基于发根培养体系的甘薯品种抗线虫特性鉴定研究

利用发根农杆菌诱导的甘薯发根体系,鉴定甘薯品种抗线虫的特性。试验在甘薯品种徐薯18、栗子香和鲁78066诱导的发根体系上,接种马铃薯腐烂线虫,六周后调查发根繁殖线虫情况及线虫侵染发根情况,然后评价它们的抗线虫特性。结果表明:培养六周后,线虫在徐薯18、栗子香和鲁78066发根上繁殖倍数分别为8.82,0.76和0.70;在徐薯18发根上观察到多处线虫侵入位点,在栗子香和鲁78066发根上只观察到一处线虫侵入位点;基于以上结果,鉴定徐薯18为易感线虫病品种,栗子香和鲁78066为抗线虫病品种,徐薯18和鲁78066的鉴定结果和发病地自然诱发鉴定结果相一致,栗子香不同于发病地自然诱发鉴定结果。鉴定结果表明:用不同品种的甘薯发根作鉴定其抗线虫特性,具有体系简单、直观方便、重复性好以及不受自然环境影响等优点,进一步完善可以作为植物对线虫病抗性鉴定新的体系。     

细胞和分子技术在甘薯茎线虫病抗病育种中的应用

甘薯茎线虫病是我国北方甘薯薯区的重要病害之一。为进一步研究甘薯茎线虫病育种中线虫和甘薯的抗感关系,利用细胞培养技术建立发根农杆菌转化甘薯发根,用该发根培养马铃薯腐烂线虫,构建植物寄生线虫培养和抗性鉴定的技术平台;用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)分子标记技术筛选甘薯茎线虫病抗感品种的分子标记,并对发根培养马铃薯腐烂线虫体系和分子标记辅助选择抗甘薯茎线虫病品种技术进行了展望。     

两种影响因子对葫芦巴发根转化率的影响

葫芦巴（Trigonella foenum-graecum L.）是薯蓣皂素源植物之一,本文以来源于中国山西省的一年生草本植物葫芦巴为实验材料,研究发根农杆菌菌液浓度与超声波辅助处理两个因素对葫芦巴发根转化率的影响。结果显示,随着菌液浓度升高,发根数和发根转化率均逐渐升高,中浓度与低浓度菌液相比,发根数量和转化率分别升高了2.58和3.90倍;利用高浓度菌液侵染获得的发根数量和发根转化率最高,分别是低浓度菌液的7.33和4.32倍。在超声波处理实验中,超声（工作频率40 KHz,超声功率180 W）处理30 s与经未超声处理的对照组相比,发根数量及转化率略有下降;当超声处理60 s时,发根转化率明显上升,为对照组的2.48倍。葫芦巴发根体系的建立可为生产薯蓣皂素以及解析薯蓣皂素合成路径提供一个关键的技术平台。     

纤维植物罗布麻发根的诱导及植株再生

利用3种发根农杆菌(LBA9402.R601,和R1000)转化纤维植物罗布麻无菌种子苗的根茎叶不同外植体部位,首次诱导其生成发根并实现了直接由发根途径的植株再生.罗布麻发根诱导与所用的发根农杆菌菌株,外植体部位及光周期密切相关.发根农杆菌LBA9402感染罗布麻的根外植体,实现了最高转化率达100%.与LBA9402及R601相比,被发根农杆菌R1000感染的根外植体适合在黑暗环境下培养.其诱导生成的发根密度可达平均每个外植体22条.在不加激素的1/2 MS培养基上,LBA9402和R601诱导产生的发根可以诱导生成不定芽,不定芽诱导率达20%.不定芽切下后,在不加激素的1/2 MS培养基上2周内可以诱导生根.通过聚合酶链式反应(PCR)对发根及再生植株进行了鉴定,证明发根农杆菌的T-DNA插入了植物的基因组.为罗布麻的分子育种建立了稳定的转化及再生体系,为下一步通过转入外源基因改善其农艺性状奠定了基础.     

