柑橘愈伤组织倍性变化及其与体细胞胚胎发生能力的关系

柑橘愈伤组织是细胞融合、遗传转化等生物技术研究的良好材料。本实验室通过近20年的工作,先后诱导和保存了近80份不同种类和品种的柑橘愈伤组织。这些愈伤组织在MT基本培养基上继代保存。在长期保存过程中,部分材料仍然保持较好的胚胎发生能力。为研究愈伤组织在继代过程中的染色体变异趋势以及这种变异对胚胎发生能力的影响,本文选择有代表性的35份材料作为试材,在4年中连续3次使用流式细胞仪,对细胞DNA含量进行测定。结果发现,待测的35种愈伤组织均存在部分细胞DNA含量加倍的现象,而且,随着时间的推移,除佩奇橘柚、沙漠蒂甜橙、鲁斯脐橙、印度酸橘等4种愈伤组织的DNA含量加倍的细胞有减少的趋势外,其他愈伤组织的DNA含量加倍的细胞均有增加的趋势。数据分析表明,在待测的35种愈伤组织中,有71．4％的基因型的愈伤组织细胞出现了多倍体细胞增加的趋势。对这35种柑橘愈伤组织进行体细胞胚诱导,发现只有9种愈伤组织具有不同程度的胚胎发生能力,其他26种愈伤组织不能再生。相关性分析表明,柑橘愈伤组织细胞DNA含量增加的细胞比例与体细胞胚胎发生能力之间的相关性较小,相关系数为忙-0．10（P〈0．01）,未达到显著水平。另外,柑橘胚性愈伤组织继代时间与体细胞胚胎发生能力之间的相关性也不显著。     

采用倍性分析仪鉴定柑橘愈伤组织的遗传变异

使用倍性分析仪,对48种培养多年不同基因型的柑橘愈伤组织的细胞NDA含量进行了测定。结果发现,除了路比葡萄柚,尾张和金诺橘等3种愈伤组织变异较小,未出现第二个峰以外,有93.8%的基因型的愈伤组织的细胞均出现了DNA含量加倍的细胞,通过DPAC分析软件分析得知,凤梨甜橙三倍体,宁波金钳,长沙橘,鲁斯脐橙,国庆4号和卡特夏橙等6愈伤组织的细胞DNA含量还出现了三倍增加及非整倍增加的现象。在待测的48种愈伤组织中,DNA含量变异细胞的百分率最大者为凤梨甜橙三倍体,达18.51%,最小者为暗柳橙,为4.70%,通过取肯氏新复极差分析得知,不同基因型的DNA含量变异细胞的百分率之间存在差异显著性,在相同继代培养基和相同继代周期的条件下,培养时期对愈伤组织变异大小影响不显著。     

伏令夏橙愈伤组织体细胞胚发生中多胺水平的变化

以继代培养8年的伏令夏橙愈伤组织为材料,研究了不同类型愈伤组织体细胞胚发生能力的差异和多胺水平的变化及两者之间的关系.结果表明,胚性愈伤组织的多胺含量高于非胚性愈伤组织,体细胞胚发生能力与多胺水平呈正相关.体细胞胚发生早期Put含量的增加有利于体细胞胚发生.球形胚大量形成时,Spd达到最高值;球形胚发育后期并有少量心形胚形成时Spm达到峰值.随着倍性的增加,伏令夏橙体细胞胚发生能力降低.精氨酸脱羧酶的活性变化与Put水平呈正相关,表明它是调节伏令夏橙体细胞胚发生中多胺水平的重要因子.     

