全 文 ：文章编号 :100028551 (2006) 012019204
NaCl 胁迫对不同基因型大麦花药离体培养的影响
孙月芳　陆瑞菊　王亦菲　周润梅　黄剑华
(上海市农业科学院生物技术研究中心Π上海市农业遗传育种重点实验室 , 上海　201106)
摘 　要 :以 2 份耐盐大麦和 3 份未经耐盐性鉴定的大麦为供试材料 ,比较了它们的离体培养花药对诱导
培养基中添加 013 % NaCl、愈伤组织对分化培养基中添加 013 % NaCl 的培养反应。实验结果表明 :在不
添加 NaCl 诱导培养基上培养的花药反应率与供试材料耐盐性无相关性 ;不添加 NaCl 培养基上形成的
愈伤组织在不添加 NaCl 分化培养基上形成绿苗分化率与供试材料的耐盐性相关性不明显 ;添加 NaCl
培养基上形成的花药反应率与供试材料耐盐性呈明显相关 ;添加 NaCl 培养基上形成的绿苗分化率与供
试材料的耐盐性相关性明显 ;愈伤组织诱导和苗分化二阶段连续给予 NaCl 胁迫比分别给予 NaCl 胁迫
更易鉴定出供试材料的耐盐性。
关键词 :大麦 ; 花药 ; NaCl 胁迫 ; 愈伤组织诱导 ; 绿苗分化
EFFECTS OF NaCl STRESS ON ANTHER CULTURE FOR DIFFERENT GENOTYPES IN BARLEY
SUN Yue-fang 　LU Rui-ju 　WANG Yi-fei 　ZHOU Run-mei 　HUAN Jian- hua
(1. Biotech Research Center , Shanghai Academy of Agricultural SciencesΠShanghai Key Lab of Agricultural Genetics and Breeding , Shanghai 　201106)
Abstract :Using 2 barley genotypes with higher salt2tolerance and 3 barley genotypes with undetermined salt2tolerance as donor
materials , the culture response of in vitro culture of anthers to induction medium with 013 % NaCl and the culture response of
callus to differential medium with 013 % NaCl were investegated. The results showed : 1) No relationship was existed between
the frequency of anther responding formed on NaCl2free induction medium and the salt2tolerance of donor materials. 2) The
relationship was not obviously existed between the frequency of green plant regeneration formed on the NaCl2free differential
medium culturing calli inducted from NaCl2free induction medium and salt2tolerance of donor materials. 3) The relationship
was obviously existed between the frequency of anther responding formed on the medium added with 013 % NaCl and salt2
tolerance of donor materials. 4) The relationship was obviously existed between the frequency of green plant regeneration
formed on the medium added with 013 % NaCl and salt2tolerance of donor materials. 5) The materials with higher salt2
tolerance was more easily selected from the procedure of making NaCl stress during the callus induction and regeneration stages
compared to one stage.