少花龙葵毛状根的诱导和次生代谢物的产生

研究了发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes)对少花龙葵（Solanum photeinocarpum)的转化和毛状根的诱导,分析了影响转化的因素,并初步检测了毛状根的生长和次生代谢物的产生。发根农杆菌菌株R1000、R1601分别感染少花龙葵的叶片、茎段,约7d后得到毛状根。菌株R1000感染的外植体的生根率分别为90．2％和50．0％,根诱导频率分别为6．2和4．6;菌体R1601感染的外植体的生根率分别为92．1％和49．2％,根诱导频率分别为6和5．5;对照两周内不出根。冠瘿碱检测证实所得毛状根为转化根。感染在MS＋PP333培养基上生长的矮壮苗叶片,毛状根诱导频率显著提高;用MS液体培养基稀释1倍的菌液感染叶片,转化效率也得到提高。毛状根生长速度快,培养4周后干重增加420倍,总糖苷生物碱和皂甙含量分别为原植株根的31和107倍。     

二疣犀甲对不同寄主茎干的产卵选择

在室内采用选择行为方法,研究了二疣犀甲Oryctes rhinoceros(Linnaeus)对不同寄主茎干的产卵选择行为。结果表明,二疣犀甲对不同腐烂状态椰子茎干的产卵选择性具有明显差异,其中以半腐烂状态的茎干对二疣犀甲的产卵引诱效果最强,单雌产卵数和孵化率分别为27.06粒和87.41%,其次为完全腐烂的茎干,而健康茎干的引诱效果最差。5种不同棕榈植物的半腐烂茎干对二疣犀甲的产卵诱集结果表明,二疣犀甲在椰子和油棕茎干上的产卵量最高且差异不显著。而在不同椰子品种半腐烂茎干之间,二疣犀甲优先选择香水椰子和海南高种椰子茎干腐烂物产卵,单雌产卵量分别为28.14粒和24.25粒。在不同原因造成的死亡椰子茎干中,二疣犀甲优先选择台风折断死亡的茎干产卵,其次为染虫死亡茎干,最后为感病死亡茎干。少量的二疣犀甲幼虫粪便能诱集成虫在寄主上产卵,在粪便比例为25%时,对二疣犀甲成虫产卵诱集效果最强,单雌产卵量最高,达到34.67粒,之后随着粪便在产卵基质中比例的增加,二疣犀甲的产卵行为逐渐受到抑制,产卵量减少。     

发根农杆菌介导的长春花高效转基因体系的建立

以长春花幼叶为外植体建立了发根农杆菌介导的长春花高效遗传转化体系,主要技术环节为：用携带有基因表达载体的发根农杆菌R1000侵染幼嫩叶片,侵染的叶片外植体与发根农杆菌共培养2d,外植体移至除菌培养基除菌培养2～3周,切取外植体上诱导长出的毛状根置于筛选培养基上培养1-2周,最后对筛选出的阳性毛状根无性系进行扩繁。筛选出的阳性毛状根经GUS染色和PCR分子鉴定表明,该方法的发根诱导率和阳性转化率分别为82％±2．49％和100％。该转化方法所获得的毛状根系数量大、质量高、遗传稳定且所需时间短,明显优于现有的长春花遗传转化技术,是长春花遗传转化的高效便捷体系。     

人参发根的诱导及其适宜培养条件的研究

利用发根农杆菌A₄菌株在人参根外植体上直接诱导产生发根。在1/2MS固体培养基上建立起发根离体培养系,经连续多代的培养,发根仍保持旺盛生长状态。PCR扩增结果表明,发根农杆菌R_I质粒的rolC基因已在人参发根基因组中整合并得到表达。液体培养基中发根生长速度约为固体培养的2倍。经对发根中人参皂苷含量及比生长速率的测定,筛选出高产发根系R9923。利用HPLC法测定了R9923发根系中单体皂苷Rg1、Re、Rf、Rb1、Rc、Rb2和Rd的含量,人参总皂苷含量达15.2mg/g。确定1/2MS培养液（30g/L蔗糖）、摇床转速110r/min、每２周更换一次培养液、继代培养时间4周,为人参发根生长适宜条件。探讨了培养容积、发根初始接种量以及分级放大培养工艺对发根大规模生产过程中生物产量和皂苷含量的影响。     

不同培养条件对大苞栝楼发根诱导的研究

本文采用发根农杆菌R1000和R1601对大苞栝楼无菌苗子叶和茎进行了发根诱导,通过对影响大苞栝楼发根诱导不同培养条件的研究,建立发根培养体系.实验结果表明当温度控制为25℃、无光条件、活化菌的光密度值OD₆₀₀为0.7、溶液的pH维持在6.0及无2.4-D激素的条件下能够有效地诱导大苞栝楼发根,由发根中农杆碱的检测证明,发根农杆菌中的Ri质粒中T-DNA的在无菌苗中获得了转导,为大苞栝楼发根培养体系的建立奠定基础.     

