离体染色体加倍的新技术

利用花药衍生的单倍体植株进行植物育种取决于这些植株染色体数目加倍而获得双单倍体植株的能力,染色体加倍可自然发生,也可通过抗有丝分裂试剂如秋水仙碱处理完整单倍体植株或单倍体组织培养物来诱导发生。秋水仙碱用于进行多种作物染色体加倍已达50余年。然而,秋水仙碱可以促使植物诱变,同时也对人类具有剧毒,因此,应用秋水仙碱进行研究难度较大。荷兰 Wageningen 植物育种与繁殖研究中心的 J.M.Van.Tuyl 和同事研究发现,除草剂 Oryzal-in 可用作低浓度秋水仙碱的替代品。他们用0.0001～0.01% Oryzalin 离体处理 Nerine 和 Lilium 的不育     

单倍体小麦染色体加倍的研究

从七十年代利用花药培养技术获得单倍体植株以来,单倍体植物在育种应用上的潜力日益显示出来。但是这种潜力只有使单倍体植物加倍成为纯合二倍体才有可能发挥。因此,对于单倍体植物的染色体加倍,许多植物育种工作者进行过多方面的试验研究,提出过多种加倍方法,其中秋水仙碱法应用最为广泛,但加倍成功率并不理想,植株死亡率也较高。近年来有人用秋水仙碱和DMSO结合处理单倍体植株,加倍效果显著提高。就小麦来说,最高成功率有达9.0％     

一种快速生长的甘蓝型油菜DH系的获得和鉴定

从快速生长的甘蓝型油菜的小孢子培养中共获得23个再生植株。经倍性鉴定,其中自发加倍成二倍体的有10株,单倍体13株。单倍体再用秋水仙碱处理后获得DH系,所得材料对油菜功能基因组学的研究可能有一定的价值。     

小麦花粉植株染色体加倍和结实的研究

从七十年代利用花药培养技术获得大量花 粉单倍体植株以来,花培技术在育种上应用的 潜力日益显示出来,就小麦来说,已有一些优良 的花培新品系在试种和推广。但花粉植株是单 倍体不能结实,需要设法使其加倍恢复成二倍 体（普通小麦单倍体植株是3x,加倍则成6x)o 关于单倍体植株染色体加倍的方法,通常用秋 水仙素溶液浸泡幼苗基部^[1],我们也曾多次用 这种方法,但加倍结实率并不很理想。     

提高水稻二倍体花粉植株诱导率的方法

目前按花药培养的一般方法培养的粳稻花 粉植株中,有占40%左右的单倍体^[1]。水稻的 单倍体植株完全不育,．用秋水仙碱处理单倍体 植株的分0节及生长点妇方法可以便单倍体植 株部分加倍而结实,但这样延长了花粉植株进 人田间选择的时间,而且由于秋水仙碱昂贵和 工作量很大,实蟒上难以进行。因此,从改进水 稻单f}体育种程序考虑,如何在花药培养中提 高纯合二倍体花粉植株的诱导率就具有重要的 意义。     