Key words :barley ; anther ; NaCl stress ; callus induction ; green plant regeneration
收稿日期 :2005202225
基金项目 :上海市农业科学院发展基金项目[农科发 2005 (03) ]
作者简介 :孙月芳 (19692) ,女 ,上海人 ,助理研究员 ,从事植物生物技术方面的研究 , Email : sunyuefang @etang. com。黄剑华为通讯作者 ,Tel : 021
62201032 ,Email : sw1 @ saas. sh. cn
　　盐害对农业生产造成极大的危害 ,土壤盐渍化造
成的损失逐年上升[1～2 ] 。植物耐盐机理的研究已取得
较大的进展 ,在一定程度上明确了有关植物的耐盐特
点及其特性 ,从而可以制定措施降低盐害[3～5 ] 。通过
遗传改良 ,培育耐盐品种是一条经济、有效的抵御盐害
的途径[6～9 ] 。
运用组织细胞离体培养技术可以在组织细胞水平
上研究供体植物的耐盐机理及与个体水平的吻合
性[10～12 ] 。通过植物组织细胞离体培养技术体系 ,可以
诱变、筛选出耐盐材料[13～17 ] 。在小麦上 ,运用花药离
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体培养结合诱变筛选已获得耐盐性明显提高的新种
质、新品系[18 ] 。在大麦上 ,未见到这方面的报道。本
文报道以 2 份大麦耐盐材料和 3 份在农艺性状上各有
特色的材料为供体材料 ,研究它们的离体培养花药在
愈伤组织诱导和愈伤组织分化成苗二个阶段对培养基
中 NaCl 胁迫的反应。
1 　材料与方法
111 　材料
耐盐大麦品系“CM67”、“浙 1”;耐赤霉病大麦品
系“ND14049”;耐黄花叶病大麦品系“SUY232”、“申麦 1
号”。
112 　培养基
以 N6 + 2 ,4 ,52T310mgΠL + KT015mgΠL + CH800mgΠ
L + 麦芽糖为诱导培养基 ,以未添加 NaCl 为 CK(对
照) ,添加 013 % NaCl 为 NaCl 胁迫。分化培养基以 MS
为培养基 ,添加 KT 115mgΠL、BA 015mgΠL、NAA 0105mgΠ
L 以及 30gΠL 的麦芽糖为 CK (对照) ,以添加 013 %
NaCl 为 NaCl 胁迫。
113 　播种与取材
供体材料于秋季播种于上海市农业科学院农试场
的大田内 ,第 2 年的春季取中部小花小孢子发育处于
单核期的麦穗。
114 　花药离体培养
离体麦穗用 75 %的酒精灭菌 ,在超净台上取中部
花药 ,每瓶接种 40 枚花药 ,每处理各接 15～20 瓶 ,放
置于暗培室 ,22 ℃培养 30～40d ,愈伤组织形成后转入
分化培养基 ,在 (25 ±1) ℃,光强 1800lx ,每天光照 12h ,
黑暗 12h 的光周期下培养。
115 　数据统计
花药反应率 ( %) = (形成胚性愈伤组织的花药数Π
培养花药数) ×100 %
绿苗分化率 ( %) = (绿苗数Π培养愈伤组织数) ×
100 %
2 　结果与分析
211 　NaCl 胁迫对不同基因型花培愈伤组织形成的影响
从表 1 可以看出 :在未加 NaCl 的培养基上“SUY2
32”的花药反应率最高 ,为 82150 % ,其次是“申麦 1 号”
为 57117 % ,“ND14049”为 46150 % ,最低的是“CM67”、
“浙 1”分别为 29133 %和 29117 %。除耐盐性材料
“CM67”以外 ,其余 4 份供试材料在添加NaCl 的诱导培
养基上的花药反应率皆比未加 NaCl 诱导培养基的低 ,
下降幅度依次为 :“SUY232”,下降 119 倍 ;“申麦 1 号”,
下降 211 倍 ;“ND14049”,下降 111 倍 ;“浙 1”,下降 014
倍。从上述结果不难看出 :
1)耐盐性材料“CM67”、“浙 1”的离体培养花药对
NaCl 胁迫的耐性显著高于其余 3 份材料 ;
2) 其余 3 份供试材料的离体培养花药对 NaCl 胁
