节节麦远缘杂种胚的组织培养(简报)

利用活体-离体胚培养和胚愈伤组织诱导、再生植株技术有效地克服了节节麦远缘杂种胚的败育,高效产生了节节麦与硬粒小麦-簇毛麦双倍体、六倍体小黑麦、小麦、大麦间的杂种植株,从而为节节麦种质利用提供了技术方法。     

远缘杂交不需幼胚培养的节节麦基因型

六倍体普通小麦（Triticum aestivum L.)是由四倍体小麦（T.turgidum L.)与二倍体节节麦（Aegilops tanschii Coss.)天然杂交然后通过染色体自然加倍形成的异源多倍体。这一起源过程是自然条件下天然发生的,它的发生需要具备一个条件：四倍体小麦与节节麦的天然杂交种子在自然条件（没有幼胚培养等）下能够正常发芽出苗。我们从22份节节麦中发现来自中东的节节麦AS60在不采用幼胚培养等人工辅助条件下,仍然很容易与四体小麦和普通小麦产生有生活力的杂种植株。AS60与四倍体小麦的杂交种子有50．0％（反交）及57．1％（正交）的种子,而AS60与六倍体普通小麦的杂交种子则有45．5％不需幼胚培养等措施能够正常发芽,生长。AS60的这一特征正是普通小麦起源过程需要的条件。最后探讨了这一发现对小麦遗传改良和对普通小麦起源演化研究的意义。     

远缘杂交不需幼胚培养的节节麦基因型

六倍体普通小麦(Triticum aestivum L.)是由四倍体小麦(T.turgidum L.)与二倍体节节麦(Aegilops tanschii Coss.)天然杂交然后通过染色体自然加倍形成的异源多倍体.这一起源过程是自然条件下天然发生的,它的发生需要具备一个条件:四倍体小麦与节节麦的天然杂交种子在自然条件(没有幼胚培养等)下能够正常发芽出苗.我们从22份节节麦中发现来自中东的节节麦AS60在不采用幼胚培养等人工辅助条件下,仍然很容易与四倍体小麦和普通小麦产生有生活力的杂种植株.AS60与四倍体小麦的杂交种子有50.0%(反交)及57.1%(正交)的种子,而AS60与六倍体普通小麦的杂交种子则有45.5%不需幼胚培养等措施能够正常发芽、生长.AS60的这一特征正是普通小麦起源过程需要的条件.最后探讨了这一发现对小麦遗传改良和对普通小麦起源演化研究的意义.     

普通小麦与簇毛麦属间杂种体细胞无性系的建立及双倍体的合成

通过将常规有性杂交,杂种幼胚愈伤组织培养,杂种试管苗无性繁殖,和杂种愈伤组织及试管苗的染色体加倍等环节相结合,由普通小麦x簇毛麦的极少数杂种幼胚在半年时间内获得了上万株杂种植株,并从中产生了数以千计的双倍体种子。经人工接种鉴定,这个双倍体对白粉病免疫,已被用做小麦抗白粉病育种的中间材料。与此同时,在实验室内还保存着相当数量的杂种愈伤组织和试管苗。前者已经过30余次继代,保存了近2年半的时间,仍具有良好的生长和分化能力;后者也已经历了20几次继代,保存了2年,仍可不断增殖。     

小麦远缘杂交幼胚无性系的建立及植株分化能力的长期保持

在小麦远缘杂交中,获得有较高分化能力的杂种幼胚无性系,对研究胚状体的发生发育及细胞系分化能力长期保持的方法都有着十分重要的意义。本研究以普通小麦、缺4D 小麦作母本,簇毛麦、滨麦、山羊草作父本,人工杂交17个组合的幼胚为外植体,在 MS 培养基上进行愈伤组织诱导、继代和分化培养。获得了高频率分化能力的杂种幼胚无性系8个,并能使其继代培养5—6年后,仍能保持较高的分化能力,对胚状体的发生和发育进行了组织切片和扫描电镜观察。     

硬粒小麦×天蓝偃麦草属间杂种无性系的建立

本实验以“人民麦”ד天蓝偃麦草”F_0成熟胚、F_1幼穗及“珂珂瑞特”ד天蓝偃麦草”F_1幼穗为外植体,在MS+2mg/L2,4-D的培养基上诱导愈伤组织,在无激素的MS培养基上诱导再生植株。产生胚性愈伤组织的频率最高为78.9％。植株再生方式为体细胞胚胎发生方式,再生频率最高为100％。胚性愈伤组织经13个月的继代培养仍具再生能力。发现一种特殊分化现象,即小花结构的分化,并对产生这种现象的原因进行了分析。     

