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1 植物材料
以湖南农业大学作物表观遗传调控与发育湖南省重点实验室2021年7月收获的银扇草(Lunaria annua L.)种子为实验材料。
2 培养基成分与培养条件
2.1 培养基成分
培养基以MS (Murashige and Skoog, 1962)为基本培养基, 添加7 g∙L-1琼脂和30 g∙L-1蔗糖, 调pH值至5.8, 121°C灭菌20分钟后分装。
2.2 外植体消毒
将种子置于清水中浸泡4小时, 至其下沉。将浸泡充分的种子播种于培养钵中, 表面覆盖1层草木炭基质, 保持土壤湿润。待真叶长至7 cm × 11 cm后, 取真叶在流水下冲洗干净, 用75%乙醇消毒45秒, 无菌水冲洗3遍, 然后用0.1%升汞溶液分别消毒4、6和8分钟, 再用无菌水冲洗3遍。将消毒后的叶片切割成1 cm × 1 cm的小块, 接种至愈伤组织诱导培养基中。30天后统计外植体的存活率和污染率。
2.3 愈伤组织诱导培养基的筛选及优化
将消毒后的叶片切割成1 cm × 1 cm的小块, 分别接种到以MS为基本培养基并添加不同浓度6-BA (0.5、1.0和2.0 mg∙L-1)+NAA (0、1.0和2.0 mg∙L-1)和6-BA (0.5、1.0和2.0 mg∙L-1)+2,4-D (0、1.0和2.0 mg∙L-1)的培养基中, 进行愈伤组织诱导。每2周继代培养1次, 30天后观察并统计愈伤组织的诱导情况。
愈伤组织诱导率=(愈伤组织形成数/外植体接种数)×100%。
2.4 不定芽分化培养基的筛选
将愈伤组织转移至分化培养基, 诱导不定芽。分化培养基以MS为基本培养基, 添加2.0 mg∙L-1 2,4-D和不同浓度6-BA (0.25、0.5、0.75和1.0 mg∙L-1)。每2周继代培养1次, 30天后观察并统计不定芽的诱导情况。
不定芽分化率=(分化不定芽的愈伤组织数/愈伤组织接种数)×100%。
2.5 不定芽增殖
取分化培养基中高1 cm的不定芽, 连同愈伤组织一起转移至增殖培养基中继续培养。不定芽增殖培养基以MS为基本培养基, 添加0.5 mg∙L-1 6-BA以及2.0 mg∙L-1 2,4-D。
增殖系数=增殖芽数/不定芽接种数。
2.6 不定根诱导方法的筛选
2.6.1 培养基诱导生根
待不定芽长至2 cm且具有2片叶时进行不定根诱导。不定根诱导培养基采用分别添加0.1 mg∙L-1 NAA及0.5 mg∙L-1 NAA+0.5 mg∙L-1 IBA的MS培养基。40天后记录并统计生根情况。
2.6.2 预培养后在土壤中生根
用刀片切掉不定芽基部褐色组织, 转移至生根培养基中分别培养0、5和10天, 将不定芽基部浸入0.1 mg∙mL-1 IAA溶液中10秒, 再转入装有湿润营养土的培养钵中进行生根。40天后记录并统计生根情况。
生根率=(生根数/不定芽接种数)×100%。
2.7 移栽对幼苗生长的影响
将生根培养基中生长健壮且根系发达的幼苗在组培室中炼苗2天, 然后移栽至装有湿润营养土的培养钵中, 盖上顶部打孔的一次性塑料杯。2周后统计移栽成活率。
2.8 数据处理
实验数据用Excel软件整理。采用SPSS 20.0软件进行数据分析。使用Photoshop软件作图。
3 结果与讨论
3.1 外植体处理与消毒
取7 cm × 11 cm银扇草真叶, 用75%乙醇和0.1%氯化汞溶液消毒, 可见叶片的主脉明显, 侧脉支脉多, 呈网状, 表面覆有白色绒毛。将消毒后的叶片切成1 cm × 1 cm的小块, 接种于愈伤组织诱导培养基中。培养30天后, 结果显示随着消毒时间的延长, 污染率逐渐降低; 但消毒时间过长会对外植体造成伤害, 使其存活率降低。用0.1%氯化汞溶液消毒4分钟, 存活率为98.88%, 但污染率高达47.33%; 消毒6分钟, 污染率为13.10%, 存活率达86.70%; 消毒8分钟, 污染率为0, 但存活率仅为3.01% (表1)。综合考虑外植体的污染率和存活率, 我们认为75%乙醇消毒45秒配合0.1%氯化汞溶液消毒6分钟为最佳处理。
表1 氯化汞消毒时间对外植体消毒效果的影响
Table 1
| Number | 75% ethanol (s) | 0.1% HgCl2 (min) | Number of explants | Contamination rate (%) | Survival rate (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 45 | 8 | 69 | 0.90±0.79 c | 3.01±0.44 c |
| 2 | 45 | 6 | 96 | 13.10±0.79 b | 86.70±1.29 b |
| 3 | 45 | 4 | 75 | 47.33±1.15 a | 98.88±0.96 a |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different treatments (P<0.05).
