通过组织培养筛选小麦抗赤霉病突变体的研究

选用中抗赤霉病的春小麦品种和品系的花药进行离体培养,以小麦赤霉病29号菌株产生的致病培养滤液为选择剂,结合物理诱变处理,进行抗病鉴定,用赤霉病菌分生孢子直接接种在愈伤组织和再生植株筛选抗病突变体。在83块愈伤中有53块抗病。在11株的再生植株中有9株均比未经培养滤液处理的对照提高了抗病性,从中选出4株抗病性接近或超过“苏麦3号”品种。     

长时期保持高频率再生能力的同源四倍体水稻花粉无性系的建立

同源四倍体水稻杂种花药离体培养,建立了一个高频率再生植株能力的花粉无性系A87203 4C-1-5。试验结果表明:一个芽丛培养一个月,芽数增殖频率为150—200倍。芽的发生方式为芽上生芽。若将芽丛剪碎,重新接在 MS 诱导培养基上,愈伤组织重量的增殖率为5.0倍左右。再将愈伤组织转入 MS 分化培养基上,大约有50%愈伤组织块又可分化出芽,并且仍具有高频率再生芽的特性。继代培养30多代(一年多时间)后仍保持旺盛的增殖能力。通过控制光温条件,可迅速再生植株。植株移栽田间,大多数生长正常,少量外部形态变异。细胞学鉴定,6株为三体(2n 1=25)。     

运用植物毒素离体筛选水稻抗胡麻叶斑病种质的研究

以胡麻叶斑病病原菌的毒素配制的培养基,培养水稻的体细胞愈伤组织,在其再分化第一代(R_1)植株群体中,发现3株(其中IR_5 2株经25％毒素处理,IR_(54) 1株未经毒素处理)抗胡麻叶斑病的突变。在这3个抗性系统的R_2(R_2植株的种子后代)群体中,均观察到对胡麻叶斑病病原菌的敏感与抗性的分离。本文是以植物毒素作为筛选因子,运用组织培养技术,在水稻上成功地筛选出抗病植株的首次报道。     

高粱幼胚培养及再生植株变异的研究

高粱幼胚接种在MS培养基上培养。授粉后9—12天的幼胚是最好的诱导分化时期。所试验的20个不同高粱基因型,从愈伤组织分化再生植株的能力是不同的。这种分化能力是可遗传的。从401-1品种的5个授粉后9—12天幼胚的小盾片愈伤组织分化的158株再生植株(R_0),大部分是正常的,但也出现了一些变异株。R(?)的变异株在R_1没有复现,但从某些R_0正常株而产生的R_1穗行,出现了矮株和不育株变异。     

水稻抗氨基酸类似物突变体的筛选——Ⅰ.抗S-(2-氨乙基)L-半胱氨酸(AEC)突变体的筛选

以赖氨酸类似物S-(2-氨乙基)L-半胱氨酸(AEC)为选择剂,从水稻花药培养中筛选出一个抗性突变体(R_(AEC))。突变体愈伤组织经过6个月继代培养后仍保持抗性稳定。R_(AEC)再生植株根尖诱导的愈伤组织经过3个月继代培养也保持稳定的抗性。R_(AEC)细胞内赖氨酸含量提高了近2倍,苏氨酸提高5倍多。其他氨基酸,如蛋氨酸、酪氨酸、丝氨酸等都有较大量的提高。 R_(AEC)愈伤组织对赖氨酸加苏氨酸混合物也具有抗性。突变体植株较原始类型稍矮小,巳正常结实。     

缺体小麦与黑麦杂种幼胚愈伤组织再生植株的染色体变异

对中国春6A缺体小麦与黑麦杂种幼胚愈伤组织不同无性世代再生植株体细胞染色体鉴定结果表明,随着愈伤组织培养时间的延长,再生植株染色体变异频率及变异范围明显增加。在分化的共计224株再生植株中,发生染色体变异的植株为80株,占35.7％,其中有3株为染色体嵌合株,1株发生了染色体结构变异。     

水稻花粉株系白叶枯病抗性遗传

本文研究了粳稻感病品种沈农1033分别与7个抗白叶枯病的品种（其中汕稻有75－34,辛尼斯,1R20;粳稻有早生爱国3号,邳早15,蚌珠芒,爪哇14）杂交,F花粉培养并观察了花粉株系第二代（H2）的抗性转移及遗传表现和花粉株系第三代,第四代抗性稳定性,572个株系的性状是整齐一致的,占95．5％,其中抗病（高抗和中抗）株系有376个,占62．9％,感病系有196个,占32．7％,表现有分离的杂合系约4．5％,不同组合的H2与F2群体中抗,感反应变异幅度不同,对同一组合不同熟期花粉株系其生育日数与抗病性间存在着极显著相关性,生育期长的株系抗性较强。花粉再生植株后代H2在生育期,株高,穗长,粒重等性状上十分多样,白叶枯病抗性遗传分析结果表明,在4个组合中抗性均由1个显性上位基因控制,抗病性广义遗传力在80％以上。杂种花粉植株第二,第三,第四代的农艺性状以及白叶枯病的抗性持续地稳定,不因世代的增加其性状的整齐度不降,抗性减弱。     

