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Plant Regeneration from Excised Immaturate Embryos of Peach (Prunuspersica L. )

桃幼胚离体培养再生植株的研究



全 文 :© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园  艺  学  报  2002 , 29 (5) : 480~482
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2002 - 01 - 21 ; 修回日期 : 2002 - 04 - 28
基金项目 : 北京市科委科技新星计划项目资助 (954813200)
桃幼胚离体培养再生植株的研究
闫国华 周 宇
(北京市农林科学院林业果树研究所 , 北京 100093)
摘  要 : 以中晚熟桃品种‘京艳’、‘绿化 9 号’、‘晚蜜’和‘大久保’为试材 , 初步建立了桃体细胞
胚发生和增殖的三阶段程序 , 即胚性愈伤组织诱导、体细胞胚发生和发育、体胚萌发成株以及次级体细胞
胚的增殖。各品种体细胞胚的萌发成株率分别为 73. 5 %、38. 6 %、5. 4 %和 58. 2 %。用苯脲类细胞分裂素
TDZ有效诱导‘京艳’的幼胚子叶直接再生植株 , 再生率 70 % , 平均每外植体不定芽数 13. 8 个 , 再生不定
芽生根后获得完整植株。
关键词 : 桃 ; 体细胞胚 ; 发生 ; 子叶 ; 再生
中图分类号 : Q 813 ; S 662. 1   文献标识码 : A   文章编号 : 05132353X (2002) 0520480203
1  目的、材料与方法
国外对桃体细胞胚发生已有较多研究〔1~4〕, 诱导合子胚子叶直接再生不定芽是一种效率较高的再
生途径〔5~8〕, 但国内栽培品种研究尚少。我们以几个优质中晚熟桃品种幼胚为试材 , 初步研究了诱导
体细胞胚发生的技术和程序 , 同时试验了不同细胞分裂素对诱导合子胚直接再生植株的影响 , 以期为
建立高频率的基因转化再生体系奠定基础。
试材取自北京林果所桃国家种质资源圃。各发育阶段 (盛花后 55、70、120 d) 的果实均取 100
个 , 洗净后剥取种胚 , 表面消毒后剥去内种皮 , 将种子沿纵轴自中央一切为二 , 接种于培养基 , 使切
面接触培养基。体细胞胚发生采用三阶段程序 , 即 ( Ⅰ) 胚性愈伤组织诱导 : 在附加 2 ,42D 1 mg/ L、
62BA 0. 1 mg/ L 的 MS 培养基上 , 光照或黑暗条件下培养 , 继代两代 ; ( Ⅱ) 体细胞胚的发生及发育 :
愈伤组织顺序转入附加 2 ,42D 0. 1 mg/ L、62BA 0. 01 mg/ L 的 MS 培养基和无激素 MS 基本培养基 , 光
照培养 , 分别继代 2~3 代 ; ( Ⅲ) 植株再生 : 子叶期体细胞胚转入附加 62BA 0. 5 mg/ L、NAA 0. 1 mg/
L 的 MS 培养基 , 使胚轴伸长并发育为完整植株。此外 , 未经剥离的子叶形胚性培养物在该培养基继
代 10 代以上 , 次生类胚结构持续增殖。子叶直接再生植株程序 : 将‘京艳’的合子胚子叶预培养
(MS 基本培养基附加 2 ,42D 1 mg/ L、62BA 0. 1 mg/ L) 7 d 后转入诱导培养基 (见表 2) 培养 30 d , 统
计再生率和不定芽数。待再生不定芽长成 3~5 cm 茎时 , 于基部切下接入生根培养基 (1/ 2 MS 附加
IBA 0. 5 mg/ L) , 培养 20 d 后统计生根情况。生根苗在日光下炼苗 10 d 后移入蛭石 , 成活后统计成活
率。上述各培养基均含蔗糖 30 g/ L , 琼脂 6. 5 g/ L , pH 5. 6~5. 8。在 25 ℃, 黑暗或 2 000 lx , 16 h/ d
光照下培养 , 每 21 d 继代 1 次。
2  结果与分析
2. 1  愈伤组织的诱导
光照条件下 , 花后 55 和 70 d 幼胚均可在胚轴部位诱导出浅黄绿色、质地疏松、生长迅速的愈伤
组织 ,‘京艳’和‘大久保’的反应性略好 (表 1) 。子叶则转绿、膨大 , 无愈伤组织发生。花后 55 d
胚的诱导率均较低 , 约 50 %左右 ; 成熟胚诱导率 100 % , 愈伤组织发生迅速 , 深绿色 , 质地坚硬。暗
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培养中愈伤组织发生于整个外植体 , 色泽白或浅黄 , 水浸状 , 诱导率与光照无明显差异。
2. 2  胚性愈伤组织中体细胞胚的发育
由花后 55 d 和 70 d 幼胚诱导的浅黄绿色、质地疏松、生长迅速的愈伤组织在由诱导培养基转入
含低水平 2 ,42D (0. 1 mg/ L) MS 培养基和无激素 MS 培养基后 , 可见其生长逐渐减慢 , 外观呈节球