Somatic Embryogenesis in Leguminous Plants

Abstract: This review examines recent advances in the induction and development of somatic embryos in leguminous plants. Emphasis has been given to identify the current trends and successful strategies for the establishment of somatic embryogenic systems, particularly in the economically important species. It appears that, in legumes, somatic embryogenesis can be realized relatively easily especially in young meristematic tissues such as immature embryos and developing leaves. In the majority of the species examined, chlorophenoxyacetic acids remained the most active inductive compounds; however, the new generation growth regulators such as thidiazuron are emerging as successful alternatives for high-frequency direct regeneration of somatic embryos, even from well differentiated explant tissues. Low-frequency embryo production, poor germination and conversion of somatic embryos into plantlets and somaclonal variation are the major impediments limiting the utility of somatic embryogenesis for biotechnological applications in legumes. These limitations, however, may be considerably reduced in the near future, as more newly developed growth regulators with specific morphogenic targets become available for experimentation. From the published data, it is apparent that more effort should be given to develop repetitive embryogenic systems with high frequency of germination and regeneration, since such systems will find immediate application in mass propagation and other crop improvement programmes. As our understanding of various morphogenic processes, including growth and differentiation of zygotic embryos, is fast expanding, it is conceivable that development of highly efficient somatic embryogenic systems with practical application can be anticipated, at least for the important leguminous crops, in the foreseeable future.     

胡桃楸胚性愈伤组织诱导与体细胞胚胎发生

胡桃楸是东北东部山地阔叶红松林的重要组成树种。因其被大量采伐,资源日趋枯竭。体细胞胚胎发生是快速繁殖和人工种子研制的基础,对遗传改良有重要意义。为探讨不同外植体、植物生长调节物质种类及配比对胡桃楸培养物的影响,建立了胡桃楸体胚发生及再生植株体系。结果表明:合子胚为外植体时最易形成胚性愈伤组织,外植体最佳取材时期为5～6月。胡桃楸胚性愈伤组织最适诱导为MS+1.0mg·mL-12,4-D+0.5mg·mL-16-BA;体细胞胚的诱导、发育和分化的适宜的培养基为附加蔗糖60g.L-1、水解酪蛋白700mg·mL-1时不添加任何生长调节物质的MS培养基。     

百合体细胞胚胎发生和植株再生

以切花百合(Lilium)品种‘黄天霸’(‘Manissa’)花器官为外植体诱导体细胞胚胎发生与植株再生。结果表明,不同花器官、不同激素配比对愈伤组织形成均具有显著影响。花丝为最佳外植体,激素对愈伤组织诱导的影响效应为NAA>6-BA>2,4-D,最适培养基为MS+1.0 mg.L-1NAA+0.2 mg.L-16-BA;激素诱导体细胞胚胎发生的影响效应为2,4-D>KT>6-BA,最佳培养基配方为MS+1.0 mg.L-12,4-D+0.2 mg.L-1KT+1.0 mg.L-16-BA;MS培养基添加IBA可促进体细胞胚萌发成苗,体细胞胚芽成苗的最佳培养基为MS+0.2 mg.L-16-BA+1.0 mg.L-1IBA。     

花楸合子胚诱导体细胞胚胎发生研究

分别以完整成熟胚、切去一个子叶的成熟胚和切下的子叶为外植体,以MS为基本诱导培养基、1/2MS为基本分化培养基,进行了花楸体细胞胚胎发生研究。结果表明:以完整合子胚作为外植体的体胚诱导率最高,为100%,最佳植物生长调节剂组合为5 mg.L-1NAA+2 mg.L-16-BA;NAA和6-BA浓度及二者的交互作用对愈伤组织和体胚诱导率的影响极显著;光照配合延长继代间隔时间有利于体胚发生。实体观察结果表明,花楸体胚发生方式有直接发生和间接发生两种;体胚发育经历了球形期、心形期、鱼雷形期和子叶期。组织学观察结果表明,体胚具有两极性,子叶期体胚结构完整。     

胁迫诱导植物体细胞胚发生中相关基因及蛋白的研究进展

植物体细胞胚发生是一个复杂的发育过程,体细胞胚发生已成为研究植物胚胎发育过程中生理、生化、分子生物学等方面分子机理的模式系统。胁迫被认为是对体细胞胚的诱导有重要作用的因素。植物生长调节物质如2,4-D、ABA等目前认为是与胚性能力获得有关的胁迫物质。在蛋白和转录水平上对基因表达的分析中已鉴定出一些与体细胞胚发生相关的基因和蛋白。该文主要对近年来国内外有关胁迫诱导体细胞胚发生的相关基因及蛋白的研究进展进行综述。     

