以野蔷薇(Rosa multiflora)当年生带芽茎段为试材, 建立了其组培快繁体系。结果表明, 最佳外植体是带腋芽茎段, 外植体最佳消毒方法是先用75%乙醇浸泡30秒, 再用10%次氯酸钠溶液浸泡20分钟, 成活率可达96%; 带芽茎段萌芽最佳诱导培养基为MS+1.0 mg∙L^-1 6-BA+0.01 mg∙L^-1 NAA+0.1 mg∙L^-1 GA₃, 培养30天, 萌芽率可达98%; 无菌再生苗增殖最佳基础培养基为WPM, 增殖系数为2.87; 无菌再生苗生根最佳培养基为1/2MS+1.0 mg∙L^-1 6-BA+0.1 mg∙L^-1 NAA, 生根率可达93%; 无菌再生苗移栽成活率达98%。在此基础上, 以野蔷薇无菌再生苗为受体, 建立了野蔷薇瞬时表达体系。结果表明, 瞬时表达最佳转化条件是菌液OD₆₀₀为0.8, 负压为-0.10 MPa, 真空抽吸2次, 每次15分钟, 瞬时表达效率可达96%。研究结果为建立野蔷薇再生及遗传转化体系奠定了基础, 并为蔷薇属植物基因功能研究提供技术支持。

近年来, 大量植物图像智能识别相关应用软件被开发出来, 然而这些智能识别软件大多针对全国范围内的常见物种, 无法满足特定区域和特定植被类型的物种识别需求。该研究借助中国植物图像库中的图像数据集, 开发了一个人工智能模型, 用于识别内蒙古呼伦贝尔湿润草原和锡林浩特典型草原的优势和建群植物, 在实际野外测试中种级TOP5识别准确率达94.6%, 为实现特定区域植物物种智能识别提供了一种新方法。

禾谷类种子淀粉胚乳是人类主食的重要来源, 但观察其成熟细胞形态的方法非常有限。显微CT是一种非破坏性的三维成像技术, 是研究植物形态的有力工具。由于成熟禾谷类种子淀粉胚乳密度均匀, 常规显微CT技术无法应用。在前期研究的基础上, 用磷钨酸处理10种不同禾谷类作物种子, 经CO₂临界点干燥后, 再用显微CT扫描, 可以清晰地分辨出禾谷类作物淀粉胚乳的细胞结构, 为研究此类细胞结构提供了一种新方法。

质膜微区是细胞质膜上富含甾醇和鞘磷脂的微结构域, 参与信号转导、囊泡转运、胞吞和胞吐等众多生物学过程, 因此质膜微区动态过程是植物细胞生物学研究的重要领域之一。荧光探针结合荧光显微镜被广泛应用于检测植物活细胞状态。PA (push-pull pyrene)是一种基于芘的新型、高效且稳定的荧光探针, 但在植物活细胞成像研究中应用极少。该研究利用PA探针和激光共聚焦显微镜技术, 结合图像处理和极性归一化数值作图法对拟南芥(Arabidopsis thaliana)根中活细胞质膜的有序度进行了定量分析, 发现PA探针在拟南芥根细胞质膜中的液态有序相的发射光谱为500-550 nm, 液态无序相的发射光谱为580-700 nm。使用甾醇抽提剂MβCD处理野生型拟南芥可使质膜的有序度降低。缺乏甾醇合成关键的甲基转移酶双突变体smt2/smt3质膜的有序度与经甾醇抽提剂MβCD处理的野生型株系质膜一致。smt2/smt3突变体根毛细胞质膜的有序度低于野生型, 表明甾醇作为膜微区的关键组分在调节质膜的有序度上发挥重要作用。该研究为检测植物活细胞质膜动力学特征和质膜微区变化提供了一种直观且快速的检测手段。