状 , 白色至浅黄色 , 形成典型的胚性愈伤组织。进而可见处于球形期、心形期、鱼雷期及子叶期等各
发育时期的体细胞胚 , 但同步化程度较低 , 且有早萌发现象。早萌发的胚根发育良好 , 但茎端发育异
常 , 不能正常发育成茎。‘京艳’和‘大久保’每胚性愈伤组织上体胚总数分别达到 16 和 10. 9 个 ,
正常化率分别为 48. 8 %和 51. 4 % ; 而‘绿化 9 号’和‘晚蜜’分别仅为 5. 1 和 4. 5 , 正常化率也仅为
29. 4 % 和 40 % (表 1) 。来自成熟胚的愈伤组织继续生长膨大 , 无体胚和不定芽发生。暗培养下诱导
的愈伤组织则生长停滞 , 多数褐化死亡。结果表明 , 花后 55~70 d 幼胚在光照条件下最适于桃胚性
愈伤组织的诱导。
表 1  桃 4 个不同品种的体细胞胚发生情况
Table 1  Somatic embryogenesis in four peach cultivars
品 种
Cultivar
愈伤组织诱导率 (1)
Percent of callus
induction ( %)
平均体胚数/ 胚性愈伤
Mean embryo number/ explant
异常 Abnormal 正常 Normal
再生植株 (2)
Percent of
regeneration ( %)
平均次生胚/ 体胚
No. of secondary
embryo/ embryo
京艳 Jingyan 95. 4 8. 2 7. 8 73. 5 12. 3
绿化 9 号Lühua 9 88. 8 3. 6 1. 5 38. 6 9. 7
晚蜜 Wanmi 74. 7 2. 7 1. 8 5. 4 6. 8
大久保 Dajiubao 94. 2 5. 3 5. 6 58. 2 6. 5
  注 : (1) 花后 70 d 胚 , 光照培养 40 d ; (2) 以正常发育的体细胞胚为基数。下同。
Note : (1) Embryos at 70 d after bloom , cultured 40 d under light ; (2) Based on normal somatic embryos. The same below.
2. 3  体细胞胚再生植株和胚性培养物持续再生次级类胚结构
将子叶期的体细胞胚剥离 , 转入附加 62BA 0. 5 mg/ L、NAA 0. 1 mg/ L 的 MS 培养基后 , 发育正常
       的体细胞胚培养 10 d 左右可获发育良好的再生
植株 , ‘京艳’和‘大久保’再生率分别达
73. 5 %和 58. 2 %。值得注意的是 , 培养过程中 ,
体细胞胚发育表现出较严重的异常化 , 有的未能
发育出健全的根 , 有的茎端发育畸形 , 不能正常
萌发 , 无法再生植株。未经剥离的子叶形胚性培
养物在相同培养基上连续继代 10 余代 , 可持续
增殖 , 产生大量的次生类胚结构达半年以上 (表
1) , 但这些结构绝大多数发育异常 , 呈肥厚膨大
的类子叶形态 , 仅有 10 %左右产生发育正常的
茎。
2. 4  不同细胞分裂素对‘京艳’桃幼胚子叶直
接再生植株的影响
由表 2 可见 , 苯脲类细胞分裂素 (CPPU 和
TDZ) 对‘京艳’桃幼胚子叶直接再生植株的诱
导活性大于嘌呤类细胞分裂素 (62BA、激动素和
玉米素) , 尤其是 TDZ 2. 5 + NAA 0. 01 的处理中
获得了 70 %的较高再生率 , 平均每外植体不定
芽数高达 13. 8 个。62BA 处理虽再生率较高 , 但 表 2  不同细胞分裂素对‘京艳’桃幼胚子叶直接再生植株的影响Table 2  The effects of cytokinins on direct shoot regenerationfrom cytoledons in‘Jingyan’peach细胞分裂素Cytokinin(mg/ L) 外植体数No. ofexplants 再生 Regeneration数量 No. % 不定芽数/ 外植体Mean number ofshoots per explantBA 0. 1 18 6 33. 3 1. 47BA 0. 5 18 6 33. 3 1. 66BA 2. 5 21 9 42. 9 1. 95KT 0. 1 18 0 0 0KT 0. 5 30 3 10 1. 32KT 2. 5 18 3 16. 7 1. 52ZT 0. 1 30 0 0 0ZT 0. 5 30 3 10 1. 35ZT 2. 5 24 3 12. 5 1. 22CPPU 0. 1 33 0 0 0CPPU 0. 5 33 9 27. 3 1. 76CPPU 2. 5 30 9 30 1. 85TDZ 0. 1 33 15 45. 5 5. 36TDZ 0. 5 21 9 42. 9 9. 82TDZ 2. 5 30 21 70 13. 8  NAA 0. 01 mg/ L.
