普通小麦品种Alondra＇s遗传转化体系的建立

小麦（Triticum aestivum）幼胚愈伤组织的诱导和分化再生有高度依赖基因型特征。为了建立和优化Alondra’s的高效再生及遗传转化体系,为小麦遗传转化提供更多的受体基因型,以Alondra’s的幼胚为外植体,研究了培养基种类、不同激素配比等对其幼胚愈伤组织诱导及再生的影响。结果表明,在使用N6培养基时,添加3mg·L^-1的2,4-D并附加1000mg·L^-1的CH对愈伤组织的诱导效果较好;添加4mg·L^-1的ZT、不附加IAA对愈伤组织的分化效果最好。通过构建植物表达载体pCAMBIA1301-220.6,利用基因枪法将HYG基因导入Alondra’s幼胚愈伤组织中,以建立Alondra’s的高效遗传转化体系。结果在含100mg·L^-1潮霉素的选择培养基上进行筛选、分化,获得了30棵抗性植株。经PCR检测,其中5株为阳性转基因植株,转化率为0.5%。Alondra＇s遗传转化体系的建立丰富了小麦遗传转化的基因型,为小麦品种的转基因改良和在不同背景下研究基因的功能奠定了良好的基础。     

普通小麦品种Alondra's遗传转化体系的建立

小麦(Triticum aestivum)幼胚愈伤组织的诱导和分化再生有高度依赖基因型特征。为了建立和优化Alondra’s的高效再生及遗传转化体系, 为小麦遗传转化提供更多的受体基因型, 以Alondra’s的幼胚为外植体, 研究了培养基种类、不同激素配比等对其幼胚愈伤组织诱导及再生的影响。结果表明, 在使用N₆培养基时, 添加3 mg·L^–1的2,4-D并附加1 000 mg·L^–1的CH对愈伤组织的诱导效果较好; 添加4 mg·L^–1的ZT、不附加IAA对愈伤组织的分化效果最好。通过构建植物表达载体pCAMBIA1301-220.6, 利用基因枪法将HYG基因导入Alondra’s幼胚愈伤组织中, 以建立Alondra’s的高效遗传转化体系。结果在含100 mg·L^–1潮霉素的选择培养基上进行筛选、分化, 获得了30棵抗性植株。经PCR检测, 其中5株为阳性转基因植株, 转化率为0.5%。Alondra's遗传转化体系的建立丰富了小麦遗传转化的基因型, 为小麦品种的转基因改良和在不同背景下研究基因的功能奠定了良好的基础。     

怀黄菊间接体胚受体再生体系的建立及CmTGA1的遗传转化

植物受体再生及遗传转化体系的建立是对植物进行转基因操作时至关重要的一个技术环节。以菊花优良种质怀黄菊(Chrysanthemum morifolium cv. ‘Huaihuang’)为试材, 探讨胚状体诱导所需的最佳培养基及芽分化和根生长的最适抗生素选择压。在此基础上, 将抗病基因CmTGA1通过同源转化的方法转入怀黄菊, 获得再生植株。结果表明, 在附加1.5 mg·L⁻¹IAA、0.5 mg·L⁻¹ 6-BA和1.0 mg·L⁻¹ 2,4-D的MS培养基上诱导培养15天后, 再去除2,4-D进行分生培养, 并进一步诱导芽再生, 最终86%的供试外植体通过胚状体途径获得再生芽; 在芽分化时所需潮霉素选择压为5.0 mg·L⁻¹, 生根时潮霉素选择压为4.5 mg·L⁻¹。对转化植株进行半定量PCR (semi-quantitative PCR)和实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR)检测, 结果表明, CmTGA1基因成功整合到转化植株基因组中, 从而建立了怀黄菊间接体细胞胚途径转基因受体再生体系。该技术的建立为通过转基因手段解决生产中存在的怀黄菊病害感染严重和种质退化等问题奠定了基础。     