小麦幼胚培养中体细胞胚发生和植株再生

小麦组织培养中的植株再生,早期认为主要是通过器官发生途径,但近年来的研究表明:大量植株再生是通过体细胞胚发生途径。我们以小麦幼胚作为外植体,在附加6mg/12,4-D,0.5mg/1 KT,300mg/1 LH 和3%蔗糖的 MS 培养基上可形成大量愈伤组织。该愈伤组织经过5个月继代培养仍保持较高的分化频率。将2,4-D 浓度从6mg/1降至2mg/1继续培养后,继代中以60%的频率产生胚性愈伤组织,如再进一步降低2,4-D 浓度至0.5mg/1时,     

小麦及缺体小麦与黑麦杂种幼胚愈伤组织在长期继代中的染色体数…

对中国春及其６Ａ缺体与黑麦杂幼胚愈伤组织在长期继代培养过程中愈伤组织的染色体数量进行了统计分析,结果表明：中国春×黑麦和６Ａ缺体×黑麦杂种幼胚愈伤组织在继体培养的前６０ｄ内细胞染色体数目分别稳定在２ｎ＝２８和２７;随着继代培养时间的延长,其染色体数量均发生变异主要     

小麦—簇毛麦杂种幼胚无性系的建立及植株再生的研究

普通小麦与簇毛麦杂交十分困难,得到的植株很少。然而通过杂种幼胚无性系培养,不但能获得大量的再生植株,而且利用愈伤组织能较长时间保存杂种种质。经过继代培养十个月共九代,由四个杂种幼胚的愈伤组织获得试管苗1957株,其中秋水仙碱处理1350株,成活1122株。套袋自交后获种子664粒,并获得自然授粉种子508粒。对幼胚愈伤组织和再生植株根尖进行了细胞学观察,绝大多数染色体数目为2n=28,变异率分别为33.04%和12.90%。愈伤组织保存一年后,仍有很强的分化能力,幼苗分化率为85%。     

节节麦×大麦杂种胚再生植株的细胞遗传学研究

以节节麦(2n=14)为母本和大麦(2n=14)进行杂交,两组合平均结实率为31 .11%。对31个幼胚进行愈伤组织诱导培养,其中2个形成全能性愈伤组织进而分化出再生杂种植株。细胞学观察表明,杂种胚再生植株均是染色体加倍的节节麦-大麦双二倍体(2n=28)或染色体再加倍的多倍体。节节麦-大麦双二倍体在减数分裂中期Ⅰ染色体配对平均构型为14.79Ⅰ+1.95Ⅱ+ 4.53Ⅱ′+0.01Ⅲ,表现为自交不育。杂种胚再生植株染色体数目再加倍的多倍体有少数产生了自交种子。 Abstract:Hybridizations between Aegilops tauschii(2n=14)and Hordeum vulgare(2n=14)were made using Ae.tauschii as female.The mean frequency of seed set was 31.11% in two cross combinations,13 hybrid embryos were cultured for inducing callus,of which 2 produced totipotent callus,and plants were regenerated from them.These plants were Ae.tauschii-H.vulgare amphidiploids with doubling chromosome number(2n=28)and octoploids with repeatedly doubling chromosome number(2n=50~56).The Ae.tauschii-H.vulgare amphidiploids were sterile and their average chromosome pairing at MI were 14.79I+1.95II+4.53II′+0.01III.Some octoploid(2n=56)plants produced seeds after selfing.     

栽培大麦×普通小麦属间杂种的无性系变异

本实验中首先由栽培大麦×普通小麦的杂种幼胚诱导出愈伤组织,经过若干次继代培养,再由愈伤组织诱导出再生植株。采用此法在半年时间内由最初接种的一个杂种幼胚获得了上百株杂种植株。在愈伤组织细胞、再生植株的根尖细胞和中期Ⅰ花粉母细胞中,都看到了不同染色体数的镶嵌现象,其中在愈伤组织细胞和根尖细胞中还看到了染色体的自发加倍现象。在移栽成活的再生植株中出现了明显的无性系变异,这种变异既发生在不同植株之间,也发生在同一株的不同分蘖之间。杂种愈伤组织经过15个月的保存后仍然具有一定的分化能力,只是生长速度已明显下降。     

小麦远缘杂种幼胚胚状体的发生、发育及低温对愈伤组织分化能力的影响

通过普通小麦与滨麦、簇毛麦及山羊草属7个种杂交幼胚培养,获得8个体细胞胚性无性系(8个组合10个胚)及大量试管苗。愈伤组织及胚性愈伤组织诱导率分别为65.79%和26.32%。形态学及细胞学鉴定结果,均为真杂种。不同染色体组及同一染色体组不同基因型的幼胚,在组织培养中有明显差异。非整倍体细胞具有遗传的全能性,但当染色体数目严重偏离双单倍体数目时,其全能性即丧失。胚状体的发育具有与合子胚极相似的典型结构。由愈伤组织表层和深层细胞产生的胚状体,在形态结构上有明显区别。低温(4℃)处理早代胚性愈伤组织180—240天,以及严格筛选和及时转移,可使培养65—80代(5—6年)的愈伤组织植株分化率保持在77.73%以上。     

