植物组织培养技术.doc

《植物组织培养技术》课程论文

玉米组织培养研究进展

学生姓名 艾尼.图尼亚孜
学 号
所属学院 植物科学学院
专 业 农学
班 级 农学民（13-1）

12月6日

玉米组织培养研究进展

艾尼.图尼亚孜 农学13-1 学号:

塔里木大学植物科学学院 843300

摘 要 玉米是世界上分布最广泛粮食作物之一,可用作饲料,食物和工业原料.该文从培养条件,外植体选择,生长调整剂,添加物及离体培养影响原因等方面概述了玉米组织培养研究现实状况并在此基础上对其应用景进行展望以期为玉米遗传改良及生产利用提 供理论参考。
关键词 玉米; 组织培养;研究进展
中图分类号S513 文件标识码A 文章编号 1007-5739()20-0045-02
玉米,亦称玉蜀黍,包谷,苞米,棒子等,为一年生禾本科草本植物,也是全世界总产量最高粮食作物。另外,玉米可用于生产乙醇,对于处理目前世界能源危机有着关键意义。它农艺性状能够经过导入优良基因得到有效改良,但遗传转化成功需要高效再生体系建立,愈伤组织诱导是建立再生体系基础和前提[1]。该文综述了多年来相关玉米组织培养报道,意在为玉米组织培养技术研究和应用提供参考。
1 外植体选择
外植体选择是影响组培成功是否关键步骤。对于玉米离体组织培养而言,LaRue[2] 首次成功地诱导出玉米幼穗愈伤组织。1975年,Green和Philips[3] 用玉米未成熟幼胚成功诱导出愈伤组织并首次取得再生植株。经过多年发展,现在有多个形式玉米外植体都已成功诱导出愈伤组织,如Aulinger等[4]以花药为外植体成功诱导出愈伤组织。Huang等[5]以未成熟合子胚为外植体成功诱导出愈伤组织。Ahmadabadi等[6]以叶片为外植体亦成功诱导出愈伤组织,贾秀萍等[7]以成熟玉米种子胚,胚根和胚轴为外植体材料,均成功诱导出愈伤组织。所以,幼穗,花药,叶片,未成熟合子胚,成熟胚及其胚根,胚轴等材料均可作为玉米组织培养外植体。