玉米优良自交系成熟胚再生体系的建立

选用生产上广泛应用的10个玉米优良自交系,用幼胚通过组织培养研究其再生特性,结果表明:玉米自交系基因型间的培养能力有较大的差异,自交系178的再生率高达78%。在此基础上以其中的178玉米优良自交系为材料,研究了影响玉米成熟胚再生的各种因素,结果表明:高浓度的2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)(4.0 mg/L)是诱导愈伤组织必须的;在继代培养基中添加适量的2,4-D(2.0 mg/L)、6-苄基嘌呤(6-BA)(0.2 mg/L)和硝酸银(10 mg/L)显著增加胚性愈伤组织的形成;在分化培养基中添加0.5 mg/L 6-BA有利于提高愈伤组织的分化频率。该再生体系的建立,为以成熟胚为受体系统的遗传转化体系的建立奠定了基础。     

西兰花再生体系的建立与优化

目的:以西兰花无菌苗为材料,对影响西兰花再生的各种素进行研究,建立并优化西兰花的再生体系.方法:用组织培养法,对西兰花的外植体进行诱导生芽、生根.结果:不同品种的再生率差别较大,珠绿和青秀两个品种的再生率达91%以上,而鼎丰一号仅为80.3%;培养6 d 的下胚轴分化能力最强;当培养基中添加3 mg/L 6-BA 和0.2 mg/L IAA 时,下胚轴的分化率最高,玻璃化程度也降到最低;当培养基中添加0.2 mg/L IBA 或0.2 mg/L NAA时,可成功诱导不定芽生根.结论:建立并优化了西兰花再生体系,为西兰花遗传转化体系的建立奠定了基础.     

青海野生黑果枸杞再生体系的建立及遗传稳定性分析

以野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)的无菌苗叶片作为外植体,建立了两条再生体系:一条是经愈伤组织再分化的间接再生体系,一条是不经愈伤组织再分化的直接再生体系。并采用流式细胞术(FCM)及ISSR分子标记技术对两种途径再生苗进行了遗传稳定性分析。结果表明:(1)最佳愈伤组织诱导培养基为MS+1.5 mg·L-12,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),诱导率达100%;最佳分化培养基为MS+1.5 mg·L-16-苄氨基腺嘌呤(6-BA)+0.1 mg·L-1吲哚-3-丁酸(IBA),1 g愈伤组织上的平均不定芽数为39.4个。(2)叶片直接诱导不定芽的最佳培养基为MS+0.5 mg·L-16-BA+0.3 mg·L-1α-萘乙酸(NAA),不定芽诱导率为92.9%,每个外植体上平均不定芽数为18.1个。(3)两条途径再生的不定芽在不含植物生长调节剂的MS培养基上,2周内均可正常生根。(4)FCM结果显示亲本苗及2种再生苗均为二倍体。(5)ISSR分析表明,间接再生苗的平均遗传相似性系数为0.84,直接再生苗的平均遗传相似性系数为0.91,直接再生体系是一种更加快速高效的繁殖方法。     

商陆离体再生体系的构建

目的:建立商陆离体再生体系。方法:选取商陆的幼茎、茎节、叶片、叶柄和顶芽为外植体,以MS作为基本培养基,通过添加不同浓度配比的植物生长调节剂分别进行愈伤组织、丛生芽和生根诱导,筛选商陆离体再生体系方案。结果:顶芽和幼茎为外植体诱导的愈伤组织出愈时间早,愈伤组织质量高,以培养基MS+6-BA0.5 mg/L+2.4-D 0.5 mg/L的诱导率最高,达到100%;其中,只有以顶芽产生的愈伤组织才能分化出丛生芽,芽分化培养基为MS+6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.25 mg/L,诱导率为98%;诱导生根的适宜培养基为1/2 MS+NAA 0.3 mg/L,诱导率达100%。结论:建立和完善了商陆离体再生体系方案,为商陆遗传转化体系的构建奠定了基础。     

亚麻直接分化再生系统的初步建立

在亚麻愈伤分化再生系统基础上对诱导培养基和生根培养基加以改良。创立了一套新的亚麻再生系统———直接分化再生系统。该系统使外植体不经过愈伤组织阶段直接获得分化芽,且在个别品种上绿苗诱导率最高达242.11%,移栽成活率达60%以上,这为纤维亚麻遗传转化提供了良好的受体系统。     