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。     

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。     

小麦及缺体小麦与黑麦杂种幼胚愈伤组织在长期继代中的染色体数量变异

对中国春及其６Ａ缺体与黑麦杂种幼胚愈伤组织在长期继代培养过程中愈伤组织的染色体数量进行了统计分析,结果表明：中国春×黑麦和６Ａ缺体×黑麦杂种幼胚愈伤组织在继代培养的前６０ｄ内细胞染色体数目分别稳定在２ｎ＝２８和２７;随着继代培养时间的延长,其染色体数量均发生变异主要表现为染色体数的减少;在第４２０ｄ至５４０ｄ培养期间两个组合愈伤组织丢失染色体的细胞比率明显增加,同时也发现了个别超出正常染色体数的细胞。第５４０ｄ后的愈伤组织染色体数量变异基本维持在这一水平。     

小麦不同生理状态的幼穗和幼胚盾片与诱导分化能力关系的研究

用植物组织培养的方法,研究了冬小麦品种鄂恩1号和品系鄂55072不同生理状态的幼穗和幼胚盾片与诱导分化的关系。结果表明,长度在0.4-2.0cm间的幼穗和直径在0.4-1.5mm间的盾片随生理状态不同,其诱导和分化频率有明显的差异,幼嫩的材料再生频率较高。经SAS统计分析,发现0.5-1.0cm长的幼穗和直径为0.4-1.1mm的盾片是处于诱导分化的最佳生理时期的实验材料,平均每个胚性愈伤组织的植株再生分别达到3.17和5.63株。通过比较幼穗和幼胚盾片的植物组织培养结果,发现幼胚盾片比幼穗愈伤组织出现早,生长快,植株再生绿苗率高,这表明小麦幼胚盾片是较好的植物组织培养的材料。     

小麦幼胚培养中的体细胞胚胎发生

小麦品种崇阳红麦和鄂思一号杂种一代幼胚培养具有再生植株的潜力。从一个幼胚经200天左右的连续培养获得530多株再生植株,并从中获得了典型的具有两极性的与愈伤组织块仅局部相连的胚状体。体细胞胚胎发生是小麦幼胚培养的主要途径,但受培养条件的影响,以MS培养基作基本培养基,低浓度2,4-D(0.4mg/1)和水解酪蛋白(1000mg/l)有利于体细胞胚胎发生。     

旱地小麦(金沙江一号)×天兰冰草杂种幼胚愈伤组织诱导及植株再生

旱地小麦(金沙江一号)×天兰冰草远缘杂交结实率较高,可达30.5%。但是,由于种子的胚乳发育不良而不能萌发,未获得杂种F_1实生苗,授粉12天后再把幼胚接种于WG附加2,4—D2mg/l、NAA0.5mg、K70.1mg/l培养基中,30—60%的幼胚诱导出愈伤组织。愈伤组织转入WG附加NAA0.5mg/l、KT0.5mg/l、Ad100mg/l、CH500mg/l的分化培养基后逐渐分化出丛生绿苗。这些绿苗经分根培养后移栽成活。正交和反交的杂种F_1再生植株形态呈中间类型,并且都表现了自交不孕等杂种特性。实验还比较了正交和反交的结实率及幼胚培养的愈伤组织诱导率,讨论了细胞质因子对杂种F_1幼胚再生能力的影响。     

华山松胚性愈伤组织诱导与幼胚离体培养

探索华山松(Pinus armandii)体细胞胚胎发生技术对其实施规模化无性繁殖和开展遗传转化具有重要意义。本文以1/2LM为基本培养基, 通过激素调节等措施对华山松的胚性愈伤组织诱导和幼胚的离体培养技术进行了初步研究。研究结果: 胚性愈伤组织诱导率最高可达52.71%, 但愈伤组织继代培养后没有体细胞胚胎的分化; 首次从其子叶期的幼胚中直接诱导出具有根和茎的完整植株, 诱导率达92%以上。文章确认了采集的幼胚发育状态对胚性愈伤组织的诱导有重要影响, 并对诱导的培养条件等进行了探讨。     

华山松胚性愈伤组织诱导与幼胚离体培养

探索华山松（Pinus armandii）体细胞胚胎发生技术对其实施规模化无性繁殖和开展遗传转化具有重要意义。本文以1／2LM为基本培养基,通过激素调节等措施对华山松的胚性愈伤组织诱导和幼胚的离体培养技术进行了初步研究。研究结果：胚性愈伤组织诱导率最高可达52．71％,但愈伤组织继代培养后没有体细胞胚胎的分化;首次从其子叶期的幼胚中直接诱导出具有根和茎的完整植株,诱导率达92％以上。文章确认了采集的幼胚发育状态对胚性愈伤组织的诱导有重要影响,并对诱导的培养条件等进行了探讨。