迫的反应存在较大的差异 ;
3) 5 份供试材料花药在未加NaCl 的培养基上的花
药反应率存在显著差异 ,且与供体材料的耐盐性无关。
212 　NaCl 胁迫对不同基因型绿苗分化的影响
从表 2 可知 :将未加 NaCl 培养基上诱导形成的愈
伤组织置于未加 NaCl 分化培养基上 ,各供试材料的绿
苗分化率以“SUY232”最高 ,为 26183 % ,其余从高到低
依次为“浙 1”、“CM67”、“申麦 1 号”、“ND14049”。未加
NaCl 的培养基上诱导形成的愈伤组织对分化培养基
中 NaCl 胁迫的反应存在差异。从对绿苗分化率的影
响上分析 :“浙 1”由20169 %升至22199 % ,降幅最小的
是“CM67”由19132 %降至12150 % ,其次是“SUY232”由
26183 %降至 9135 % ,“申麦 1 号”由 18124 %降至
513 % ,“ND14049”降幅最大由 15111 %降至 0172 %。
添加 NaCl 培养基上诱导形成的愈伤组织对分化培养
基中 NaCl 胁迫的反应也存在差异 ,“浙 1”的反应差异
最小 ,2 种培养基上的绿苗分化率均为 6125 % ;其次是
“CM67”绿苗分化率由 14129 % 降至 10199 % ,“SUY2
32”由 11176 %降至 1118 % ,“ND14049”由 8196 %降至
0 ,“申麦 1 号”由 913 %降至 0。
表 1 　不同基因型花药培养对 NaCl 胁迫的反应
Table 1 　Effects of NaCl stress on the anther
culture response for different genotypes
材料
material
培养基
induce medium
培养花药数
No. of cultured
anthers
诱导愈伤数
No. of calli
induction
花药反应率
freq. of anthers
responding( %)
CM67 CK1 600 176 29133
NaCl stress 600 183 30150
ND14049 CK1 600 279 46150
NaCl stress 600 134 22133
SUY232 CK1 600 495 82150
NaCl stress 600 173 28183
申麦 1 号 CK1 600 343 57117
Shenmai 1 NaCl stress 600 109 18117
浙 1 CK1 600 175 29117
Zhe 1 NaCl stress 600 128 21133
Note : CK1 : N6 + 2 ,4 ,52T 310mgΠL + KT 015mgΠL + CH 800mgΠL ;
NaCl stress1 :N6 + 2 ,4 ,52T 310mgΠL + KT 015mgΠL + CH 800mgΠL +
013 % NaCl. 下表同 The same as following tables
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　　从上述结果可以看出 ,除耐盐材料“浙 1”以外 ,所
有供试材料的愈伤组织对培养中 NaCl 胁迫皆产生不
同程度地受抑反应 ,其中又以耐盐材料“CM67”的受抑
程度最小。未加 NaCl 培养基上形成绿苗分化率与供
体材料的耐盐性无相关性。
表 2 　NaCl 胁迫对不同基因型愈伤组织绿苗分化的影响
Table 2 　Effects of NaCl stress on the green plant regeneration of different genotypes
材料
material
诱导培养基
induce medium
分化培养基
differentiation medium
培养愈伤数
No. of cultured calli
绿苗数
No. of green plant
绿苗分化率
freq. of green plant regeneration ( %)