籼型杂交稻亲本成熟胚愈伤组织再生体系的建立

本文给出了6个籼型杂交稻亲本成熟胚愈伤组织再生体系建立优化措施。采用6个有重要育种价值的杂交籼稻亲本成熟胚盾片诱导愈伤组织作为分化再生的外植体,通过调节2,4-D浓度、培养基成分、接种方式、激素组合和愈伤组织分化途径,建立适合籼稻遗传转化的再生体系。结果表明,MB培养基是较为合适的愈伤组织诱导培养基类型,6个品种在MB培养基上的愈伤组织诱导率均在60％-80％之间。半粒米的接种方式能够明显提高愈伤组织诱导率,提高幅度达到28．2％。通过调节2,4-D浓度和激素组合,愈伤组织诱导率最高可达到97．9％,两步分化法和适当干燥处理能够提高愈伤组织的分化效率,6品种愈伤组织分化率均在50％-90％之间。初步建立了6个杂交籼稻亲本品种成熟胚愈伤组织的再生体系,为以后遗传转化奠定基础。     

大豆转基因体系的研究进展

从大豆的转基因方法和受体系统两个方面概述大豆转基因体系的最新研究进展,并讨论了大豆遗传转化的主要障碍及可能的解决途径。作者认为,以根癌农杆菌介导大豆子叶节和基因枪轰击大豆未成熟子叶是较有效的大豆遗传化系统。目前,在大豆遗传转化研究中存在着大豆组织培养体系有待于进一步完善、遗传转化率较低、重复性差、大豆受体基因型单一等问题,建立新的、高效和稳定的大豆组织培养体系,提高生产上栽培大豆品种的组织培养能力,改遗传转化现有的单一基因为多基因,可能是解决上述问题的有效途径。     

毛报春(Primula × pubescens)腋芽再生组织培养体系的建立

以毛报春(Primula × pubescens)无菌腋芽为外植体, 分析不同浓度激素配比对愈伤组织诱导和分化以及不定芽增殖和生根的影响, 筛选出不同阶段的最适培养基, 优化毛报春的组织培养再生体系。结果表明, 毛报春腋芽愈伤组织诱导及分化的最适培养基为MS+0.2 mg∙L^-1 NAA+1.0 mg∙L^-1 6-BA, 诱导率达84%, 出芽率达67%; 不定芽增殖最适培养基为MS+0.5 mg∙L^-1 NAA+0.2 mg∙L^-1 6-BA, 增殖率可达67%, 苗绿且健壮; MS+0.2 mg∙L^-1 NAA培养基最有利于组培苗的生根及伸长, 平均单株生根数为9条, 生根率高达70%。该研究建立了毛报春的组织培养再生体系, 可为报春属其它植物的遗传研究及种质创新提供参考。     

欧洲百合愈伤组织诱导及植株再生体系的建立

以欧洲百合(Lilium martagon)无菌苗鳞片为外植体, 探讨不同植物激素组合及光暗培养条件对愈伤组织诱导、增殖和再生不定芽的影响, 进而建立欧洲百合高效再生体系。结果显示, 诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+0.2 mg?L^-1 TDZ+0.5 mg?L^-1 NAA, 诱导率为77.14%。在添加TDZ和NAA组合的培养基中进行继代培养, 愈伤组织极易褐化, 胚性活性下降; 采用添加6-BA和NAA组合的培养基可改善愈伤组织的褐化现象, MS+0.5 mg?L^-1 6-BA+0.1 mg?L^-1 NAA是愈伤组织增殖的最佳培养基, 增殖指数为2.93, 表明6-BA在愈伤组织状态维持中起关键作用。暗培养条件下愈伤组织的诱导率、增殖指数和芽再生系数最高, 分别可达77.14%、2.93和5.43, 且愈伤组织生长状态较好, 不定芽生根正常。研究建立的欧洲百合高效再生体系对于百合种质资源保存、基因工程育种及在国内的推广应用具有重要意义。     