逆境处理和DNA甲基化影响柑橘体细胞胚发生

对 1 5种柑橘胚性愈伤组织进行体细胞胚诱导 ,发现逆境处理有利于体细胞胚发生 ,并可以恢复部分品种的体细胞胚发生能力。对具有和失去体细胞胚发生能力的两种纽荷尔脐橙 (CitrussinensisOsb .)愈伤组织进行随机扩增多态性DNA (RAPD)分析没有检测到带型的差异 ,而对它们的甲基化敏感扩增多态性 (MSAP)进行分析则发现两种愈伤组织间具有明显的DNA甲基化差异 ,具体细胞胚发生能力的愈伤组织的甲基化水平较失去体细胞胚发生能力的低     

沙打旺胚性原生质体培养优化及高频再生植株

外植体类型和光照条件决定沙打旺胚性愈伤组织的形成。用生长10d的胚性愈伤组织可分离到1.2×10⁶个/g(原生质体/细胞),活力超过80%。当原生质体以1.0×10⁵/mL的植板密度培养在含0.6%琼脂糖附加1.5mg/L 2,4-D、0.5mg/L BA和0.5mol/L葡萄糖的培养基(无机盐降为1/4)中,植板率为16.8%。条件培养基显著促进原生质体的生长发育。长大的细胞克隆经2周4℃低温处理后转到含0.1mg/L NAA和1.0mg/L BA分化培养基上,体细胞胚胎发生频率高达70%,每克细胞产生的体细胞胚数在200个以上。成熟的体细胞胚转到无激素的1/2MS培养基中即分化成苗,再生植株为正常的二倍体。     

大蕉(Musa paradisiaca ABB Linn.)花序愈伤组织的诱导及其体细胞胚发生

大蕉未成熟雄花接种到胚性愈伤组织诱导培养基中,4～5个月后可诱导出胚性愈伤组织,并可在继代培养基上增殖.胚性愈伤组织转移到体细胞胚诱导培养基中可诱导出体细胞胚.体细胞胚在成熟培养基上培养2个月后转移到含有0.2mg·L-1 6-BA的分化培养基上可以萌发,进而形成再生植株.组织学切片证明所诱导的愈伤组织是胚性组织,其所产生的体胚具有典型的单子叶植物体细胞胚的组织结构.     

马尾松幼胚体细胞胚胎发生研究

本论文首次报道了马尾松（Pinus massoniana Lamb.）幼胚体细胞胚胎发生的完整发育过程,并对影响马尾松胚性愈伤组织诱导的因素如球果采种期、球果冷藏处理时间、外植体处理方式等进行了探讨,统计胚性愈伤组织诱导率,进行增殖评价,探讨ABA浓度梯度对马尾松体细胞胚分化成熟的影响,试验数据用SPSS16统计分析软件进行方差分析、差异显著性检验。结果表明：1）2008~2009连续2年内15个采种期得到的幼胚,胚性愈伤组织诱导和增殖有显著性差异,最适宜的马尾松球果采种期是6月下旬至7月下旬,诱导率在9.66%~22.59%之间;2）球果冷藏处理时间,对胚性愈伤组织诱导有显著性差异,其中4℃冷藏球果15d有利于幼胚胚性愈伤组织诱导;3）雌配子体包含幼胚的接种处理方式是可取的;4）胚性愈伤组织经稳定增殖培养后,转入分化成熟培养基,得到体细胞胚状体＂爆发式＂分化成熟,数量多,质量好。适宜体胚成熟转化的培养基为：成熟LP培养基添加ABA5.0mg·L-1＋60.0g·L-1蔗糖,并附加L-谷氨酰胺和水解酪蛋白;5）成熟体细胞胚在无激素萌发型LP培养基上正常萌发,并转化为结构完整的小植株。本研究首次建立了马尾松幼胚体细胞胚胎发生技术平台,为马尾松遗传改良种质创新、缩短育种周期奠定了研究基础。     