2 基因型影响
对于同一个植物,因为基因型差异,其愈伤诱导以及植株再生所需条件不一样,愈伤组织质量更是有显著差异。孙红炜等[8]以多个玉米杂交种幼胚为外植体,发觉不一样基因型玉米不仅出愈率不一样,且愈伤组织质量有显著差异。Armstrong等[9]将愈伤组织质量分为3种类型:Ⅰ型为乳白色或绿色,结构紧密,坚硬,不易分开,表面有条状突起,胚性差,不易长久继代。Ⅱ型淡黄色或黄色,结构松散,易碎,有显著颗粒状,含有分化胚状体能力,且能长久继代培养,是 理想愈伤组织类型。Ⅲ型愈伤结构疏松,绵软如絮,水渍状,白色透明或半透明, 易褐化死亡,不含有分化能力。刘小红[1]选择7个品种玉米自交系用6种诱导培养基进行愈伤组织诱导,结果发觉平均愈伤组织诱导频率有很大差异,最高 达100%,最低仅8.6%。徐立华等[10]选择4个品种玉米进行组培研究,发觉在同一植物生长调整剂培养基中,不一样玉米品种成熟胚愈伤组织形成与分化芽频 率都有较大差异。在试验中,应该尽可能选择能够诱导出胚性愈伤组织玉米基因型作为材料,使遗传转化和植株再生能愈加好地进行。
3 植物生长调整剂及添加物影响
在植物组织培养中,植物生长调整剂及添加物对愈伤组织诱导与植株再生起着关键作用,尤其是生长素和细胞分裂素配比。在诱导玉米愈伤组织时,通常选择2,4-D或NAA进行诱导,或将二者与细胞分裂素配合使用。另外,6-BA,IAA,KT,IBA等也是玉米组织培养中常见植物生长调整剂。
3.1 愈伤组织诱导
植物生长调整剂选择与配比是愈伤组织诱导关键,多个植物生长调整剂单独使用或配合使用均可成功诱导出愈伤组织,但出愈率有很大差异。赵锦慧等[11] 研究表明,2,4-D浓度为2mg/L时成熟胚平均诱导率最高,但不一样材料最适合 2,4-D浓度有差异。Duncan等[11-12]试验证实,在培养基相同条件下,Dicamba(麦草畏)能有效抑制幼胚胚根,胚芽生长,但2,4-D却不含有这种作用。刘小红[1]试验也表明合适浓度Dicamba比2,4-D诱导效果愈加好。
3.2 愈伤组织分化及植株再生
在玉米愈伤组织分化中,6-BA为关键激素,张立军等[14]研究表明,细胞分裂素在植株再生过程中起显著促进作用,在分化培养基中添加0.5mg/L BA比不含BA培养基对成熟胚植株再生更有效。在分化培养基中添加适量AgNO3能显著促进植株再生。孙红炜等[8]研究也表明,在培养基上添加8mg/L AgNO3能够显著提升玉米再生率。同时,其研究也表明pp33(多效唑)能够显著降低组培苗高度,使细弱组培苗生长健壮,根增多变粗,叶色加深,移栽后成活率大大提升。但 也发觉pp33对绿芽有毒害作用,同时抑制根生长。吴敏生等[15]研究表明,合适浓度6-BA有利于芽再生,IBA浓度在0.4-0.7mg/L时,能使玉米小植株更易生根,脱乙酰吉兰糖胶可替换琼脂粉用于玉米小植株生根。
4 褐化控制
褐化是指在植物组织培养过程中,外植体向培养基中释放醌类物质,造成培养基逐步变成褐色,进而外植体也随之褐变而死亡现象。褐化在植物组织培养过程中十分常见,在很大程度上制约植物组织培养成功。植物组织培养中关键采取向培养基中加入抗坏血酸或活性炭等物质以预防褐化。在培养基中使用较高浓度2,4-D和添加适量AgNO3也能在一定程度上预防愈伤组织褐化。周洪生[2]报道添加1g/L NaCl和0.5g/L KCl以调整培养基渗透压,可显著降低愈伤组织褐化。黄浩等[16]认为水解乳蛋白有一定抗褐化作用。王宏伟等[17]研究表明,在诱导培养基中加入甘露醇来调整渗透压,能够降低幼胚褐化死亡频率。另外,光照,温度等培养条件也会影响褐化程度。
5 其她原因影响
在玉米组织培养中,N6,B5,MS,LS,MN等是常见基础培养基,而N6和MS最为常见。二者对于不一样品种和品系玉米愈伤组织植株再生影响不一样。对于诱导产生出胚性愈伤组织,MS比N6效果好;若由幼胚直接再生植株,则N6培养基效果愈加好[10]。在愈伤组织诱导方面,通常采取25-28℃暗培养。继代可采取培养温度25-27℃,每日光照12h,光照强度800-1000lx条件进行培养。分化时,则可在27℃,lx光强,每日光照16h条件下进行。
6 展望
玉米组织培养为优良基因导入提供了保障和前提,多年来,伴随玉米组织培养技术研究不停深入,在外界影响原因,愈伤组织内部结构以及在实际生产中应用价值等方面都取得了很大突破,这为玉米育种发展探索出一条分子育种与常规育种相结合道路,并取得很大成功。现在已经有多个转基因玉米进入商业化生产阶段[18]。为了使玉米快繁体系愈加完善,适应规模化生产和专业化生产需要,还需从以下多个方面进行深入研究。
6.1 玉米组培培养基成份还需深入优化
植物生长调整剂对于玉米组织培养有不可替换作用,对于愈伤组织诱导,增殖,器官分化等最适配比报道,不一样学者研究结果也不尽相同。而相比其她禾本科植物,玉米再生体系建立更为困难。所以,基础培养基和外源激素优化选择仍是以后研究关键。
6.2 外植体选择和基因型影响是组织培养不可忽略原因
经过愈伤组织再生路径取得再生植株虽已取得成功,但不一样品种间和不一样外植体之间组织培养效果差异很大。在外植体选择上,幼胚,幼穗,花药,叶片等取材困难,或受季节限制,而成熟种子亦出愈较难,且有很强基因依靠性。针对这些问题,以后研究首先要拓宽外植体种类,其次还应在充足查阅前人研究结论基础上,经过筛选再生效率高品种进行试验,避免因为基因型原因造成试验结果不理想[19-20]。
6.3 玉米胚性愈伤组织诱导百分比低分化困难
在玉米组培中所用各类外植体诱导愈伤组织中,胚性愈伤组织百分比很低。所以,必需对这些愈伤组织进行不停继代,以促进胚性愈伤组织产生和增殖,这不仅加大了作量,而且延长了再生周期[21]。同时,继代时间延长,又将造成愈伤组织分化率下降和再生植株中白化苗百分比升高。所以,亟需优化胚性愈伤组织诱导。

7 参考文件

[1]刘小红.植物激素对玉米愈伤组诱导影响[J].山西农业科学,,37(5):31-33.
[2]周洪生.甜玉米愈伤组织培养诱导继代植株再生研究作物[J].学报,1993,19(1):56-62.
[3]贾秀萍,王汉宁,张金文,等.2,4-D和NAA对成熟玉米种子不一样外植体胚性愈伤组织诱导效果影响[J].甘肃农业大学学报,,43(6):48-51.
[4]孙红炜,尚佑芬,杨崇良,等.影响玉米愈伤组织诱导和植株再生相关原因 研究[J].山东农业科学 ,(6):30-31.
[5]徐立华,张举仁,周柱华,等.玉米愈伤组织再生体系研究[J].玉米科学,,14(6):96-99.
[6]赵锦慧,陈龙,牛子敬.玉米成熟胚愈伤组织诱导与继代培养影响原因研究 [J]. 河南农业科学,(7):38-42.
[7]张立军,赵成昊,葛超.玉米再生体系建立及其影响原因研究[J].玉米科学,,16(2):77-79,87.
[8]吴敏生,黄健秋,卫志明.玉米幼胚高效再生系统建立[J].植物生理学报,,27(6):489-494.
[9]黄浩鲁,明波红.豆杉细胞培养中抗褐变剂筛选[J].华中理工大学学报,1999,4(2):107.
[10]王宏伟,史振声,邢志远.玉米幼胚组织培养褐化发生原因研究
安徽农业科学,,34(18):4665-4666.
[11]白云凤,王国英.玉米转基因和育种改良[J].玉米科学,,11(3):9-12.
[12]曹俊梅,窦秉德,李生强,等.玉米幼胚和成熟胚愈伤组织分化反应性比较[J] .新疆农业大学学报,,28(2):10-13.
[13]贾利敏,张红梅,贾利欣.玉米组织培养和植株再生研究现实状况[J].内蒙古 农业科技,(3):10-13.
[14]李洪波,关红颖.玉米组织培养研究进展[J].现代化农业,(4):12-14.