发根农杆菌的Ri-质粒转化和赛莨菪的发根培养

将赛莨菪（Scopolia Iurida)的无菌苗被含有Ri-质粒的发根农村菌（Agrobacterium rhizogenes)感染后,诱导出发根（hariy root)将发根分离,除菌后,在不含激素的琼脂或液体MS培养基上培养,发根能产生正常植物体中含有的莨菪碱和东莨菪碱等生物碱,在发根培养物中检测到agropine和mannopine,说明发根农杆菌Ri-质粒的T－DNA部分已转化到赛菪莨细胞的DNA中。     

香石竹毛状根诱导、离体培养及其植株再生

为了探讨利用发根农杆菌遗传转化所产生的毛状根来创新香石竹种质的可能性,本文采用叶盘法,建立了发根农杆菌Agrobacterium rhizogenes对香石竹Dianthus caryophyllus L.叶片外植体的遗传转化及其植株再生体系。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染香石竹幼嫩叶片外植体12 d后,从叶片外植体切口中脉处产生白色毛状根,21 d后约90%的叶片外植体产生毛状根。所获得的无菌毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基中快速自主生长。PCR扩增和硅胶薄层层析结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在香石竹毛状根基因组中整合并得到表达。将毛状根置于MS+6-BA 1.0-3.0 mg/L+NAA 0.1-0.2 mg/L中培养15 d后产生淡黄绿色的疏松愈伤组织。愈伤组织不定芽分化的最适培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.02 mg/L,培养6周后不定芽分化率为100%;平均每个愈伤组织产生30-40个不定芽;将不定芽转至1/2 MS或1/2 MS+0.5 mg/L NAA的培养基中10 d后产生不定根,发育成再生植株。再生植株移植于栽培基质中20 d后,成活率达95%以上。     

Occurrence of circadian rhythms in hairy root cultures grown under controlled conditions

Hairy roots obtained by transformation via Agrobacterium rhizogenes provide an artificial plant material devoid of aerial parts with high growth on hormone-free media. Fundamental knowledge of hairy root physiology is essential to develop and control its culture. In contrast to shake-flask cultures, a bioreactor set-up combined with on-line data logging provides an efficient tool to study rapid physiological variations in hairy root cultures. Datura innoxia hairy roots were grown in a bioreactor equipped with on-line data analyses of pH, dissolved oxygen (pO2), conductivity, oxygen, and carbon dioxide. The experiments were done at a constant temperature and in the absence of light cues. The results obtained showed that the carbon dioxide evolution rate (CER) presented regular oscillations during the culture. Similar oscillations were also observed for the oxygen uptake rate (OUR). These signals were treated mathematically to look for the existence of a rhythm. An autocorrelation function was used to detect any periodic components. The results demonstrate that hairy root respiration exhibited peaks of 1 day. These oscillations, having a period of about 24 h, were also observed in pH and conductivity signals, although not for the pO2 signal. The data acquired in the absence of hairy roots showed that the observed periodic behavior was not an artifact. No effect on rhythms was observed by the imposition of an external "day/night" cycle. The fact that oscillations persisted in the absence of external stimuli, with a free-running period of 24 h, suggests that a circadian rhythm exists in hairy roots of D. innoxia.     

野葛毛状根离体培养与异黄酮生产

用发根农杆菌（Agrobacterium rhizogenes）R1601菌株感染野葛（Pueraria lobata(Willd.)Ohwi）叶片外植体后获得的毛状根,经连续4次继代培养,鲜重增加到最初的6.2倍。PH为5.5的1/2SH液体培养基较适合野葛毛状根的生长。与自然根相比,毛状根在无激素的1/2SH液体培养基中离体培养20d后,鲜重增加22.6倍,释放入培养液中的异黄酮量增加10.6倍。毛状根生产异黄酮的量略高于自然根,且根中含量明显高于愈伤组织及茎中异黄酮的含量。培养液体积影响毛状根的离体生长及异黄酮的释放。     

烟草毛状根多倍体诱导及其植株再生

为了提高烟草的烟碱含量,采用发根农杆菌遗传转化和人工染色体加倍技术,进行了烟草毛状根及其多倍体诱导、植株再生及其烟碱含量测定。结果表明,发根农杆菌ATCC15834感染烟草叶片外植体8 d后产生白色毛状根,15 d后所有叶片外植体产生毛状根。毛状根能在无外源激素的MS固体和液体培养基上自主生长。PCR扩增结果显示发根农杆菌Ri质粒的rol B和rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在烟草毛状根基因组中整合并得到表达。烟草毛状根多倍体诱导的最适条件为0.1%的秋水仙素溶液处理36 h,其多倍体诱导率为64.71%。经秋水仙素加倍的烟草毛状根多倍体植株再生的最适宜培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA0.2 mg/L。与对照(二倍体非转化植株)相比,烟草二倍体毛状根再生植株的顶端优势减弱,腋芽增多,叶片变窄;而烟草毛状根多倍体再生植株茎更粗,节间变短,叶色更深,叶片的宽度和厚度均较对照明显增大。根尖细胞染色体压片观察证实,所获得的烟草毛状根多倍体再生植株为四倍体,其根尖细胞染色体数约为4n=96。盆栽实验表明,烟草二倍体毛状根植株和多倍体毛状根再生植株比对照植株延迟约21 d开花。GC-MS检测表明,烟草毛状根多倍体再生植株的烟碱含量比对照及二倍体毛状根再生植株显著提高,分别约为对照及二倍体毛状根再生植株的6.90倍和4.57倍。     