芦笋抗S—（2—氨乙基）—L—半胱氨酸（AEC）变异体的筛选

S-(2-氨乙基)-L-半胱氨酸(AEC)可抑制芦笋愈伤组织的生长,此抑制作用可被赖氨酸或甲硫氨酸部分解除。用0.5mmol/L的AEC进行筛选,得到抗性愈伤组织AR10并再生植株。AR10愈伤组织经一年多的继代培养,在离开选择剂组培继代两代后仍保持对AEC的抗性。抗性系愈伤组织还表现出对2mmol/L的半胱氨酸具交叉抗性,对1mmol/L的赖氨酸加苏氨酸表现部分交叉抗性。AR10再生植株一部分保持对AEC的抗性,而一部分则无抗性。对抗性愈伤组织及其再生植株的氨基酸分析表明,愈伤组织内游离赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸都有增加,而在再生植株内却发现半胱氨酸和赖氨酸的特异性增加,分别是对照植株的5.4和4.6倍。     

多个抗虫基因转化水稻两用系培矮-64S

应用基因枪法对水稻两用系培矮-64S进行了转化。质粒载体pKC-3串联了三个抗虫基因,将其转化成熟胚诱导形成的愈伤组织,共获得33株转基因植株。分别对R_0代植株不同的基因进行PCR及Southern blot分析,并对R_1代植株进行了PCR分析。结果表明,三个抗虫基因均已整合到水稻基因组并获得稳定遗传。     

小麦抗白粉病相关基因的转化

利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因, 通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析, 优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是2个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的2个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中, 使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株, 进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株, 转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明, 外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性, 表现为延缓了白粉菌的发育。利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因,通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析,优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是两个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的两个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中,使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株,进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株,转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明,外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性,表现为延缓了白粉菌的发育。     

农杆菌介导将白叶枯病抗性基因Xa21导入水稻获得转基因植株

利用农杆菌介导的高效遗传转化系统,将白叶枯病抗性基因Xa21转入黄淮稻区主栽品种豫粳6号的胚性愈伤组织,获得转基因植株,GUS染色和PCR分析证明Xa21基因已整合到水稻基因组中,其自交T1代植株经GUS染色和白叶枯病接种鉴定呈现3：1分离,研究为培育抗白叶枯病水稻品种奠定了基础。     

缺体小麦与黑杂种幼胚愈伤组织再生植株的染色体变异

对中国春６Ａ缺体小麦与黑麦杂种幼胚愈伤组织不同无性世代再生植株体细胞染色体鉴定结果表明,随着愈伤组织培养时间的延长,再生植株染色体变异频率及变异范围明显增加。在分化的共计２２４株再生植株中,发生染色体变异的植株为８０株,占３５．７％,其中３株为染色体嵌合株,１株发生了染色体结构变异。     

半夏凝集素基因(pta)导入水稻及其表达的初步研究

半夏凝集素基因是一种有重要价值的抗虫基因。利用RACE—PCR技术克隆出半夏凝集素(pta)基因,并将它构建到载体pCAMBIA1305中形成双元载体(含pta基因和hpt基因)。利用农杆菌介导法将pta基因转入粳稻品种鄂宜105、中花12和籼稻品种E优532成熟胚诱导的愈伤组织中。通过PCR检测,从117株To代再生植株中筛选出36株(其中鄂宜105、中花12、E优532分别为19株、7株、10株)转基因植株。对这些转基因后代植株进行Southern blot分析和RT—PCR分析表明：pta基因已经整合到受体细胞基因组中,并在转录水平上得到了有效表达。通过对转基因后代的遗传分析,成功地从T1代表现为1：2：1盂德尔分离的分离群体中筛选出7个独立转基因水稻纯系(其中包括4个鄂宜105、1个中花12和2个E优532转基因纯系)。对这7个独立转基因水稻E代纯系进行褐飞虱生物抗性鉴定和田间隔离喂养实验,结果显示,这些转基因纯系对褐飞虱的存活率和发育进度均有显著的抑制作用。同时,实验结果还表明2～5mg/L的2,4—D是愈伤组织诱导和生长的必需条件,而且受体的基因型对愈伤组织诱导率和转化频率均有显著影响,在同等条件下,粳稻品种的愈伤组织诱导率和转化频率均高于籼稻种。     