3.2 愈伤组织诱导
3.2.1 6-BA和NAA组合对叶片外植体愈伤组织诱导的影响
将切割成1 cm × 1 cm的叶片外植体接种于含不同浓度6-BA和NAA组合的愈伤组织诱导培养基(表2), 接种时叶片外植体背面朝下, 同时轻轻按压形态学下端, 使其与培养基充分接触。培养30天, 叶片外植体的支脉和侧脉处产生松散的白色愈伤组织, 生长较缓慢; 37天后, 愈伤组织颜色由白色变为浅绿色, 质地由松散变紧密。结果表明, 不同浓度6-BA和NAA组合对愈伤组织诱导率有明显影响。当培养基中NAA浓度为1.0 mg∙L-1时, 随着6-BA浓度的升高愈伤组织诱导率从40.89%升至75.60%, 之后又降至52.00%。当培养基中NAA浓度为2.0 mg∙L-1时, 随着6-BA浓度的升高愈伤组织诱导率从32.74%升至78.04%后又降至35.52%。当6-BA浓度为1.0 mg∙L-1、NAA浓度为2.0 mg∙L-1时, 诱导率达到最高值, 为78.04% (表2)。
表2 6-BA和NAA组合对银扇草叶片外植体愈伤组织诱导的影响
Table 2
| Number | 6-BA (mg∙L-1) | NAA (mg∙L-1) | Number of explants | Callus induction rate (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.5 | 0 | 90 | 0.67±0.67 g |
| 2 | 1.0 | 0 | 90 | 1.22±1.17 g |
| 3 | 2.0 | 0 | 90 | 2.22±0.51 g |
| 4 | 0.5 | 1.0 | 90 | 40.89±2.14 d |
| 5 | 1.0 | 1.0 | 90 | 75.60±1.06 b |
| 6 | 2.0 | 1.0 | 90 | 52.00±0.78 c |
| 7 | 0.5 | 2.0 | 90 | 32.74±0.56 f |
| 8 | 1.0 | 2.0 | 90 | 78.04±1.20 a |
| 9 | 2.0 | 2.0 | 90 | 35.52±0.83 e |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant diffe-rences (P<0.05).
3.2.2 6-BA和2,4-D组合对叶片外植体愈伤组织诱导的影响
将叶片外植体接种于含不同浓度6-BA和2,4-D组合的愈伤组织诱导培养基(表3)。10天后, 银扇草叶片外植体稍微卷曲, 叶脉处开始出现愈伤组织, 每个叶片外植体上可诱导产生多个愈伤组织(图1A, B); 20天后, 支脉处的愈伤组织开始膨大, 接触培养基, 形成紧密的绿色愈伤组织, 其中部分出现轻微的褐化。结果表明, 以MS为基本培养基, 添加不同浓度6-BA和2,4-D组合均能诱导银扇草叶片外植体产生愈伤组织。当2,4-D浓度固定不变时, 随着6-BA浓度的升高愈伤组织诱导率下降; 当6-BA浓度低于2,4-D时, 愈伤组织诱导率较高, 均达80%以上, 在添加0.5 mg∙L-1 6-BA和2.0 mg∙L-1 2,4-D的培养基中愈伤组织诱导率最高, 达93.37%, 且生长状况较好。
表3 6-BA和2,4-D组合对银扇草叶片外植体愈伤组织诱导的影响
Table 3
| Number | 6-BA (mg∙L-1) | 2,4-D (mg∙L-1) | Number of explants | Callus induction rate (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.5 | 0 | 90 | 1.22±0.51 g |
| 2 | 1.0 | 0 | 90 | 2.26±0.51 fg |
| 3 | 2.0 | 0 | 90 | 3.00±0.62 f |
| 4 | 0.5 | 1.0 | 90 | 82.48±1.08 b |
| 5 | 1.0 | 1.0 | 90 | 69.08±0.63 c |
| 6 | 2.0 | 1.0 | 90 | 25.19±1.19 e |
| 7 | 0.5 | 2.0 | 90 | 93.37±1.07 a |
| 8 | 1.0 | 2.0 | 90 | 81.26±1.14 b |
| 9 | 2.0 | 2.0 | 90 | 31.63±0.56 d |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant diffe-rences (P<0.05).
