力是显而易见的 ,尤其是对于应用未成熟胚作外植体再
生频率很低或难以再生出植株的品种基因型 ,更具现实重要性。
903　5 期 小麦遗传转化无基因型障碍受体系统的研究
表 3 　4 个品种不同外植体诱导愈伤和绿苗植株分化
品种 外植体 接种数 愈伤 愈伤组织诱导率( %) 绿苗 绿苗分化率 ( %)
H311 未成熟胚 300 300 100100 23 7167
适时幼穗 90 84 93133 39 46143
LK906 未成熟胚 300 153 51100 9 5188
适时幼穗 90 87 96167 9 10134
94815 未成熟胚 300 150 50100 6 4100
适时幼穗 60 57 95100 18 31158
H6756 未成熟胚 4670 4230 90158 122 2188
适时幼穗 56 49 87150 10 20141
H6756 未成熟胚 60 0 0100
(基因枪处理) 适时幼穗 60 10 3717
3 　结 　语
回顾植物体细胞培养研究的历史 ,人们都是从选择合适的外植体、筛选与此相应的培养条
件 ,特别是培养基成分、激素的配比等着手 ,但真正具有突破性意义的是找到理想的外植体及
其适宜的时期。小麦的体细胞培养系统的突破 ,最重要的是选择到了授粉后 15d 左右的未成
熟胚和相应的培养基及培养条件。未成熟胚有其简易、方便、能大量取材等明显的优点 ,成为
目前小麦基因转化的主导受体。但要获得未成熟胚 ,必须经过几乎接近小麦的完整生育期才
有可能 ,这就给能周年提供未成熟胚的需求带来了极大的困难。
小麦转基因受体的单一化及其受体系统的植株再生频率低和基因型依赖性是目前小麦转
基因成功的最主要的限制因素之一。较大幅度提高植株再生频率 ,建立无基因型障碍或基因
型依赖性很轻的受体系统 ,在小麦转基因研究中确实具有很现实的重要性。以适宜时期幼穗
作为外植体 ,通过调整培养基的成分和适当延长脱分化过程等技术 ,初步建立起来的无基因型
障碍受体系统 ,只需通过常规的春化技术就能做到外植体的周年提供 ,这将大大促进小麦转基
因的研究、开发与应用。
参考文献
[1 ] 　Nehra N S ,et al . Wheat transformation :methods and prospects. Plant Breeding Abs. 1995 ,65 (6) :803～808
[2 ] 　肖兴国 ,等. 转基因小麦的研究进展与展望. 农业生物技术学报 ,2000 ,8 (2) :111～116
STUDY ON RECEPTOR SYSTEM FOR WHEAT GENETIC TRANSFORMATION
WITHOUT GENOTYPE DEPENDENCE
LIU Lu2xiang1 　ZHENG Qi2cheng1 　ZHAO Lin2shu1 　ZHANG Yi2feng2
WANGJing1 　ZHAO Shi2rong1 　CHEN Wen2hua1
(1 Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100094 ;
2 Institute of Geographic Sciences and Resources , Chinese Academy of Sciences , Beijing 　100101)
013 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2001 ,15 (5) :308～310
文章编号 :100028551 (2001) 0520311204
建立谷物制品辐照杀虫工艺规范的研究
林　音　刘宏跃　李香玲　施培新
(中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094)
摘要 :通过对国内外大量文献和补充试验数据的分析 ,确定了谷物制品辐照杀虫加工
工艺规范的工艺参数和技术要求 :辐照前要求产品含水量小于 12 % ,无蛹和成虫期
害虫 ,产品包装后立即辐照 ,辐照杀虫最低有效剂量为 013kGy ,各种谷物制品的最高
耐受剂量在 015～018kGy 之间。
关键词 :辐照 ;杀虫 ;工艺规范 ;谷物制品
收稿日期 :2001201209
基金项目 :本研究为国家科委重点项目内容之一
作者简介 :林音 (1943～) ,女 ,福州人 ,中国农业科学院原子能利用所副研究员 ,从事辐照技术研究
仓贮害虫是粮食损失的主要原因 ,利用电离辐射可有效地杀灭谷物中的所有害虫。由于
它具有无残留、无污染、穿透力强、杀虫彻底等优点 ,近年来越来越受到人们的关注。然而辐照
杀虫效果受诸多因素的影响 ,在生产中由于处理不当而造成杀虫不彻底或影响谷物质量的现
象时有发生。因此建立谷物辐照杀虫工艺规范已迫在眉睫 ,它是把食品辐照生产纳入正规的
质量管理体系的重要一步。本研究旨在确定辐照工艺规范中的各项关键技术参数和要求。
1 　材料与方法
111 　材料
小包装面粉、大米、玉米碴、小米、高粱米、燕麦片、黄米。
112 　方法
在建立辐照工艺规范时 ,凡在有关国家标准和法规中已有规定的条文按规定制定 ,其他通
过本项研究确定。由于辐照参数不能仅根据一两次实验数据决定 ,因此本工艺规范参数的建
立采用收集国内外大量文献、试验数据与补充试验相结合的方法。
(1)辐照前处理和适宜辐照时期 :根据谷物主要害虫的生物学和辐射生物学特性并经多次
生产实践最后确定技术要求。
(2)杀灭害虫的最低有效剂量 :采用 3 个以上作者所提供的相同或近似的数据来确定。使
用此参数辐照后无活虫存在。
(3)不影响谷物品质的最高耐受剂量 :由于各国的饮食习惯不同 ,对辐照后产品感官评定
的标准也不相同 ,本试验采用我国常用的烹调方法处理各种谷物制品后进行感官评定 ,并进行
差异显著性分析 ,找出明显影响各种产品食用品质的剂量阈值。
113　核 农 学 报　2001 ,15 (5) :311～314Acta Agriculturae Nucleatae Sinica