CM67 CK1 CK2 88 17 19132
NaCl stress2 88 11 12150
NaCl stress1 CK2 91 13 14129
NaCl stress2 91 10 10199
ND14049 CK1 CK2 139 21 15111
NaCl stress2 139 1 0172
NaCl stress1 CK2 67 6 8196
NaCl stress2 67 0 0
SUY232 CK1 CK2 246 66 26183
NaCl 246 23 9135
NaCl stress1 CK2 85 10 11176
NaCl stress2 85 1 1118
申麦 1 号 CK1 CK2 170 31 18124
Shenmai 1 NaCl stress2 170 9 513
NaCl stress1 CK2 54 5 913
NaCl stress2 54 0 0
浙 1 CK1 CK2 87 18 20169
Zhe 1 NaCl stress2 87 20 22199
NaCl stress1 CK2 64 4 6125
NaCl stress2 64 4 6125
Note : CK2 :MS + KT 115mgΠL + BA 015mgΠL + NAA 0105mgΠL + 30gΠL maltose
NaCl stress2 :MS + KT 115mgΠL + BA 015mgΠL + NAA 0105mgΠL + 30gΠL maltose + 013 % NaCl
3 　讨论
归纳本研究的各项结果可得出 :1) 在不添加 NaCl
的诱导培养基上形成的花药反应率可以看作各基因型
花药对离体培养的反应值 ,这种反应值与供体材料的
耐盐性无相关性。2) 不添加 NaCl 培养基上形成的愈
伤在不添加 NaCl 培养基上的绿苗分化率可以认作各
基因型愈伤组织的绿苗分化潜力 ,这种分化潜力也与
供体材料的耐盐性相关性不明显。3) 在添加 NaCl 的
诱导培养基上形成的花药反应率可以看作各基因型花
药对 NaCl 胁迫的反应 ,这种反应值与供体材料的耐盐
性呈明显相关。4) 未添加 NaCl 培养基上形成的愈伤
组织其在添加 NaCl 培养基上的绿苗分化率可以看作
各基因型的愈伤组织对 NaCl 胁迫的反应 ,这种反应与
供体材料的耐盐性呈较明显的相关性。5) 添加 NaCl
培养基上形成的愈伤组织在添加 NaCl 培养基上的绿
苗分化率可以看作各基因型离体培养花药对愈伤形成
和分化成苗二个阶段连续盐胁迫的反应 ,这种反应与
供试材料的耐盐性呈明显的相关性。
我们认为 :在愈伤组织诱导和分化成苗二个阶段
给予 NaCl 胁迫均可以造成供体材料的离体培养反应
值下降。二个阶段的连续 NaCl 胁迫更使反应值下降 ,
这种反应与供体材料的耐盐性呈明显相关。他人的研
究表明小麦花药 (组织)离体培养中的耐盐性反应与供
体材料的耐盐性大致相吻合[19 ] 。因而推测植物花药
中含有大量单倍性的小孢子 ,而花药培养的愈伤组织
诱导及其苗分化基本上源自小孢子脱分化而来。由
此 ,本研究所获得的大麦花药离体培养的耐盐性结果
应在很大程度上与小孢子的耐盐性相关。并且 ,这种
单倍体细胞的耐盐性与个体水平大致相吻合。这就为
我们运用大麦花药Π小孢子培养技术研究耐盐机理和
筛选耐盐种质提供了理论上的支持。应用花药离体培
养结合辐射和铝胁迫后技术方案 ,获得了耐铝性提高
的再生绿苗[20 ] 。相信通过进一步调整诱导和分化二
个阶段的 NaCl 胁迫压 ,可以建成一个有效的离体花药Π小孢子耐盐性筛选技术程序 ,运用这样一个技术程序
将有助于从诱变群体和杂交重组群体中选择出理想的
耐盐愈伤组织Π胚状体 ,经过染色体加倍即可产生包括
耐盐性在内的所有性状一次性纯合的优良再生植株和
12　1 期 NaCl 胁迫对不同基因型大麦花药离体培养的影响
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DH株系。相关的研究正在进行之中。
致谢 :本研究供试材料由中国农业科学院品种资
源研究所张京博士提供 ,特此感谢 !