菸草(Nicotiana tabacum)和辣椒(Capsicum annuum)花药离体培养的研究

本文报道关于菸草和辣椒花药离体培养的研究结果。对于菸草花药离体培养曾进行四种培养基的对比试验,结果以 NH 效果最好,Blaydes 次之。10—20%(体积/体积)椰乳能提高花药成胚的百分比,对单倍体幼苗也有促进作用。蔗糖浓度从1—4%都能产生“胚状体”,以3%的蔗糖浓度产生“胚状体”的百分比最高,长出的幼苗也比较健壮。对花粉不同发育时期进行了比较试验,花药中花粉单核靠边时期进行培养的出苗率最高。“胚状体”的形成主要由单核花粉粒均等分裂或由营养核分裂两种方式形成“胚状体”。生殖核只进行几次分裂而最后逐渐退化消失。对菸草花粉植株进行根尖或茎尖制片,观察其染色体数目为24,证明是单倍体。用不同浓度的秋水仙碱对单倍体植株进行染色体加倍,得到许多二倍体后代,其中少数是四倍体。本文对花药离体培养和组织培养中产生“胚状体”问题进行了讨论。辣椒采用花粉单核靠边时期的花药,培养在 NT 及 MS 加有补充物质的培养基上,花药既产生“胚状体”又产生愈伤组织。观察到单核花粉最初分裂发育成多细胞“原胚”到最后形成幼苗的过程。“胚状体”的发育与合子胚的发育过程相似。在花粉发育成幼苗的各个发育时期都可能停止发育,长成幼苗的只是少数。由单核花粉粒所形成的多细胞“原胚”可突出花粉壁外但仍与花粉粒相连,花粉粒内细胞大而染色淡,花粉壁外的多细胞“原胚”的细胞排列紧密,体积小而有分生能力,有的已开始分化。小苗的根尖和愈伤组织细胞,用醋酸洋红压片检查,其染色体数目为12,证明是单倍体。     

小麦花粉愈伤组织植株体细胞染色体的变异

研究了用花药培养方法诱导出来的小麦花粉愈伤组织和54个当代植株体细胞染色体的变异情况。发现它们大多是混倍体,但根据其染色体基数的不同,大量的花粉小麦是单倍体和纯合二倍体植株。同时,我们还首次获得了用花粉培养诱导的小麦5x植株和典型的混倍体植株在花粉愈伤组织中观察到染色体双着丝化现象。 离体培养和花粉的单倍性容易引起植物体细胞的核内有丝分裂,核融合,多极有丝分裂以及染色体断裂等现象。这些有丝分裂的异常过程,是产生染色体加倍、混倍体以及染色体变异的各种新类型的重要原因。 研究花粉发育时期在花药培养中的作用,改进培养条件和方法,不仅可以提高诱导花粉植株和提高花粉植株自然加倍的频率,同时还可能获得染色体和染色体组发生变异的新类型,为研究染色体工程和染色体组工程开辟新途径。     

辣木组织培养与四倍体植株诱导

建立了印度辣木(Moringa oleifera)和非洲辣木(Moringa stenopetala)离体再生体系,并利用秋水仙碱进行了四倍体的诱导。结果表明:离体培养时以茎段为外植体可快速获得无菌苗,愈伤组织诱导与不定芽分化时,印度辣木以MS BA0.6mgL-1 NAA0.1mgL-1的固体培养基为最佳,非洲辣木以MS BA0.5mgL-1 NAA0.2mgL-1的固体培养基为最佳,生根培养基均以MS IBA0.2mgL-1最适。用不同浓度秋水仙碱对染色体进行加倍诱变,以0.2%秋水仙碱处理5d,加倍效果最好,印度辣木达到40.0%,非洲辣木为36.7%。获得了印度辣木和非洲辣木四倍体新种质,四倍体植株初步表现枝粗、叶片变大变厚且叶色更绿等特征。     

植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体

随着生物技术的迅速发展,通过植物离体组织人工诱导多倍体已经成为获得多倍体植株的有效途径。本文就植物离体组织染色体加倍诱导同源四倍体的研究进展做一介绍,详细评述了植物离体组织细胞加倍的途径、影响植物离体组织加倍的因素、利用不同诱导剂进行处理效果比较及离体组织材料的早期倍性鉴定技术等,并展望了植物离体诱导同源四倍体的前景。     

