植物生物技术讲座（六）：植物组织培养技术与遗传育种

植物生物技术讲座（六）──植物组织培养技术与遗传育种秦明波（北京师范大学生物学系１００８７５）云月（北京植物细胞工程实验室１０００８１）广义的植物组织培养技术正是植物生物技术在育种上得以应用的基础。可以说,没有植物组织培养技术的飞速发展和日益成熟,就...     

离体再生能力的遗传调控和操作

许多农艺精典作物基因型难以离体再生,这样限制了利用如离体筛选或基因转移等组织培养技术进行育种来改良这些作物的能力。然而,一些现有研究表明植物的离体再生能力是受遗传调控的,可以通过操作使其表达该种特性。对一种春大麦(Hordeum spontaneum)品系间杂交产生的 F1和 F2代植株进行遗传分析,发现一种高花药培养反应性和两种较低反应性品系,慕尼黑科技大学的科学家 M.R.Islam 及其同事报道,这种花药培养反应性特性是可遗传的并以显性基因的方式起作用。研究还表明从花药培养物再生绿色植株的遗     

《植物细胞培养技术》

包括内容有:①植物组织培养中器官发生测定;③通过组织培养植物的无性繁殖;③组织培养与植物育种;④基因库的冰冻保存;⑤细胞品系选择;⑥植物细胞培养的工业应用;⑦固相化植物细胞;⑧植物原生质体转化的传递系统;⑨展望。     

石竹科植物组织培养与细胞工程

近年来,植物组织培养与细胞工程研究在石竹科植物上取得了一定进展。现从组织培养、原生质体培养和体细胞杂交、单倍体育种、试管开花、转基因等5个方面对其进行综述,并展望了石竹科植物在组织培养和细胞工程研究方面的发展前景。     

整合数量遗传信息的水稻虚拟生长模型研究进展

随着全球人口的持续增加和环境的恶化,粮食作物的高产作为解决粮食短缺必不可少的途径,一直受到科学家们的广泛关注.运用可视化技术和作物模型相结合的方法,来研究植物的基因型-表现型相互反馈是一种新型的研究手段.其中,运用植物功能与结构模型的方法,能够对作物株型研究和传统育种进行辅助,从而促进育种进程.本文以水稻的虚拟生长模型为例,从运用作物模型及功能与结构模型进行QTL定位研究出发,阐述了植物模型研究的研究现状.重点综述了水稻功能与结构模型应用于虚拟育种研究的进展,提出了目前运用水稻生长模型进行虚拟育种研究中存在的问题和弊端,并论述了可能的解决方案,最后进行了相关的讨论和展望.     

在标准培养温度下葡萄组织的贮存

尽管植物组织培养可常常通过低温处理保存,但某些葡萄基因型是不耐寒的,经低温贮存后存活率降低。日本筑波果树研究站科学家T.Moriguchi和S.Yamaki发现,利用含有低于正常浓度硝酸铵(6～25％)的MS培养基抑制组织生长,可使葡萄节培养物贮存在标准的组织培养条件(28℃)下。在低浓度硝酸铵培养基上贮存262～290天后,葡萄节培养物的存活     

植物的基因型与环境互作及其稳定性分析

在植物育种中,分析基因型与环境互作及其稳定性是育种理论和实践的重要内容,本文在总结国内外这方面研究成果的基础上,较为系统地介绍了稳定性分析的模型构造和测验方法,对植物育种的理论和实践有重要作用。     

江苏省植物组织培养研究协会成立

江苏省植物组织培养研究协会于6月13日在南京成立。会上推选奚元龄教授为协会的名誉会长、朱培仁、张宇和、汪祖华、汪安琳为顾问,由朱鹿鸣等十位同志组成理事会。几年来江苏省在植物组织培养研究方面.有了较大的发展.有些成果已应用于育种和经济植物无性快速繁殖。药用植物细胞培养生产天然药物的研究.也正向生产过渡,受到各级科技管理部门的支持和重视,     