参考文献 :
[ 1 ] 　鲁春霞 ,于云江 ,关有志. 甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的
损害评估. 自然灾害学报 ,2001 ,10 (1) :23～27
[ 2 ] 　黄宗翰. 中国盐碱地的水利土壤改良. 见“国际盐渍土壤改良学
术讨论会论文集”. 北京 :北京农业大学出版社 ,1985 ,232～240
[ 3 ] 　王宝山 ,赵可夫 ,邹琦. 作物耐盐机理研究进展及提高作物抗盐
性的对策. 植物学通报 ,1997 ,14 (增刊) :25～30
[ 4 ] 　刘友良 ,毛才良 ,汪良驹. 植物耐盐性研究. 植物生理学通讯 ,
1987 , (4) :1～7
[ 5 ] 　Dix P J ,Street H E. Sodium chloride-resistant cultured cell lines from
Nicotiana sylvestris and Capsicum annuum . Plant Sci Lett . 1975 ,5 :231
～237
[ 6 ] 　周荣仁 ,杨燮荣 ,余叔文. 植物组织培养在选择耐盐植物方面的
研究概况. 曲阳师院学报 ,1984 ,植物抗盐生理专刊 :63～84
[ 7 ] 　罗士伟. 植物细胞和组织培养的应用与展望. 植物生理学通讯 ,
1983 ,2 :1～6
[ 8 ] 　肖海林. 利用离体筛选技术培育耐盐作物品种. 世界农业 ,
1991 ,2 :40～41
[ 9 ] 　Hassam V S , Dennis A Wilkins. In vitro selection for salt tolerance lines
in Lycopersicon peruvianum. Plant Cell Reports , 1988 ,7 :463～466
[10 ] 　Nabors M W , et al . NaCl-tolerant tobacco plants from cultured cells. Z
Pflanzenphysiol ,1980 ,97 :13～17
[11 ] 　张立钦 ,郑勇平. 杨树湿地松组织培养愈伤组织耐盐性. 浙江林
学院学报 ,1997 ,14 (1) :16～21
[12 ] 　侯　宁 ,吴郁文 ,刘春光. 异源细胞质小麦耐盐性的研究. 遗传
学报 ,2000 ,27 (4) :325～330
[13 ] 　McCoy T J . Characterization of alfalfa ( Medicago sativa L. ) plants
regenerated from selected NaCl tolerant cell lines. Plant Cell Reports ,
1987 ,6 :417～422
[14 ] 　岳　玮 ,夏光敏 ,陈惠民 ,等. 獐毛愈伤组织耐盐性研究及耐盐变
异体筛选. 山东大学学报 (自然科学版) ,2000 ,35 (3) :338～343
[15 ] 　Shen Y Z , et al . A study of new salt2tolerant strain obtainede from
common wheat anther callus in vitro. In : Pro. 8th Int . Wheat Genet .
Symp. , 1993 ,671～674
[16 ] 　张举仁 ,高树芳 ,余家驹 ,等. 玉米耐盐愈伤组织的筛选及植株再
生. 植物学报 ,1991 ,33 (11) :887～893
[17 ] 　高玉红 ,李　云. 植物离体培养筛选耐盐突变体的研究. 核农学
报 ,2004 ,18 (6) :448～452
[18 ] 　郑企成 ,陈文华 ,朱耀兰 ,等. 通过花药培养筛选小麦耐盐变异
体. 见“植物体细胞无性系变异与育种”(陈英主编 ) . 江苏 : 江苏
科学技术出版社 ,1991 ,279～286
[19 ] 　沈银柱 ,刘植义 ,何聪芬 ,等. 诱发小麦花药愈伤组织及其再生植
株抗盐性变异的研究. 遗传 ,1997 ,19 (6) :7～11
[20 ] 　孙月芳 ,陆瑞菊 ,王亦菲 ,等. 大麦花药离体诱变及铝胁迫下的培
养反应. 核农学报 ,2005 ,19 (2) :95～98
(上接第 63 页)
[35 ] 　Frei M , Siddhuraju P , Becker K. Studies on the in vitro starch
digestibility and the glycemic index of six different indigenous rice
cultivars from the Philippines. Food Chem , 2003 , 83 , 395～402
[36 ] 　Eggum B O , Juliano B O , Perez C M , et al . The resistant starch ,
undigestible energy and undigestible protein contents of raw and cooked
milled rice. J Cereal Sci , 1993 , 18 , 159～170
[37 ] 　Hu P S , Zhao H J , Duan Z Y, et al . Starch digestibility and the
estimated glycemic score of different types of rice differing amylose
contents. J Cereal Sci , 2004 , 40 , 231～237
[38 ] 　杨朝柱 , 李春寿 , 张　磊 , 等. 富含抗性淀粉水稻突变体的淀粉
特性研究. 中国水稻科学 , 2005 , 19 (6) : 516～520
22 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,20 (1) :19～22
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net