百合鳞片的诱导分化及遗传转化效率分析

基因工程是改良百合性状的重要手段,建立高效稳定的遗传转化体系是百合转基因研究的基础。以百合地下茎鳞片为外植体,筛选并优化百合的直接和间接再生体系;把含枸杞GR(Glutathione reductase)基因和筛选基因NPTII的载体,利用农杆菌转化法对鳞片和愈伤组织进行转基因操作,采用正交试验,优化转化条件以建立适合不同受体的遗传转化体系。结果表明,各阶段最优培养条件分别为:鳞片诱导和膨大MS+2mg/L 2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)+0.1mg/L NAA(萘乙酸)+ 90g/L蔗糖;鳞片直接分化MS+1.0mg/L 6-BA(6-苄氨基嘌呤)+0.2mg/L NAA+ 30g/L蔗糖,间接分化MS+2.5mg/L 2,4-D +0.4mg/L TDZ(噻重氮苯基脲)+60g/L蔗糖;百合鳞片的Kana(卡那霉素)选择压为100mg/L,愈伤组织75mg/L。遗传转化体系条件为:鳞片,农杆菌OD₆₀₀=0.6,预培养3d,侵染40min,As(乙酰丁香酮)200μmol/L,阳性植株转化率为17.50%;鳞片分化愈伤组织,农杆菌OD₆₀₀,预培养5d,侵染40min,As 200μmol/L,阳性植株转化率为12.60%。     

地皮消愈伤组织诱导及植株高效再生体系的建立

以地皮消(Pararuellia delavayana)无菌实生苗带叶茎尖和带节茎段为外植体, 探讨不同植物激素种类及组合对愈伤组织诱导、芽丛发生及植株再生的影响。结果表明, 地皮消组织培养和植株再生的适宜外植体为带节茎段, 其在MS+1.0 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA+0.1 mg·L^-1 KT培养基中培养17天后, 约85.38%的外植体产生出分化能力较强的愈伤组织; 25天后约97.55%的愈伤组织开始分化出绿色芽丛; 30天后不定芽分化系数可达15.38。不定芽增殖继代6次后出现玻璃化现象, 且随着继代次数的增加, 玻璃化现象加重, 增殖率明显下降; 采用MS和B₅培养基交替使用可改善试管苗玻璃化现象并保持较高的增殖率。不定芽生根的适宜培养基为MS+0.5 mg·L^-1 NAA, 生根率可达100%。再生苗移栽成活率达95%以上。该研究建立了地皮消无性快速繁殖体系, 为保护地皮消野生资源及种苗繁育提供了有效途径, 也为其遗传转化研究奠定了基础。     

羊草成熟胚诱导愈伤组织及植株再生系统的优化

羊草(Leymus chinensis)为异源四倍体禾本科牧草, 利用成熟胚诱导愈伤组织获得再生植株的效率极低, 难以运用遗传转化方法进行品种改良。我们以羊草成熟胚为外植体, 使用适宜羊草愈伤组织生长的新型培养基配方, 筛选诱导愈伤组织、不定芽分化及生根阶段的最适植物激素浓度、光照和温度条件, 从而优化羊草成熟胚的组织培养方案。研究结果表明, 羊草成熟胚诱导阶段2,4-D的最适浓度为2.0 mg·L ^-1, 变温暗培养, 诱导率可达74.1%; 分化阶段6-BA和NAA的最适浓度均为1.0 mg·L ^-1, 分化率可达57.1%; 生根阶段NAA的最适浓度为0.25 mg·L ^-1, 移栽后成活率为100%。     

Efficient plant regeneration from seedling explants of two commercially important temperate eucalypt species–Eucalyptus nitens and E. globulus

A reliable and reproducible method for plant regeneration in vitro of two important temperate eucalypts, Eucalyptus nitens and E. globulus, has been developed which utilises seedling explants. Highly regenerative callus was obtained from individual cotyledon and hypocotyledon explants of both species following cultivation on Murashige and Skoog’s (MS) basal nutrient medium supplemented with 30 g l⁻¹ sucrose, 5–10% (v/v) coconut water, 0.8% agar, 1 mg l⁻¹ -naphthalene-acetic acid (NAA) and 0.5 mg l⁻¹ N⁶ benzylaminopurine (BAP). Shoot differentiation was observed 7–8 weeks after transfer of callus onto regeneration medium containing 0.5 mg l⁻¹ NAA and 1 mg l⁻¹ BAP. In a few instances, direct shoot regeneration occurred without an intervening callus phase in both species. The frequency of plant regeneration was higher for callus derived from hypocotyl segments (30–35%) compared to cotyledonary explants (20–25%) though the average number of shoots per cotyledonary explant was generally higher than for hypocotyl explants. Somatic embryos were observed occasionally in E. nitens, arising from the surface of organogenic callus. Organised structures closely resembling somatic embryos were also observed in E. globulus. Regenerated shoots (30–40%) of both species could be rooted in modified MS media containing indole-3-butyric acid (IBA) and plantlets were successfully transferred to soil.     

