植物学报 ›› 2020, Vol. 55 ›› Issue (2): 192-198.DOI: 10.11983/CBB19223
收稿日期:
2019-11-17
接受日期:
2020-02-26
出版日期:
2020-03-01
发布日期:
2020-02-26
通讯作者:
恩和巴雅尔
基金资助:
Yan Xiao1,Zhenxing Wang1,Dongming Li2,Yanhua Qi2, Enhebayaer1()
Received:
2019-11-17
Accepted:
2020-02-26
Online:
2020-03-01
Published:
2020-02-26
Contact:
Enhebayaer
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%。
肖燕,王振兴,李东明,齐艳华,恩和巴雅尔. 羊草成熟胚诱导愈伤组织及植株再生系统的优化. 植物学报, 2020, 55(2): 192-198.
Yan Xiao,Zhenxing Wang,Dongming Li,Yanhua Qi, Enhebayaer. Optimization of Tissue Culture and Plant Regeneration System of Mature Embryo of Leymus chinensis. Chinese Bulletin of Botany, 2020, 55(2): 192-198.
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
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 |
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
[8] | 马红媛, 梁正伟 ( 2007). 不同pH值土壤及其浸提液对羊草种子萌发和幼苗生长的影响. 植物学通报 24, 181-188. |
[9] | 孟宪宝 ( 2010). 优质饲草羊草栽培技术. 黑龙江畜牧兽医 13, 97-98. |
[10] | 曲同宝 ( 2004). 羊草遗传转化受体系统的建立及转BADH基因的研究. 硕士论文. 吉林: 吉林农业大学. pp.12-25. |
[11] | 曲同宝, 孟繁勇, 张友民, 王丕武 ( 2010). 影响羊草愈伤组织分化因素的研究. 安徽农业科学 38, 6125-6127, 6130. |
[12] | 曲同宝, 王丕武, 关淑艳, 刘玲芝 ( 2004). 羊草组织培养及再生系统的建立. 草业学报 13(5), 91-94. |
[13] | 汪恩华 ( 2002). 羊草繁殖生物学特性的研究.硕士论文. 北京: 中国科学院植物研究所. pp.39-45. |
[14] | 魏琪, 胡国富, 李凤兰, 胡宝忠 ( 2005). 羊草种子愈伤组织的诱导及植株再生. 东北农业大学学报 36, 41-44. |
[15] | 张莹, 李晓峰, 刘公社, 陈耀锋 ( 2007). 羊草愈伤组织状态的调控. 西北农林科技大学学报(自然科学版) 35(5), 111-114. |
[16] | 张玉芬, 周道玮 ( 2002). 羊草分化及育种研究进展. 中国草地 24(2), 54-58, 74. |
[17] | 周道玮, 李强, 宋彦涛, 王学志 ( 2011). 松嫩平原羊草草地盐碱化过程. 应用生态学报 22, 1423-1430. |
[18] | 邹吉祥 ( 2012). 羊草高频再生体系建立及转CodA基因的初步探索. 硕士论文. 吉林: 延边大学. pp.3-4. |
[19] | Hiei Y, Ohta S, Komari T, Kumashiro T ( 1994). Efficient transformation of rice ( Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of the T-DNA. Plant J 6, 271-282. |
[20] | Liu BS, Kang CL, Wang X, Bao GZ ( 2015). Tolerance mechanisms of Leymus chinensis to salt-alkaline stress. Acta Agric Scand Sect B-Soil Plant Sci 65, 723-734. |
[21] | Mathur S, Tomar RS, Jajoo A ( 2019). Arbuscularmycorrhizal fungi (AMF) protects photosynthetic apparatus of wheat under drought stress. Photosyn Res 139, 227-238. |