秋水仙碱对甘蓝型油菜离体小孢子胚胎发生的影响

研究了秋水仙碱不同浓度和处理时间对甘蓝型油菜23个基因型离体小孢子胚胎发生的影响.3个基因型的小孢子被10、50和100mg/L秋水仙碱处理24h或48h,胚产量是2.55～14.75胚/蕾,10～50mg/L处理72h则是0.94～2.43胚/蕾.这表明处理72h对小孢子胚发生有抑制作用.用200、400、500和800mg/L处理2个基因型小孢子16～48h,胚产量为0.6～1.33胚/蕾,未处理对照是6.25和9.36胚/蕾.可见200～800mg/L浓度对胚再生有不同程度的阻碍效应.结果还证明,小孢子对秋水仙碱的反应与其基因型有关.当用10、20、50和100mg/L处理48h时,22B5-6和903-3小孢子的胚产量为37.09～69.47胚/蕾,而F1-29、W592和SF10-12是0.28～1.45胚/蕾,相互之间差异很大.秋水仙碱处理小孢子的目的是使其再生植株的染色体高频率加倍,因此应根据胚产量和染色体加倍率来确定秋水仙碱浓度和处理时间.本试验中,采用10～50mg/L处理48h或者用100mg/L处理24h,约80%基因型的小孢子胚产量在5胚/蕾以上,约70%基因型的再生植株加倍率达60%以上,可有效地用于油菜遗传和育种研究等领域.     

问：秋水仙素处理单倍体得到的一定是纯合子吗？

答：单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。那么如果此物种是二倍体如某玉米植株基因型是Aa．其单倍体植株的基因型为A、a两种,当用秋水仙素加倍以后．生成植株的基因型为AA、aa两种纯合子;但如果此物种为四倍体、六倍体、八倍体等偶数倍多倍体时,如某马铃薯植株基因型为从aa时,则形成的单倍体植株的基因型为AA、Aa、aa3种类型。     

小麦花培苗染色体加倍技术研究

为了提高冬小麦花培苗染色体加倍效率,分别用不同浓度的秋水仙碱对参试的冬小麦材料的花药愈伤组织、再生植株根系和花培苗分蘖节进行了加倍处理。结果表明,用0.02‰和0.05‰秋水仙碱浓度处理的愈伤组织再生植株结实率达33.3%～61.5%。用0.2％的秋水仙碱浸根处理5 h,结实株率平均高达37.5％。用0.04％的秋水仙碱1%的二甲亚砜溶液浸泡分蘖节的时间应在5～10 h之间较为适宜,结实株率平均可达50％以上。     

单倍体还是多倍体?

单倍体教学过程中,学生常存在以下疑问:三倍体无籽西瓜含3个染色体组,叫做三倍体;普通小麦经花药离体培养后得到的植株也含3个染色体组．那么这个植株为什么叫单倍体而不叫三倍体?     

烟草花粉单倍体育种的几个遗传学问题研究

烟草花药培养成功之后,国内外育种工作者用这一方法在烟草育种上做出了贡献,并在培养技术、染色体加倍方法、单倍体和加倍单倍体特性、花粉单倍体植株性状遗传变异及生活力等方面都进行了不同程度的研究。然而对花粉单倍体植株的遗传学问题,目前报道的为数不多,尚有不少有待进一步探讨的问题。     

梨多倍体化对离体叶片不定梢再生能力的影响

以源于二倍体梨品种Fertility(Pyrus communis L.)通过秋水仙碱离体诱变体细胞染色体加倍获得的不同同源多倍体无性系为试材,以离体叶片为外植体,观察研究了不同倍性无性系叶片的不定梢再生能力。结果表明,多倍体的不定梢再生率显著低于二倍体的再生率。不同多倍体无性系的不定梢再生能力也存在显著差异。三倍体无性系3x-3和四倍体无性系4x-4不能诱导产生不定梢。表明器官发生能力下降或植物细胞全能性的丧失与细胞染色体多倍体化有关。     

水稻单倍体再生苗的人工加倍及其后代遗传学观察

几年来的花培实践表明,水稻花粉植株中 单倍体比例一般占30-50外。随着花药培养技 术的不断发展,单倍体植株的人工加倍已日益 成为单倍体育种研究的重要内容之一。由于釉 稻花粉植株诱导频率较低,加上单倍体植株娇 嫩细弱,目前尚缺乏高效而又安全的加倍方法。 此外,有关人工加倍后代的遗传学观察并不多 见。为了探索水稻单倍体高效安全、简便经济 的加倍方法,我们自1978年以来进行水稻单倍 体再生苗人工加倍及其后代遗传学观察研究, 现将结果报告如下。     