Oligosaccharide Inhibits Ethylene Synthesis and Stimulates Somatic Embryogenesis in a Cotton Cell Culture

The effect of a three-component oligosaccharide fragment of xyloglucan FucGalXyl (XG3) on callus-tissue growth and somatic embryogenesis was investigated in a cotton (Gossypium hirsutumL.) cell suspension culture. The oligosaccharide introduced into an induction medium at 10^–8and 10^–7M concentrations did not affect the frequency of callus formation from hypocotyl segments; however, it enhanced the monthly increment of callus-tissue weight 1.5- and 3-fold, respectively. Induction and culturing of the callus on an XG3-containing medium adversely affected its morphogenetic potential. Addition of XG3 to the culture medium during the cell suspension preparation stimulated cell division resulting, after 40 days, in a 3.4-fold (at 10^–8M XG3) and a 1.7-fold (at 10^–7M XG3) increase in the cell number as compared to the control. Exclusion of 2,4-D, kinetin, and oligosaccharide from the culture medium caused, after two weeks, a 3.8-fold increase in the number of embryos in the 10^–7M XG3-treated suspension culture as compared to the control. The stimulation of somatic embryogenesis by the oligosaccharide was accompanied by a 12-fold decrease in ethylene emission. The morphogenetic effect of oligosaccharide is suggested to result from its anti-auxin action, which, in particular, inhibited the auxin-dependent ethylene synthesis.     

长白落叶松体胚发生再生体系优化

以长白落叶松(Larix olgensis)未成熟合子胚为外植体诱导胚性愈伤组织, 通过调节影响体胚发生的营养物质和植物生长调节剂配比, 进行愈伤组织的胚性恢复与保持以及体胚发生再生体系的优化。结果表明: 不同无性系之间胚性愈伤组织诱导率差异显著, 胚性愈伤组织在S+0.2 mg·L ^-1NAA+0.5 mg·L ^-1BA+0.5 mg·L ^-1KT+0.5 g·L ^-1谷氨酰胺+0.5 g·L ^-1水解酪蛋白+30 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶培养条件下, 可以恢复胚性并长久保持。在S+20 mg·L ^-1ABA+60 g·L ^-1PEG₄₀₀₀+60 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下分化培养6周, 体胚发生率可达100%。将正常发育的体胚先在WPM+ 6 mg·L ^-1间苯三酚+1.0 g·L ^-1活性炭+3.0 mg·L ^-1VB₁+20 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下培养2周, 再转接至B₅+ 0.4 mg·L ^-1NAA+1.0 mg·L ^-1IBA+0.5 mg·L ^-1GA₃+2.0 mg·L ^-1VB₁+1.0 g·L ^-1活性炭+20 g·L ^-1蔗糖及3.0 g·L ^-1植物凝胶条件下培养2周, 可见子叶舒展、下胚轴伸长且根系正常的体胚苗。该研究建立了长白落叶松胚性愈伤组织胚性恢复与保持方法, 并进一步优化了体胚发生的植株再生体系, 为林木资源快速繁育和遗传改良奠定了基础。     

香果树体细胞胚胎发生

香果树叶子在附加1.0mg·L-12,4-D 0.5 mg·L-1KT 3%蔗糖的MS固体培养基上培养,可诱导出愈伤组织.愈伤组织在附加0.7 mg.L-1KT 0.3 mg·L-16-BA 3%蔗糖的MS液体培养基中避光悬浮培养时,可形成体细胞胚胎.体细胞胚胎可在不含植物生长调节剂的MS固体培养基上形成正常植株.     