高通量植物生物反应器及其在遗传资源挖掘中的应用

生物反应器(bioreactor)是一种以表达目标产物或获得繁殖体为目的的设备系统,包括微生物、动物、植物生物反应器以及相关设备。植物生物反应器(phytobioreactor)是借鉴植物组织培养和微生物发酵原理制作的设备系统。其中,应用较广泛的是间歇浸没式植物生物反应器。与传统植物组织培养相比,该方法具备可换气、无需转接和大容量培养等特点。国内制作的BIOF系列新型植物生物反应器还可以利用串/并联方法,实现更高通量培养能力,其应用于植物种苗繁育、代谢产物的表达、耐盐等变异的定向筛选、植物生长发育的动态分析等方面均具备显著优势。现代植物生物技术在基础研究和产业方面的应用对植物生物反应器提出了新要求,新型生物反应器应用方法的持续改进和设备系统的不断完善,使其成为植物学领域的高效研究平台,并将促进植物育种和植物源化合物的发掘等方面研究效率的提高。     

“挽救的”受精卵细胞产生出完整植株

外源遗传物质可通过传统育种方法或试管受精技术导入植物卵细胞中。传统育种方法一般不容易成功,因为从远缘杂交获得的胚胎通常在发育早期就退化,用组织培养技术一般是失败的,因为受精卵或桑葚胚在试管里一般不能完成其发育。分离的胚胎如果能生存3天,有时通过试管培养得到“挽救”。这种技术是从培育成熟杂交植株而产生的,而不能从传统技术得到。早期胚胎可通过培育整个胚珠而成功得到挽     

日本植物组织培养的现况

1984—1985年,我在日本筑波大学原田宏教授的研究室进修期间,参加了由日本植物组织培养学会主持,在神户甲男女子大学召开的日本第九届植物组织培养学术讨论会。还参观了国立卫生研究所的药用植物园和组织培养室、农林水产部的果树试验场、生物资源所的育种试验场等单位。因此对日本植物组织培养的现况有了一定程度的了解。现在作一简要介绍。     

从大豆及豌豆下胚轴愈伤组织诱导幼苗成功

近年来植物细胞和组织培养技术不仅广泛用于生物学研究,而且日渐应用于植物育种。最近我国用花药培养方法快速育成烟草新品种“单育一号”就是用组织培养技术解决生产问题的一个例子。在植物组织培养研究中,诱导愈伤组织分化植株是一个重要问题。目前虽然已有几十种植物的离体细胞、组织或花粉通过人工诱导再生植株,但一些有重要经济价值的作物如大豆、玉米等尚未见成功的报道。特别是豆科植物愈伤组织的幼苗分化比较困难。     

QTL×环境互作对标记辅助选择响应的影响

基因型×环境互作是植物数量性状的普通属性和遗传育种改良的关注重点.采用Monte Carlo模拟方法研究了基因型×环境互作对标记辅助选择(Marker-assisted selection,简称MAS)响应的影响,揭示了育种上利用QTL(Quantitafivetrait locus,简称QTL)应当同时考虑其环境互作效应.存在基因型×环境互作下,MAS比普通表型选择更有效.特别以选育广适应性的品种为目标,MAS的优越性更明显.基于单个环境QTLs的MAS,QTL×环境互作效应通常降低了一般选择响应,一般选择响应累积量的降低程度与改良性状的QTL×环境互作效应大小相关.基于多个环境QTLs的MAS,不但产生较高的一般选择响应,而且获得的一般选择响应不受其QTL×环境互作效应大小的影响.但在某一特定环境下获得的总体选择响应仅与改良性状的总遗传率大小有关,普通遗传率和基因型与环境互作遗传率的相对变化对其影响很小.还比较研究了单地和穿梭选择对MAS遗传响应的影响.植物育种者应谨慎将某一环境的QTL信息用于实施另一环境的育种研究.     

利用有性途径的植物转化

近年来 ,植物基因工程技术取得了重要进展 ,在农作物品种改良和育种方面发挥越来越重要的作用。然而 ,目前植物遗传转化所采用的受体系统 ,大都依赖于细胞组织培养技术才能获得转基因植株。其中 ,基因型限制和遗传变异是限制该技术发展和应用的两大障碍。因此 ,一些研究者试图避开组织培养和植株再生过程 ,利用植物有性生殖途径进行转化 ,并取得了一系列成果。这些方法包括以下方面 :(1 )利用花粉粒或花粉管作为转化DNA的载体 ;(2 )将外源DNA导入子房或胚珠中 ;(3 )以精、卵细胞、合子作为转化受体。这些方法利用了高等植物的有性生殖机制和胚胎发育过程 ,避免了无性繁殖过程中的遗传变异、植株再生困难及转基因植株嵌合等问题。该文归纳综合了该研究领域所取得的成果和最新进展 ,并对这些方法进行了评价及其发展趋势进行了分析。     