芍药花药愈伤组织诱导及体细胞胚发生

以芍药(Paeonia lactiflora)品种粉玉奴花药为外植体, 研究不同浓度2,4-D对愈伤组织诱导、体胚发生及植株再生的影响, 采用组织细胞学方法观察愈伤组织以及体细胞胚发育过程, 采用根尖染色体法鉴定再生植株倍性。结果表明, 芍药花药愈伤组织诱导的最适培养基为MS+1 mg·L^-12,4-D+1 mg·L^-1 NAA+0.1 mg·L^-1 KT+30 g·L^-1蔗糖+6.5 g·L^-1琼脂, 愈伤组织诱导率为14.7%。转入体细胞胚诱导培养基上, 历经球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚阶段, 体胚诱导率为52.1%; 在成苗培养基中能够长出真叶并得到完整植株, 成苗率为47.1%。经根尖染色体法鉴定出单倍体和二倍体植株。该研究初步建立了通过体细胞胚间接发生途径实现植株再生的培养体系, 可为芍药属其它品种的花药培养提供借鉴, 获得的再生植株是芍药遗传学研究和育种工作的重要材料。     

A leaf-based regeneration and transformation system for maize (<Emphasis Type="Italic">Zea mays</Emphasis> L.)

Efficient methods for in vitro propagation, regeneration, and transformation of plants are of pivotal importance to both basic and applied research. While being the world’s major food crops, cereals are among the most difficult-to-handle plants in tissue culture which severely limits genetic engineering approaches. In maize, immature zygotic embryos provide the predominantly used material for establishing regeneration-competent cell or callus cultures for genetic transformation experiments. The procedures involved are demanding, laborious and time consuming and depend on greenhouse facilities. We have developed a novel tissue culture and plant regeneration system that uses maize leaf tissue and thus is independent of zygotic embryos and greenhouse facilities. We report here: (i) a protocol for the efficient induction of regeneration-competent callus from maize leaves in the dark, (ii) a protocol for inducing highly regenerable callus in the light, and (iii) the use of leaf-derived callus for the generation of stably transformed maize plants.     

芳香堆心菊离体再生体系的建立

芳香堆心菊(Helenium aromaticum)全株具芳香气味, 且头状花序仅含管状花, 是研究菊科植物花香和花型的良好材料, 但目前尚缺乏对其转基因技术体系的研究。为建立高效的芳香堆心菊离体再生体系, 以叶片、茎段和下胚轴为外植体, 进行25组不同激素及不同浓度配比的不定芽诱导研究。结果表明, 以芳香堆心菊叶片为外植体, 培养基为MS+ 0.2 mg·L^-1 NAA+1 mg·L^-1 6-BA+0.2 mg·L^-1 TDZ, 培养20天后愈伤组织诱导率高达100%, 丛生芽的诱导率为62.10%; 将不定芽接种于1/2MS培养基中进行生根培养, 16天即可生根, 且生根率为63.33%; 生根后继续培养14天现蕾, 开花率达93.33%。此外, 研究表明芳香堆心菊的再生受外植体来源、激素种类和浓度的影响。2,4-D不利于芳香堆心菊不定芽的诱导, 适宜浓度的6-BA和TDZ组合能有效促进芳香堆心菊不定芽的形成。研究初步建立了芳香堆心菊组织培养条件下的离体再生体系, 为建立其遗传转化体系奠定了坚实的基础。研究结果还可用于后续有关菊科植物花香和花型的研究。     

Genetic transformation of sugar beet: evolution of theoretical and experimental approaches

The review is dedicated to several aspects of sugar beet (Beta vulgaris L.) biotechnology: in vitro cultivation, callus induction, plant regeneration and genetic transformation. Media composition, methods of plant regeneration via somatic embryogenesis and protoplast culture are analysed. The use of Agrobacterium tumefaciens and gold particle bombardment is the base for modern genetic transformation methods.