逆境处理和DNA甲基化影响柑橘体细胞胚发生

对15种柑橘胚性愈伤组织进行体细胞胚诱导,发现逆境处理有利于体细胞胚发生,并可以恢复部分品种的体细胞胚发生能力.对具有和失去体细胞胚发生能力的两种纽荷尔脐橙( Citrus sinensis Osb.)愈伤组织进行随机扩增多态性DNA (RAPD) 分析没有检测到带型的差异,而对它们的甲基化敏感扩增多态性 (MSAP) 进行分析则发现两种愈伤组织间具有明显的DNA甲基化差异,具体细胞胚发生能力的愈伤组织的甲基化水平较失去体细胞胚发生能力的低.     

拟南芥（Arabidopsis thaliana）体细胞胚胎发生体系中的体细胞类减数分裂研究

在拟南芥生态型LandsbergErecta体细胞胚胎发生体系的胚性愈伤组织中观察到2种类型的体细胞减数分裂现象。一种是体细胞染色体减数分组,其中,处于前期或中期的细胞染色体分为2个或2个以上的组。其共同特点是,染色体直接分开,未观察到纺锤体,从染色体的形态也看不出纺锤体的作用。染色体减数分组较多发生于多倍体细胞中。另一种类型是体细胞减数分裂,这种类型类似于大小孢子发生过程的减数分裂,如第一次分裂前期也有染色体的联会和配对。在脱分化培养基上的胚性愈伤组织中,单倍体细胞约占3%,四倍体细胞约占4%。经体细胞类减数分裂产生的细胞都发生染色体重组。     

棉花体细胞胚胎发生的研究进展

经过30多年的发展,已经在多个不同的棉花品种中获得了体细胞胚,并再生成苗。但由于体细胞胚胎发生往往受多种因素影响,如何从愈伤组织高效率地转化为胚性愈伤组织依然是限制棉花组织培养与遗传转化的关键问题之一。本文概述了棉花体细胞胚胎发生的研究进展,分别从棉花体细胞胚胎发生的起源、影响棉花体细胞胚胎发生的内外因素以及寻找棉花体细胞胚胎发生特异表达基因等几方面进行综述,并对研究中存在的问题进行了讨论。     

棉花体细胞胚发生机理的研究进展

棉花是一种较难通过体细胞胚发生完成植株再生的作物,而体细胞胚发生是限制棉花基因工程和细胞工程得以广泛应用的主要因素.研究者从不同角度探讨了棉花体细胞胚发生机理并取得了很大的进展,为棉花的遗传转化提供了重要的技术支持,同时成功建立了一些棉花植株再生体系.本文分别从基因型限制、胚胎学、生理生化变化、分子机理等方面阐述了近年来棉花体细胞发生机制的研究进展,并讨论了本研究领域目前存在的主要问题及相应对策.     

Ploidy instability of embryogenic cucumber (Cucumis sativus L.) callus culture

Embryogenic callus cultures were established from immature cucumber(Cucumis sativus L.) embryos on E20A (Dumas de Vaulxet al. 1981) or MS (Murashige and Skoog 1962) media supplemented with 6-benzylaminopurine (BAP), α-naphthylacetic acid (NAA) and/or 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Regeneration of plants was observed after a transfer to culture media either without growth regulators or supplemented with kinetin and NAA. Flow cytometry was employed to estimate DNA ploidy levels. Most of cell nuclei in young leaf tissues were found in G₁ phase with 2C DNA content. Callus cultures were mixoploid with DNA content ranging from 2C to 32C. The frequency of polyploid cells was increasing with the age of culture and the polyploidization was accompanied by a gradual loss of regeneration ability. Plants regenerated from callus cultures were classified as diploid (57 %), tetraploid (18 %), octoploid (4 %) and mixoploid (2n/4n, 4 %) and (4n/8n, 17 %). The results of this study confirmed a close link between the polyploidization and the loss of totipotencyin vitro. Tetraploid plants obtained in this study have a potential to be used in interspecific crosses where their tetraploid status could help in overcoming existing breeding barriers due to differences in chromosome number.