以北美豆梨(Pyrus calleryana cv. ‘Cleveland’)杂种幼胚为材料, 系统开展了杂种幼胚灭菌、愈伤组织诱导、不定芽增殖和生根培养基的筛选研究。结果表明, 4°C低温贮藏21天的杂种幼胚萌发率最高, 为67.23%; 幼胚最佳灭菌处理为75%乙醇灭菌30秒, 10% H₂O₂和0.1% HgCl₂分别消毒10和14分钟; 最适幼胚萌发培养基为1/2MS+4.0 mg·L^-1 6-BA+0.5 mg·L^-1 NAA, 萌发率达89.67%; 最适愈伤组织诱导培养基为1/2MS+1.0 mg·L^-1 IBA+1.0 mg·L^-1 6-BA, 愈伤组织诱导率为93.33%; 最佳分化培养基为1/2MS+0.2 mg·L^-1 IBA+2.0 mg·L^-1 6-BA, 再生频率为87.44%; 最佳继代增殖培养基为1/2MS+1.5 mg·L^-1 6-BA+0.1 mg·L^-1 IBA, 增殖率为100%; 最佳生根培养基为1/2MS+20 g·L^-1蔗糖+1.0 g·L^-1 活性炭+1.5 mg·L^-1 IBA+0.05 mg·L^-1 NAA, 生根率为82.63%。该研究为北美豆梨杂交种质资源高效繁殖提供了科学依据和指导。

为建立栽培薯蓣(Dioscorea polystachya)组培再生体系, 以茎尖及茎尖下4个不同长度的茎段为外植体, 探讨了不同浓度植物生长调节剂、培养基类型及茎段对腋芽诱导和植株再生的影响。结果表明, 培养基配比为MS+1.0 mg∙L^-1 6-BA+0.5 mg∙L^-1 KT和茎尖下12-20 cm的茎段为栽培薯蓣不定芽诱导的最佳组合, 诱导率达90.0%; 继代培养最适培养基配方为MS+0.5 mg∙L^-1 6-BA+0.05 mg∙L^-1 NAA+0.1 mg∙L^-1 KT, 低浓度NAA固定时, 增殖系数在一定范围内随着6-BA浓度的升高而增高; 在相同外源激素条件下, 快繁生根采用DKW培养基明显优于常规1/2MS培养基, 生根率显著提高, 达92.86%。添加1 mg PVP以及增加转接次数均能明显降低褐化率。该研究有效解决了栽培薯蓣种质资源离体稳定繁殖取材部位优化的问题, 为规模化生产栽培薯蓣优质脱毒苗奠定了良好基础。

原子力显微技术是研究植物细胞壁超微结构与力学性质的重要表征手段, 良好的样品制备是获得可靠数据的前提。花粉管作为微米级别的植物样品, 是研究细胞壁结构与功能的典型实验材料, 但是制样过程中活性生理状态下的花粉管与基底黏附不牢固, 难以获得活性生理状态下的花粉管原子力显微镜观测数据。该文以烟草(Nicotiana tabacum)花粉管为材料, 对花粉管原子力显微样品制备和观测方法进行优化, 采用固体培养基薄层作为花粉管与基底之间的黏附剂, 花粉管在萌发和生长的同时完成与基底的黏附。与常规的干燥-复水法相比, 优化的液下黏附法, 可在液体环境下直接观测, 无需经过干燥处理, 避免了干燥-复水过程对花粉管造成的形貌皱缩与力学性质改变, 能够获得活性生理状态下花粉管细胞壁原位的高分辨率原子力显微镜观测数据。该方法可应用于不同种属及不同尺寸花粉管的原子力显微镜观测。