[22] | Olson RE, Rudney H ( 1983). Biosynthesis of ubiquinone. Vitam Horm 40, 1-43. |
[23] | Zhu TC, Li JD, Yang DC ( 1981). A study of the ecology of Yang-cao (Leymus chinensis) grassland in Northern China. In: Proceedings of the 14th International Grassland Congress. Lexington: Westview. pp. 429-431. |
[1] | 崔秋华, 张玉珍, 朴铁夫, 顾德峰, 张为群, 许耀奎, 孙振雷, 刘海学 ( 1990). 羊草胚性愈伤组织的形成及植株再生. 吉林农业大学学报 12(3), 1-5. |
[2] | 韩德复 ( 1996). 羊草组织培养的研究. 吉林农业大学学报 18(S1), 140-141. |
[3] | 孔祥军, 梁正伟 ( 2007). 羊草分子生物学研究进展. 生命科学研究 11, 289-294. |
[4] | 孔祥军, 梁正伟, 马红媛, 刘淼 ( 2008). 变温培养对羊草胚性愈伤组织诱导率的影响. 生物技术 10(5), 60-62. |
[5] | 李艳波, 李凤芹 ( 1998). 松嫩盐碱草地羊草群落的产量动态. 黑龙江大学自然科学学报 15(2), 103-106. |
[6] | 刘滨硕, 康春莉, 王鑫, 包国章 ( 2014). 羊草对盐碱胁迫的生理生化响应特征. 农业工程学报 30(23), 166-173. |
[7] | 刘公社, 汪恩华, 刘杰, 齐冬梅, 李芳芳 ( 2002). 羊草幼穗离体培养诱导植株再生的研究. 草地学报 10, 198-202. |
[1] | 李孟悦 孙涵韬 刘柳 刘艳 张晓曼. 毛报春(Primula×pubescens)腋芽再生组织培养体系的建立[J]. 植物学报, 2021, 56(6): 0-0. |
[2] | 熊雅倩, 邓显豹, 张会会, 杨东, 孙恒, 刘娟, 杨美. 莲的离体快速繁殖技术[J]. 植物学报, 2021, 56(5): 605-613. |
[3] | 李艳敏, 蒋卉, 符真珠, 张晶, 袁欣, 王慧娟, 高杰, 董晓宇, 王利民, 张和臣. 芍药花药愈伤组织诱导及体细胞胚发生[J]. 植物学报, 2021, 56(4): 443-450. |
[4] | 赵晓亭, 毛凯涛, 徐佳慧, 郑钏, 罗晓峰, 舒凯. 蛋白质磷酸化修饰与种子休眠及萌发调控[J]. 植物学报, 2021, 56(4): 488-499. |
[5] | 罗钱, 张燕莎, 欧静. 郁金樱愈伤组织诱导及植株再生[J]. 植物学报, 2021, 56(4): 451-461. |
[6] | 俞启璐, 赵江哲, 朱晓仙, 张可伟. 水稻根分泌激素调节生长速度[J]. 植物学报, 2021, 56(2): 175-182. |
[7] | 杜鹏飞, 王玉, 曹英萍, 杨松, 孙志超, 毛德才, 鄢家俊, 李达旭, 孙美贞, 付春祥, 白史且. 基因枪介导的老芒麦遗传转化体系的建立[J]. 植物学报, 2021, 56(1): 62-70. |
[8] | 张冬瑞, 卜志刚, 陈玲玲, 常缨. 香鳞毛蕨的组织培养和快速繁殖体系构建[J]. 植物学报, 2020, 55(6): 760-767. |
[9] | 李颖, 龚吉蕊, 刘敏, 侯向阳, 丁勇, 杨波, 张子荷, 王彪, 朱趁趁. 不同放牧强度下内蒙古温带典型草原优势种植物防御策略[J]. 植物生态学报, 2020, 44(6): 642-653. |
[10] | 刘建飞, 刘炎, 刘克俭, 池阳, 霍志发, 霍永洪, 由香玲. 长白落叶松体胚发生再生体系优化[J]. 植物学报, 2020, 55(5): 605-612. |
[11] | 谢露露, 崔青青, 董春娟, 尚庆茂. 植物嫁接愈合分子机制研究进展[J]. 植物学报, 2020, 55(5): 634-643. |
[12] | 姚瑞枫,谢道昕. 独脚金内酯信号途径的新发现——抑制子也是转录因子[J]. 植物学报, 2020, 55(4): 397-402. |
[13] | 徐佳慧, 代宇佳, 罗晓峰, 舒凯, 谭伟明. 植物激素研究中的化学生物学思路与应用[J]. 植物学报, 2020, 55(3): 369-381. |
[14] | 赖先军,张义正,古英洪,颜朗. 转昆虫抗冻蛋白基因增强甘薯抗冻能力[J]. 植物学报, 2020, 55(1): 9-20. |
[15] | 张文婷,何燕红,舒宁,邢景景,刘宝骏,包满珠,刘国锋. 金黄花滇百合植株再生与离体快繁技术体系的建立[J]. 植物学报, 2019, 54(6): 773-778. |
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