1845 期               闫国华等 : 桃幼胚离体培养再生植株的研究               
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
不定芽数很低 , 未超过 2 个。激动素和玉米素的诱导率很低 , 在试验浓度内未能超过 20 %。可见与
体胚发生和发育相比 , 桃子叶再生不定芽需要较高水平或较强活性的细胞分裂素 (如 TDZ 2. 5 mg/
L) 。
‘京艳’不同发育阶段胚的子叶再生能力有很大的差异 , 用于诱导子叶直接再生不定芽的最佳取
材时期为花后 70 d , 而花后 55 d 的子叶完全不具备再生能力 , 成熟胚的再生率也极低 , 仅为 3. 8 %。
2. 5  ‘京艳’幼胚子叶再生不定芽的发生方式
试验表明 ,‘京艳’幼胚子叶须在含 2 ,42D 的培养基预培养 , 转入诱导培养基后才能发生不定芽
(表 2) , 推测 2 ,42D 似乎为子叶胚性程序的启动和表达所必需。这与 Suncrest〔5〕和青州蜜桃〔7〕等品种无
需预培养的情形不同 , 可能反映了基因型间的差异。在预培养中 , 子叶逐渐转绿、膨大 , 除胚轴外 ,
不发生愈伤组织。转入诱导培养基后 10 d 时即形成大量丛生不定芽 , 以后不定芽继续生长发育成苗。
此外还可见到部分肥厚、发育畸形的类叶片形态 , 这些结构不能继续发育成苗。不定芽多发生于子叶
与培养基接触的切面处 , 也可发生于子叶的其它位置 , 这说明‘京艳’幼胚子叶细胞均有较强的再生
潜力。
2. 6  ‘京艳’子叶再生植株的生根及移栽成活
再生不定芽长成 3~5 cm 茎时 , 于基部切下接入生根培养基 , 培养 20 d , 生根率可达 90 %以上 ,
平均根长度达 5~7 cm。生根苗在日光下炼苗 10 d 后移入蛭石 , 苗成活率达 65 %。
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Plant Regeneration from Excised Immaturate Embryos of Peach ( Prunus
persica L. )
Yan Guohua and Zhou Yu
( Institute of Pomology and Forestry , Beijing Academy of Agricultural Science , Beijing 100093 , China)
Abstract : A three2stage culture program of somatic embryogenesis , consist of induction of embryogenic
callus , formation and development of somatic embryos , regeneration of intact plantlets , was developed in in four
peach ( Prunus persica) cultivars , ‘Jingyan’, ‘Lühua 9’, ‘Wanmi’and‘Dajiubao’. The percentage of
germination and plant regeneration from normally developed soamtic embryos in the cultivars was 73. 5 % , 38. 6 % ,
5. 4 % and 58. 2 % , respectively. TDZ is effective in stimulating adventitious bud regeneration from immature
cotyledons of‘Jingyan’, 70 % differentiation rate and 13. 8 adventitious buds per cotyledon were obtained. The
regenerated adventitious shoots rooted at a rate of 90 %.
Key words : Peach ( Prunus persica L. ) ; Somatic embryogenesis ; Cotyledons ; Regeneration
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