蒙古冰草(Agropyron mongolicum)亦称沙芦草, 为禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)冰草属(Agropyron)多年生疏丛型牧草, 具有饲用价值高、抗寒耐旱以及耐盐、耐瘠薄、耐风沙等特性, 是改良天然草场的适宜草种与挖掘优良耐逆基因资源的重要材料。然而, 目前尚未建立蒙古冰草高效遗传转化体系, 制约了该物种的基因资源鉴定与遗传改良应用。以蒙农1号蒙古冰草种子为来源的高再生效率的胚性愈伤系#89为外植体, 建立了根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) EHA105介导的蒙古冰草稳定遗传转化体系, 转化效率达30%。此外, 针对多次继代后蒙古冰草愈伤系再生能力退化的难题, 通过在再生培养基中添加1 mg·L^-1 ABA或提高蔗糖浓度至45 g·L^-1, 成功将再生能力衰退的蒙古冰草愈伤系再生效率由5%分别提高至35%与42%。研究结果为后续蒙古冰草基因编辑体系建立、基因功能鉴定和新品种培育奠定了重要技术基础。

毛建草(Dracocephalum rupestre)是一种重要的药用植物。然而, 其叶片外植体再生系统尚未建立。以毛建草大田叶片和组培苗叶片为外植体, 探讨植物生长调节剂对愈伤组织诱导和分化、不定芽增殖及生根的影响, 建立了叶片离体再生体系。结果表明, 大田叶片愈伤组织诱导的最适培养基为MS+1.0 mg·L⁻¹ 6-BA+0.1 mg·L⁻¹ 2,4-D+1.0 mg·L⁻¹ IAA, 诱导率达84.51%, 不定芽分化最佳培养基为MS+3.0 mg·L⁻¹ 6-BA+0.5 mg·L⁻¹ TDZ+0.5 mg·L⁻¹ IAA, 分化率为66.37%; 组培苗叶片愈伤组织诱导的最适培养基为MS+2.0 mg·L⁻¹ 6-BA+0.1 mg·L⁻¹ 2,4-D+0.5 mg·L⁻¹ IAA, 诱导率达86.73%, 不定芽分化最佳培养基为MS+2.0 mg·L⁻¹ 6-BA+2.0 mg·L⁻¹ TDZ+0.05 mg·L⁻¹ IAA, 分化率为53.48%。不定芽增殖适宜培养基为MS+2.0 mg·L⁻¹ 6-BA+0.05 mg·L⁻¹ NAA, 增殖率为83.57%, 最适生根培养基为1/2MS+0.1 mg·L⁻¹ NAA+0.1 mg·L⁻¹ IBA, 生根率为86.97%; 在草炭:蛭石=1:1 (v/v)的混合基质中组培苗长势最好。该研究建立了毛建草叶片离体培养再生体系, 为毛建草种质资源保存和种苗快繁提供了技术支持。

以2个不同基因型的捕虫堇圆切捕虫堇(Pinguicula cyclosecta)和塞提捕虫堇(P. ‘Sethos’)叶片为外植体, 通过探究不定芽再生的影响因素, 成功建立了捕虫堇高效再生体系。结果表明, 2种捕虫堇对消毒方式和基本培养基种类要求相同, 但再生能力有显著差异。圆切捕虫堇叶片在MS+1.0 mg∙L^-1 6-BA+0.2 mg∙L^-1 NAA培养基上再生能力最强, 再生率为92.22%, 再生系数达4.84, 在MS+0.6 mg∙L^-1 6-BA+0.1 mg∙L^-1 NAA培养基上, 不定芽增殖系数达4.98。塞提捕虫堇叶片在MS+2.0 mg∙L^-1 6-BA+0.2 mg∙L^-1 NAA培养基中再生率最高, 为77.78%, 再生系数为6.12, 在增殖培养基MS+0.3 mg∙L^-1 6-BA+0.1 mg∙L^-1 NAA上, 增殖系数可达4.84。2种捕虫堇在1/2MS+0.1 mg∙L^-1 IBA培养基上进行生根培养, 根系生长状态最佳。该研究解决了捕虫堇繁殖系数低及工厂化育苗难等问题, 为其规模化生产和育种改良提供了技术支持。