全 文 ：武汉植物学研究 2007，25(3)：277—281
．／ournd of Wuhan Botanical Research
甘露糖对大麦品种不同外植体生长的影响
王韬 ，王春霞 ，廖玉才2，黄涛 ，李和平h
(1．华中农业大学生命科学技术学院，武汉 4300"／0；2．华中农业大学植物科学技术学院，武汉 430070)
摘 要：以大麦栽培品种的茎尖、成熟胚为外植体，研究了不同甘露糖浓度对这些外植体愈伤组织诱导和生长的影
响。结果表明：甘露糖浓度为 20 g／L时，茎尖的叶片伸长和生根受到明显抑制；甘露糖浓度为 1O g／L或 15 g／L时，
成熟胚的愈伤组织诱导率降低 50％ ，甘露糖浓度为 20 g／L或 25 g／L时，成熟胚愈伤诱导和生长完全受到抑制，因
此在以大麦茎尖和成熟胚为外植体的磷酸甘鼯糖异构酶(PMI)／甘鼯糖筛选中，可分别以2O g／L、25 g／L甘露糖作
筛选压。另外，在培养早期阶段筛选比较适宜。
关键词：甘露糖；大麦 ；外植体；愈伤诱导；组织培养
中图分类号：Q945．32；s512．3 文献标识码 ：A 文章编号：1000-470X(2007)03—0277-05
Efect of M annose on Growth of Diferent Explants Derived from
Elite Barley Varieties(Hordeum vulgare L．)
W ANG Tao ，WANG Chun—Xia 。I L O YU—Cai 。HUANG Tao ．LI He—Ping
(1． e ofL ScOnce and Tedmology，HmuhongAgricultural￡ h ，Wuhan 430070，China；2．GoUeg~of
Plant Science and Technotosy，Huazhong Agr l U~ ／zy，Wulum 430070，China)
Abstract：Explants derived from shoot apices and mature embryos of elite barley cultivars were assayed
for their callus induction an d growth on culture media containing various concentrations of man nose as
carbon 8ources．The results showed that a clear inhibitng efect on the leat"elongation an d rooting of shot
apices in the concentration of 2O g／L mannose．For mature emb ryos，callus induction and growth rate
were inhibited in the presence of 2O g／L or 25 g／L mannose，whereas 10 g／L or 15g／L treatment could
efectively result in a reduction of callus formation an d growth up to 5O％ ．111ese results indicated that
2O g／L and 25 g／L mannose were required for inhibiton of the explants derived from shot apices and
mature embryos，respectively，when mannose was used for positve selections of tran sgenie barley plan ts．
In addition．it iS more suitable to select during the initial induction an d culture of barley explants．
Key words：Man nose；Hordeum vulgate L．；Explan ts；Callus induction；Tissue culture
自1983年第一株转基因植物诞生以来，以抗抗
生素和抗除草剂基因为筛选标记基因的转化体系得
到了广泛的应用 J，这些抗性标记基因在生态环境
和食品安全方面的潜在危害使得许多转基因作物的
推广受 到限制。近年来，以磷 酸甘露糖异构 酶
(PMI)和木糖异构酶(xylA)为代表的糖类代谢酶在
转基因安全上显示出巨大的应用潜力。以这类糖代
谢酶基因为选择标记的转化系统用糖类作为筛选
剂，转化细胞由于获得了糖代谢能力在筛选培养基
上生长扩增，而非转化细胞因为不能正常代谢处于
饥饿状态，生长被抑制但不被杀死，据此可以区分转
化与非转化细胞 】。PMI／甘露糖筛选体系自1998
年首次报道用于甜菜转基因以来，已在不少单子叶
植物和双子叶植物上取得成功 引。由于不同植
物对甘露糖敏感性有着很大的差异，并且大麦转基因
的甘露糖筛选体系尚未有明确的报道，因此有必要对
筛选培养基进一步优化，建立稳定、有效的筛选体系。
1 材料与方法
1．1 供试材料
大麦(Hordeum vulgare L．)品种‘鄂大麦 7号’、
‘广丰3号’、‘花3O’、‘荆 02-248’、‘华大麦 3号’，