以花药愈伤组织为受体的水稻转化和RNA干扰研究

在优化花培诱导培养基成分的基础上, 通过延长花药愈伤组织在诱导培养基上培养的时间和降低共培养过程中农杆菌浓度等, 成功地建立了以花药愈伤组织为受体的农杆菌转化体系. 并将白叶枯菌抗性基因Xa21作为该体系的模式基因导入到多个粳稻品种的花药愈伤组织中, 共得到了145个独立的转基因株系. 分子检测和田间抗性检测发现其中的140个株系的基因组含有外源的Xa21基因, 包括单倍体45株、二倍体87株和混倍体植株8株. 根据后代性状分离比和染色体的FISH分析可以确定, 在87个二倍体植株中有15株为纯合的加倍单倍体转基因植株; 再加上田间自然加倍和由秋水仙碱处理单倍体所获得的28株加倍单倍体, 共得到了43个纯合的加倍单倍体转基因株系. 还将该转化体系用于反向遗传学的研究. 一个在植物体内能转录产生双链RNA(double strand RNA, dsRNA)发夹结构的质粒pZ2RNAi被导入到水稻单倍体基因组中, 该dsRNA的靶目标是水稻的OsMADS2基因的转录物, 结果表明, 在转pZ2RNAi的单倍体水稻中, 靶基因OsMADS2的表达被特异地抑制, 并导致花器官形态的明显改变. 因此, 单倍体转化体系与RNAi技术相结合有可能成为在水稻和其他植物中功能基因组研究的一个新途径.     

6个烟草杂交组合花药再生苗的培养和DH群体的构建

以6个烟草(Nicotiana tabacum L.)杂交组合的花药为实验材料,对各杂交组合花药再生苗出苗状况及培养过程中添加H液体基本培养基对花药出苗状况的影响进行了比较分析;在此基础上,采用质量体积分数0.4%秋水仙素浸苗法构建加倍单倍体(DH)群体,对加倍处理后不同杂交组合再生苗的成苗率、大田移栽成活率及染色体加倍率等进行分析,并对杂交组合DH1单倍体和加倍单倍体植株叶片气孔保卫细胞叶绿体数的差异进行了研究。结果表明:不同杂交组合每枚花药的出苗数、加倍处理后再生苗的成苗率、大田移栽成活率及染色体加倍率有较大差异。其中,每枚花药出苗数为1.57～3.30,杂交组合DH5每枚花药的出苗数最多,达到3.30株,显著高于其他5个杂交组合(P<0.05);加倍处理后再生苗的成苗率为21.12%～33.42%,大田移栽成活率为91.87%～98.86%,杂交组合DH6的成苗率和大田移栽成活率最高;染色体加倍率为6.64%～10.78%,杂交组合DH4的染色体加倍率最高。花药培养约15 d后,添加H液体基本培养基能够显著促进杂交组合DH1和DH2花药出苗。杂交组合DH1单倍体苗和加倍单倍体苗叶片气孔保卫细胞的平均叶绿体数分别为9.27和17.46,二者比值接近1∶2,差异显著。通过花药培养和染色体加倍处理,分别获得了6个烟草杂交组合的DH群体。     

高粱花药培养研究初报

应用离体花药进行培养,诱导花粉形成单倍体植物,再使染色体加倍即可获得纯系,用以克服杂种后代的分离,加快育种速度,提高选择效率,这是植物育种的一条新途径。     

离体培养未传粉烟草子房的胚状体发育

近几十年来,许多科研工作者把培养活细胞的技术,用于诱导离体未传粉的子房和胚珠的培养,除大麦外,其他的试验结果都未获得单倍体植株。我国科学工作者,近年来在离体子房和胚珠培养方面有了新的进展,分别从小麦、水稻、烟草未传粉子房,通过离体培养,获得了单倍体植株。离体培养未传粉子房所获得的单倍体植株是来源于胚珠中的哪一部分,以及通过什么样的发育过程而长出来的,本文将报道这方面的试验结果。