理化诱变引起的小麦再生株染色体变异

小麦幼胚和愈伤组织经理化诱变后形成的再生株M_1R_1和C_1R_1,具有比R_1株高的染色体变异频率,其染色体数目变化于35—46之间,但无倍数变异。理化诱变处理提高了再生株中含非整倍体、棒状二价体、单价体、等臂环和四价体的细胞频率,其中以1000伦琴γ射线照射未成熟胚处理的再生株染色体变异频率为最高。其次为2 mmol/L叠氮化钠处理愈伤组织的再生株。经过二倍体和单倍体选择,染色体变异大为减少,但仍保有较高频率的单价体。     

水稻抗白叶枯病菌毒素细胞无性变异系的初步筛选

应用湖北水稻白叶枯病强毒菌株“江陵６９１”活细菌、细菌培养滤液、病菌粘液多糖和菌体多糖。对水稻粳１０５、粳３０３７和科选１号的幼穗及花药所形成的愈伤组织进行共培养筛选。获得体细胞再生植株４４３株,花粉植株３１株,其中１７株为单倍体（ｎ＝１２）。同工酶谱显示,筛选出的粳１０５愈伤组织的过氧化物酶同工酶活性加强,带数增多。     

水稻原生质体再生小植株

水稻的原生质体培养一直是引人注意的问题,多年来进展不大。近年来Fujimura等Coulibaly等Yamada等分别由水稻盾片和未成熟胚愈伤组织原生质体;胚芽鞘幼嫩愈伤组织的原生质体和水稻雄性不育系细胞游离原生质体得到再生植株。我们用水稻(Oryzasativa)农虎6号种子胚诱导愈伤组织制备原生质体,也培养得到再生小植株,结果简报如下:     

基因枪法获得逆境诱导转录因子DREB1A转基因小麦的研究

以小麦品种H6756和藁城8901作为基因枪转化的靶材料,取其护颖至雌雄蕊原基形成期的幼穗,用含逆境诱导转录因子DREB1A和bar基因的质粒pAHC25轰击胚性愈伤组织,在分别含有5mgL和10mgLBasta溶液的培养基上进行筛选。得到的抗性愈伤组织在不含Basta溶液的培养基上再生培养,获得218棵再生植株。田间涂抹浓度为100mgL的Basta溶液检测后,对抗性植株作PCR检测,获得54棵再生植株。通过对其中20株T1代的PCR和Southern杂交分析,已获得14株含DREB1A和bar基因的转基因小麦植株,其中H675613株,藁城89011株。     

农杆菌介导抗储粮害虫转基因小麦(Triticum aestivum L.)的获得及分析

以本实验室选育的小麦优良品系的胚性愈伤组织为材料,采用农杆菌介导将抗虫基因豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTI转入小麦培养细胞,经筛选获得抗卡那霉素的愈伤组织并再生植株。经PCR和实时PCR检测、PCR-Southern和Southernblot验证,确定了3株独立再生植株为含有CpTI的转基因植株。农杆菌菌浓度、侵染时间及转化处理方式对小麦转化率均有明显影响。3株转基因植株正常可育并结籽,形成转基因株系。外源基因在转基因植株T1代中的分离呈多样性,部分株系(转基因株系T-Ⅰ、T-Ⅲ)表现出孟德尔遗传规律。抗虫试验表明,3株转基因植株T2代籽粒对储粮害虫麦蛾具有一定的抗性,转基因株系T-Ⅰ、T-Ⅱ、T-Ⅲ及非转基因植株的T2代籽粒虫蛀率分别为19·8%、21·9%、32·9%和58·3%。转基因植株T1代群体农艺性状调查显示,3个株系具有良好的农艺性状,为小麦的遗传改良提供了新的种质抗虫材料。     

通过花药培养筛选水稻耐镉突变体

通过花药培养筛选出三个水稻耐镉突变体并都获得再生植株。再生植株及由根尖诱导产生的愈伤组织都保持稳定的耐镉性。突变植株的花药经再培养鉴定也具有耐镉性,从而表明所获突变体的耐镉特性是可以遗传的。在对愈伤组织耐镉机理进行的分析中发现,突变体愈伤组织中的胱氨酸和半胱氨酸的含量高于对照。将一定量的胱氨酸加到含镉的培养基中用于检查野生型愈伤组织的增殖情况,观察到胱氨酸可以降低镉对细胞的危害,表明突变体耐镉机理可能与细胞中积累有较多的胱氨酸和半胱氨酸有关。     

药蒲公英再生体系的建立和优化

通过愈伤组织诱导和直接不定芽再生途径 ,建立了药蒲公英的快速高效再生系统。叶片外植体在含0.2mg LIAA和1mg LTDZ的MS培养基中培养 2周后便产生大量的丛生芽 ,在含有 0.5mg/L 2 ,4D和2mg/L 6BA的MS培养基中培养 30d后 ,形成明显的愈伤组织 ,愈伤组织块在含10mg/L 6BA的MS培养基中成功再生。对 9株再生植株进行RAPD检测表明 ,部分植株在DNA水平上发生了变异。与对照相比 ,再生植株的主要抗氧化成分无明显变化 ,保证了有效成分的稳定。