体外培养和遗传育种

8引2酬来自组织培养的单倍体植株:短期内培育新植物品种仁英]/MofriS。。,R.八.…了B而/,i’。cllJ、。丈。毯y一1 988,G(6)一68d一68。[译l仁{1)B八,2988,7(18),88一08917」 专门的长洲勿组织培养方法已能产生完全纯合的育种品系,i主x.J多数农作物栽培品种的开发是必要的,讨短期内从配子细胞与常规植物育种进行j’比较。从大规模的田间试验选出了有理想性状的单倍体系,作为推广的前奏。级然通过该方法培育新植物品种的数一录是有限的,{[1.组织培养枝术的改进已扩大门乍物品种的范f司,从这些品种已生产出一些单倍体植株,j卜有效地大规悦…     

离体染色体加倍的新技术

利用花药衍生的单倍体植株进行植物育种取决于这些植株染色体数目加倍而获得双单倍体植株的能力,染色体加倍可自然发生,也可通过抗有丝分裂试剂如秋水仙碱处理完整单倍体植株或单倍体组织培养物来诱导发生。秋水仙碱用于进行多种作物染色体加倍已达50余年。然而,秋水仙碱可以促使植物诱变,同时也对人类具有剧毒,因此,应用秋水仙碱进行研究难度较大。荷兰 Wageningen 植物育种与繁殖研究中心的 J.M.Van.Tuyl 和同事研究发现,除草剂 Oryzal-in 可用作低浓度秋水仙碱的替代品。他们用0.0001～0.01% Oryzalin 离体处理 Nerine 和 Lilium 的不育     

植物养分高效利用机制研究进展

长期进化和环境适应导致不同植物或同种植物不同基因型间养分利用效率(NUE)差异明显,研究筛选植物养分高效利用基因型至关重要,其极大的增产潜力可补充代替传统植物栽培方法所需的能源.目前人们对于植物NUE概念的理解存在一定差异,造成众多研究成果缺乏可比性.通过对植物NUE的概念及其描述方式难以统一原因的分析,提出人工林NUE应采用干材生物量与林分养分总量的比值表示.综合评述了植物体内养分高效利用及植物对生长介质中养分高效吸收的生物生理学适应性机制.对养分逆境植物养分高效利用适应性策略的整个过程进行了描述,进一步阐明了Ca2+在化学通讯机制中的生物功能,指出Ca2+可能是启动植物养分高效利用挽救机制的主要调控因子,并就该领域今后研究工作的特点作了展望.     

植物组织培养研究及应用中存在的问题与应取的对策

植物组织培养虽已有了多年的发展历史,但还有相当多的植物目前尚没有相应的离体培养技术,如棉花的花药培养至今尚未见成功的报道,即使比较容易建立的快繁技术,在许多重要的植物中还没有建立起来。 一、研究中存在的问题 植物组织培养涉及细胞、分子、形态、解剖、生理、生化、发育、病理、遗传及育种等多学科领域的知识,但这方面已有的知识并不能满足植物组织培养技术发展的需要。早期的组织培养研究,虽主耍集中在基础探索上,但总的来讲是很不深入的。愈伤组织培养体系的建立、体细胞、性细胞、原生质体全能性     

培养抗性植物的细胞/组织培养途径

抗性育种在作物品种改良中已日益显得重要。近10多年来,随着细胞/组织培养、遗传操作等生物技术的迅速发展,以及由于植物具有全能性,在人工培养条件下,从单细胞原生质体可以再生成一个完整的个体成功以来,人们试图利用细胞/组织培养等生物技术将野生种的抗性基因引入到作物中来,或是人工诱发抗性变异,从而筛选出抗性愈     

利用转座子构建水稻基因破坏系

农林水产省农业生物资源研究所分子育种部广近洋彦等小组利用转座子首次在世界上构建了水稻基因破坏系。用动物、微生物确立了同源重组的基因破坏法。植物的基因定靶法尚无确认系。美国ＰｉｏｎｅｅｒＨｉ—ＢｒｅｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司去年底利用转座子成功地开发出玉米基因破坏法。用水稻、玉米２种谷物确立了基因破坏法,在此基础上,希望能进行机能分析以加快育种工作。２月２６日在东京召开的科学技术振兴调整费的成果报告会上发表了这项成果。广近等的方法是在传统的组织培养变异法上再使用ＰＣＲ的筛选法。检测在水稻组织…