芝麻愈伤组织诱导与植株再生体系的建立

以芝麻栽培种(Sesamum indicum, 2n=26)、野生种(S. radiatum, 2n=64; S. schinzianum, 2n=64)及其远源杂交后代(S. schinzianum × S. indicum)为材料, 研究了不同基因型、外植体类型、激素种类及其浓度对芝麻愈伤组织诱导及植株再生的影响, 建立了芝麻愈伤组织诱导及高频植株再生的技术体系。结果表明, 6-BA/NAA激素组合有利于绿色紧密型愈伤组织的形成及分化; 最佳愈伤组织诱导及分化培养基为MS+ 0.1 mg·L^–1NAA + 2.0 mg·L^–16-BA+ 30 g·L^–1蔗糖。在该培养条件下, 野生种下胚轴愈伤组织的诱导率最高为97.50%, 分化率为94.02%; 栽培种下胚轴愈伤组织的诱导率最高为40.60%, 分化率为8.16%; 远缘杂交后代幼胚外植体愈伤组织的诱导率最高为46.67%, 分化率为89.29%。该研究结果为芝麻转基因技术体系的建立及新种质创制奠定了基础。     

芝麻核雄性不育系ms86-1微粉发生的细胞学观察

芝麻(Sesamum indicum)核雄性不育系ms86-1姊妹交后代表现为可育、部分不育(即微粉)及完全不育(简称不育)3种类型。不同育性类型的花药及花粉粒形态差异明显。Alexander染色实验显示微粉植株花粉粒外壁为蓝绿色, 内部为不均一洋红色, 与可育株及不育株花粉粒的染色特征均不相同。为探明芝麻微粉发生机理, 在电子显微镜下比较观察了可育、微粉、不育类型的小孢子发育过程。结果表明, 可育株小孢子母细胞减数分裂时期代谢旺盛, 胞质中出现大量脂质小球; 四分体时期绒毡层细胞开始降解, 单核小孢子时期开始出现乌氏体, 成熟花粉时期花粉囊腔内及花粉粒周围分布着大量乌氏体, 花粉粒外壁有11–13个棱状凸起, 表面存在大量基粒棒, 形成紧密的覆盖层。不育株小孢子发育异常显现于减数分裂时期, 此时胞质中无脂质小球出现, 细胞壁开始积累胼胝质; 四分体时期绒毡层细胞未见降解; 单核小孢子时期无乌氏体出现; 成熟花粉时期花粉囊腔中未发现正常的乌氏体, 存在大量空瘪的败育小孢子, 外壁积累胼胝质, 缺乏基粒棒。微粉株小孢子在减数分裂时期可见胞质内有大量脂质小球, 四分体时期部分绒毡层发生变形, 单核小孢子时期有部分绒毡层开始降解; 绒毡层细胞降解滞后为少量发育进程迟缓的小孢子提供了营养物质, 部分小孢子发育为正常花粉粒; 这些花粉粒比较饱满, 表面有少量颗粒状突起, 但未能形成覆盖层, 花粉囊腔中及小孢子周围存在少量的乌氏体。小孢子形成的育性类型与绒毡层降解是否正常有关。     

芝麻染色体核型及似近系数分析

芝麻（Sesamum indicum L.）是世界上最古老的油料作物之一,在植物进化中具有重要地位。以8个二倍体栽培种、4个四倍体栽培种以及2个野生种S.radiatum Schum ＆ Thonn和S.schinzianum Asch.为材料,比较分析了芝麻不同种的核型特征。结果表明：栽培种与野生种的核型及结构具有明显的差异,栽培种的着丝点类型有m、sm和st,臂比均值（AAR）为2.11–2.25,核型不对称系数（AKC）为66.05%–66.99%,核型分2B、3A和3B三类;野生种S.radiatum和S.schinzianum仅有M和m两种着丝点类型,AAR值分别为1.09和1.08,AKC为52.12%和51.68%,核型分1B和1A两类。核型聚类结果表明,野生种与栽培种的似近系数范围介于0.027–0.107之间,亲缘关系较远;与地理来源相比,种皮颜色能够显示不同种间的进化地位,推测芝麻进化方向为野生种→栽培种黑芝麻→栽培种白芝麻。     

芝麻营养生长期枯萎病抗性鉴定技术研究

芝麻枯萎病是芝麻主要真菌病害之一,由尖孢镰刀菌芝麻专化型(FOS,Fusarium oxysporum f.sp.sesami)引起,主要在苗期和成株期发生。为精准评价营养生长时期(2对真叶~现蕾)芝麻种质对FOS菌株的抗性水平,试验分析了FOS菌液浓度、蘸根接菌时间、致病力等条件下芝麻种质枯萎病病症及病情指数变化规律,建立了营养生长期芝麻枯萎病抗性精准鉴定方法。结果表明,1×10^6 cfu/mL^5×10^6 cfu/mL浓度下,植株蘸根接菌处理1~2周即可发病;第4周样本枯萎病病情指数趋于稳定。上述方法反映不同芝麻种质营养生长期对FOS菌株的抗性水平以及不同FOS菌株的致病力。营养生长期芝麻枯萎病发生可分为0~4级共5个等级。采用上述鉴定方法对42份芝麻种质进行抗枯萎病鉴定结果显示,野生种Sesamum radiatum Thonn.ex Hornem.高抗枯萎病(DI=0),而S.angustifolium(Oliv.)Engl.高感枯萎病(DI=100)。40份栽培种资源中,高感(HS)种质比例极高(55%),抗病种质比例较低(27.5%)。研究结果为深入开展芝麻抗枯萎病遗传机理分析提供了技术支持。     

DNA未知片段APCR克隆的优化

用锚定PCR(APCR)技术对未知的小麦淀粉合成关键酶基因gbss Ⅰ和sbeⅡa启动子序列进行扩增.通过对APCR反应进行优化,获得了gbssⅠ启动子序列(4.1kb)和sbeⅡa启动子序列(3.1kb).结果表明:减少模板加入量(由1μL降低至1/100μL)和增大反应体积(由50μL增到100μL)均可在一定程度上减少非特异的结果出现;升高变性温度(由94℃提高到98℃)和延伸温度(由55℃提高到72℃)并延长延伸时间则能有效地消除APCR中的非特异性条带.