美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素

为了探讨利用美洲商陆毛状根生产其药用成分的可能性,研究了美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的影响因素。结果表明,美洲商陆叶片外植体被发根农杆菌ATCC 15834感染约18 d后,从其叶片外植体形态学下端叶脉切口处产生毛状根,其中以预培养1 d,农杆菌感染20 min,共培养4 d时的毛状根诱导率最高,达到70%。PCR扩增和硅胶薄层层析结果显示,发根农杆菌Ri质粒的rol C基因以及冠瘿碱合成酶基因已在美洲商陆毛状根基因组中整合和表达。所获得的美洲商陆毛状根系都能在无外源激素的MS固体培养基上快速自主生长;其中以毛状根根系2的生长速度最快、分生侧根能力最强和根表面的根毛密度最高;毛状根根表面呈紫红色或呈白色。在供试的MS、1/2MS、B5和6,7-V液体培养基中,以无外源激素的MS培养基最适合美洲商陆毛状根根系生长。与无外源激素的MS培养基相比,6,7-V培养基更有利于毛状根中商陆皂苷甲的合成与积累。本文所建立的美洲商陆毛状根诱导及其离体培养的适宜条件为今后利用其毛状根株系的规模培养来生产其药用有效成分商陆皂苷甲奠定了实验和技术基础。     

In vitro root cultures of Panax ginseng and P. quinquefolium

The paper describes a procedure for the initiation, subculture and continued proliferation of adventitious roots of Panax ginseng and Panax quinquefolium, which resemble hairy roots. The technique took advantage of the high powerful activity of a new synthetic auxin: benzo[b]selenienyl acetic acid (BSAA). Such initiation from root explants was dependent upon the season, the type and concentration of auxin. The hairy-like roots of ginseng could be subcultured by transfer every 4 weeks to fresh liquid medium either in agitated Erlenmeyer flasks or in bioreactors. Optimal conditions for a continued multiplication (up to 14 per month) were determined. The only practical problem was the limitation of the fresh mass as inoculum: the multiplication rate decreased with the increased quantity of roots. It is postulated that a root growth inhibiting substance was released into the media by the proliferating ginseng hairy roots.     

Ri质粒转化的青蒿发根培养及青蒿素的生物合成

用发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)转化药用植物青蒿(Artemisia annua L．)并建立了发根体外培养系统。Southern杂交、NPT Ⅱ酶的检测证明Ri质粒的T—DNA转移并整合到植物的核基因组上。在发根培养系统中,检测了青蒿的重要次生代谢物一青蒿素的含量,检测了不同理化因子对发根生长及青蒿素含量的影响。结果表明：光照(日光灯,12h光周期,20001x)有利于次生产物青蒿素的积累。培养基的pH值为5．4。蔗糖浓度为3％不仅促进发根的生长,而且促进青蒿素的积累。低浓度萘乙酸(NAA)对发根生长具有促进作用,但抑制青蒿素的合成。赤霉素GA,对发根的生长及次生产物的合成都具有促进作用,其最适浓度为4．8mg／L。     

The non-conserved region of cucumopine-type Agrobacterium rhizogenes T-DNA is responsible for hairy root induction

The T-DNA regions of three strains of Ri plasmids 1855, 8196, 2659 (agropine, mannopine and cucumopine type respectively) share two highly conserved regions flanking a non-homologous central part [1,2]. We have cloned segments of the cucumopine Ri plasmid 2659 T-DNA in the binary vector system Bin 19 and infected carrot discs with recombinant Agrobacterium strains. We show here that the central non-conserved region is crucial in hairy root induction as it is sufficient to induce rooting on the apical (auxin-rich) surface of carrot discs; in order to observe rooting on the basal (auxin-depleted) side of the discs, a longer T-DNA fragment, also encompassing part of the right conserved region, had to be utilized in conjunction with a Agrobacterium strain carrying aux genes. Differences of growth properties in culture are exhibited by roots transformed with different fragments of pRi 2659 T-DNA, although all transformed roots show the plagiotropic behaviour typical of hairy roots.