均由湖北省农科院惠赠。D一甘露糖购于上海源聚生
物试剂公司。
1．2 培养基的设置
成熟胚愈伤组织诱导和继代培养基：MS基本培
收稿日期：20o6·12-08，修回日期 ：2006-12-28。
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(30470929，30530510)；转基因植物专项(JY04．A-O1)资助；教育部博士点基金资助项 目[ 8
work is supported by NNSFC(304709291，30530510)，MOST(JY04．A 1)and SRFDP]。
作者简介：王韬(1980一)，女，硕士研究生，研究方向为植物基因工程。
· 通讯作者(E·mal：hepingli@mail．hzua．edu．cn)o
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278 武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
养基(Murashige and Skoog，1962)，添加500 mg／L脯
氨酸，200 mg／L肌醇，1000 mg／L水 解酪 蛋 白，
1．25 mg／L CuSO。·5H2O，1 mg／L盐酸硫胺素，2 mg／L
2。4一D，30 g／L麦芽糖，6 g／L琼脂。
茎尖培养和成熟胚愈伤组织分化培养基：不添
加激素的 MS基本培养基。
不同甘露糖浓度的梯度培养基：总糖量 30 g／L，
甘露糖浓度分别为0、5、10、15、20、25、30 g／L，不足
30 g／L由麦芽糖补齐。
1．3 茎尖的处理
将去皮的大麦种子浸入 70％酒精 3 min，然后
转入 0．1％升汞处理 15 min，冲洗 3—5次后，室温
(25±2)℃浸泡4—6 h；无菌条件下剥取胚，盾片朝
下接种于MS培养基(MS +蔗糖3o g／L+琼脂 6 g／L，
pH 5．8)，然后置 25~C散射光下培养。5 d后取健壮
绿苗切去根，再切下长约 2 IDAT1包含茎尖生长点的
切段，基部向下接种于各处理培养基。
1．4 成熟胚的处理
将饱满的大麦种子用 50％的硫酸溶液浸泡，在
30℃水浴 1 h，摇床振荡去壳2 h，蒸馏水冲洗去酸后
在4℃浸泡 16—20 h。剥胚前，种子用 70％乙醇灭
菌5 min，然后 0．1％升汞灭菌 15 min，无菌水冲洗
干净。将剥离的成熟胚盾片朝上接种到培养基上进
行诱导培养。将直接从种子中剥离的成熟胚和诱导
培养2周产生的愈伤组织分别接种到不同甘露糖浓
度的培养基上进行耐受性试验。
2 结果和分析
2．1 甘露糖对大麦茎尖生长的影响
甘露糖对大麦茎尖生长的影响主要表现在抑制
叶片伸长和生根。用0—15 g／L甘露糖处理的材料
接种 1 d后，第一片真叶均不同程度伸出叶鞘，但伸
长长度随着甘露糖浓度的提高而递减，接种 5—9 d
后，真叶伸长明显，大部分材料长出 1—3条乳白色
新根，密布根毛，长势粗壮；20—30 g／L甘露糖处理
的材料真叶不伸长或伸长缓慢，生根率低且长势弱，
表现为根细弱短小，呈透明状，根毛稀少；接种 10 d
后，0—15 g／L甘露糖处理材料由于 自身光合作用
的增强，长相差异越来越小，而 20—30 g／L甘露糖
处理的茎尖停止伸长而失绿黄化，最后枯 白死亡。
表 1为接种后第 13 d各处理材料的苗高、根长和生
根率情况，由表 1可知，20—30 g／L甘露糖对大麦茎
尖伸长和生根的抑制作用明显。
不同基因型大麦对甘露糖的天然耐受性不同，
具体表现在对甘露糖的最高耐受浓度和最长耐受时
间上。20 g／L的甘露糖对 ‘花 30’的生长产生较强
的抑制作用(表 1，图1：A)，接种后第 8 d即可观察
到该处理的部分茎尖开始黄化死亡，此时30 g／L甘
露糖处理的大部分接种茎尖已死亡；接种后第 13 d，
20 L甘露糖处理除极个别材料呈失绿黄化状外，
其它已全部枯白死亡，此时 25—30 g／L甘露糖处理
的茎尖已全部死亡。‘华大麦3号 ’和‘荆02—248’
表 1 甘露糖对大麦茎尖根长的影响
Table 1 Efects of mannofle on the growth of barley shoot apices
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第 3期 王 韬等：甘露糖对大麦品种不同外植体生长的影响 281
全抑制其出愈；但其愈伤组织在继代生长阶段对甘
露糖反应最敏感，20 g／L甘露糖即可完全抑制生
长。可能是因为愈伤组织在继代后处于生长最活跃
时期。能量需求达到高峰，此时甘露糖-l5一磷酸的积
累以及 ATP和磷酸根离子的无效消耗严重地抑制
了愈伤的生长 。
本研究表明：利用甘露糖为筛选标记的筛选体
系对大麦进行抗性植株筛选时，30 g／L甘露糖的筛
选压过大，会造成供试植株生长不 良进而导致不能
正常结实。原因可能是甘露糖浓度太高而引起渗透
压的改变，同时没有麦芽糖的补给，故宜用 20 g／L
甘露糖(部分品种需提高到 25 g／L)的筛选压，筛选
时间至少 14 d，并应适当附加麦芽糖，促进植株健壮
生长、结实。同时，根据不同品种愈伤对甘露糖的耐
受性比较，筛选应选择在愈伤生长旺盛的时期进行。
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