羊草成熟胚诱导愈伤组织及植株再生系统的优化

doi:10.11983/CBB19223

摘要/Abstract

摘要：

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%。

关键词: 成熟胚, 羊草, 愈伤组织, 植物激素, 植株再生

Abstract:

Leymus chinensis is a heterotetraploid grass. It is hard to use genetic transformation method for improving breeding since the efficiency of regeneration using callus induced from mature embryo is very low. In this study, we optimized the protocol of culturing mature embryo with L. chinensis as explants by screening optimum plant hormone concentrations, light conditions and culturing temperatures at different culturing stages including callus induction, differentiation, rooting and transplanting. Our results showed at the callus induction stage, the induction rate could reach up to 74.1% under 2.0 mg·L ^-12,4-D, variable temperature and dark culture. The differentiation rate could reach up to 57.1% with optimum condition of 1.0 mg·L ^-16-BA and 1.0 mg·L ^-1NAA. In the rooting stage, the survival rate was 100% when cultured with 0.25 mg·L ^-1NAA.

Key words: mature embryo, Leymus chinensis, callus, plant hormone, plant regeneration

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图/表 4

图1 羊草成熟胚在光照/黑暗条件下不同2,4-D浓度诱导20天的诱导率 * P<0.05; ** P<0.01; ****P<0.0001

Figure 1 Induction efficiency of different 2,4-D concentra- tions in mature embryos of Leymus chinensis under light/dark conditions for 20 days * P<0.05; ** P<0.01; ****P<0.0001

表1 不同浓度6-BA和NAA配比下羊草愈伤组织的分化率(平均值±标准误)

Table 1 Differentiation efficiency of Leymus chinensis callus under different concentrations of 6-BA and NAA (means±SE)

6-BA/NAA (mg·L^-1)	Callus number	The number of adventitious buds in proliferation	The number of roots in reproduction	Differentiation efficiency (%)
0.5/0.25	21	0	0	0
1.0/0.25	21	1A	4+	4.8±4.8 ab
2.0/0.25	21	0	0	0
3.0/0.25	21	3AB	0	14.3±8.3 abcd
4.0/0.25	21	8AB	0	38.1±4.8 efgh
5.0/0.25	21	4A	0	19.1±4.8 abcde
0.5/0.5	21	0	0	0
1.0/0.5	21	7BC	6+	33.3±9.5 defg
2.0/0.5	21	10BC	5+	47.6±9.5 gh
3.0/0.5	21	7AB	4	33.3±4.8 defg
4.0/0.5	21	10AB	0	47.6±9.5 gh
5.0/0.5	21	3BC	0	14.3±0 abcd
0.5/1.0	21	2A	8+	9.5±4.8 abc
1.0/1.0	21	12AB	4	57.1±4.8 h
2.0/1.0	21	9A	0	42.9±8.3 fgh
3.0/1.0	21	5AC	3	23.8±8.3 bcdef
4.0/1.0	21	4A	1+	19.1±4.8 abcde
5.0/1.0	21	5A	0	23.8±12.6 bcdef
0.5/2.0	21	5ABC	9+	23.8±4.8 bcdef
1.0/2.0	21	1A	5	4.8±4.8 ab
2.0/2.0	21	0	0	0
3.0/2.0	21	2A	1+	9.5±4.8 abc
4.0/2.0	21	2AB	4	9.5±4.8 abc
5.0/2.0	21	0	0	0
0.5/3.0	21	1A	3	4.8±4.8 ab
1.0/3.0	21	4A	3	19.1±4.8 abcde
2.0/3.0	21	7AB	3	33.3±4.8 defg
3.0/3.0	21	10ABC	1	47.6±9.5 gh
4.0/3.0	21	0	0	0
5.0/3.0	21	0	0	0
0.5/4.0	21	6A	3	28.6±8.2 cdefg
1.0/4.0	21	0	0	0
2.0/4.0	21	8AB	2	38.1±4.8 efgh
3.0/4.0	21	0	0	0
4.0/4.0	21	3AB	5	14.3±8.2 abcd
5.0/4.0	21	6AB	0	28.6±8.2 cdefg

图2 不同浓度NAA对羊草组培苗生根的影响 (A) 株高2.0-3.0 cm幼苗的生根; (B) 株高3.1-5.0 cm幼苗的生根; (C) 株高5.1-7.0 cm幼苗的生根。所有数据均是在幼苗具有3-5个不定根及主根长为(0.5±0.1) cm时测定。

Figure 2 Effect of different NAA concentrations on rooting of tissue culture seedlings in Leymus chinensis (A) Rooting of 2.0-3.0 cm of seedlings; (B) Rooting of 3.1-5.0 cm of seedlings; (C) Rooting of 5.1-7.0 cm of seedlings. All seedlings with (0.5±0.1) cm of primary root and 3-5 of adventitious roots were used to the related experiments.

图3 羊草成熟胚的诱导、继代、分化和移栽 (A) 成熟胚诱导5天; (B) 成熟胚诱导20天; (C) 愈伤组织的继代; (D) 愈伤组织的分化; (E) 分化培养40天的幼苗; (F) 生根培养14天的幼苗; (G) 移栽14天的植株; (H) 移栽2个月的植株。Bars=1 cm

Figure 3 Induction, subculture, differentiation and transplanting of mature embryos of Leymus chinensis (A) Mature embryo induction for 5 days; (B) Mature embryo induction for 20 days; (C) Subculture of callus; (D) Callus differentiation; (E) The differentiated 40-day seedlings; (F) Rooting culture for 14 days; (G) Plants transplanted for 14 days; (H) Plants transplanted for 2 months. Bars=1 cm

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