图1
图1
银扇草再生体系的建立
(A) 刚接种的外植体; (B) 愈伤组织诱导; (C) 不定芽分化; (D) 不定芽; (E) 不定芽增殖; (F) 组培苗; (G) 移栽。Bars=1 cm
Figure 1
Establishment of regeneration system for Lunaria annua
(A) Freshly inoculated explants; (B) Induction of callus; (C) Differentiation of adventitious buds; (D) Adventitious buds; (E) Adventitious buds proliferation; (F) Seedlings from tissue culture; (G) Transplanting. Bars=1 cm
相比6-BA和NAA组合, 6-BA和2,4-D组合诱导银扇草真叶产生愈伤组织的速度更快、质地更紧密, 更适合银扇草愈伤组织诱导。综上, 银扇草愈伤组织诱导的最佳培养基为MS+0.5 mg∙L-1 6-BA+2.0 mg∙L-1 2,4-D, 愈伤组织诱导率达93.37% (表3)。
3.3 不定芽的诱导和增殖
将诱导产生愈伤组织的叶片外植体接种到分化培养基中。5天后, 愈伤组织接触培养基的部分变得更紧密, 颜色由绿转深绿, 且部分出现黑褐色, 此时愈伤组织上开始分化出芽点, 长出小的不定芽; 15天后, 分化的芽点长大, 形成幼嫩的不定芽(图1C, D)。结果表明, 不同浓度6-BA和2,4-D组合对银扇草不定芽诱导率有明显影响(表4)。在2,4-D浓度固定不变时, 随着6-BA浓度的升高出芽率先升高后降低, 在6-BA浓度为0.5 mg∙L-1时达到最高值, 为84.08%, 此时分化出的不定芽嫩绿且健壮。因此, 银扇草不定芽诱导的最佳培养基为MS+0.5 mg∙L-1 6-BA+2.0 mg∙L-1 2,4-D, 诱导率达84.08%。
表4 不同植物生长调节剂组合对银扇草愈伤组织不定芽诱导的影响
Table 4
| Number | 6-BA (mg∙L-1) | 2,4-D (mg∙L-1) | Number of explants | Adventitious bud induction rate (%) | Proliferation coefficient |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.25 | 2.0 | 40 | 34.08±1.42 d | 1.83±0.15 d |
| 2 | 0.5 | 2.0 | 40 | 84.08±1.38 a | 3.63±0.35 a |
| 3 | 0.75 | 2.0 | 40 | 65.91±2.04 b | 2.93±0.15 b |
| 4 | 1.0 | 2.0 | 40 | 43.41±0.88 c | 2.30±0.26 c |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).
不定芽生长7天后, 将其连带叶片一起转移至组培瓶中进行增殖培养, 增殖培养基为MS+0.5 mg∙L-1 6-BA+2.0 mg∙L-1 2,4-D。培养15天, 愈伤组织上开始分化出新的不定芽, 部分愈伤组织分化出2个或多个不定芽, 增殖系数达3.63, 此时不定芽呈鲜绿色且整体高度最高(图1E)。
3.4 不定根的诱导
表5 不同培养基配方对银扇草不定根诱导的影响
Table 5
| Number | Medium formulation | Number of explants | Rooting rate (%) | Average root length (cm) | Average root number |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | MS+0.1 mg∙L-1 NAA | 15 | 91.63±1.67 a | 8.14±0.26 a | 8.67±1.54 a |
| 2 | MS+0.5 mg∙L-1 NAA+0.5 mg∙L-1 IBA | 15 | 81.78±1.56 b | 5.73±0.71 b | 6.33±0.88 b |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).
此外, 我们还选取部分长势一致的不定芽在生根培养基中预培养后移入土壤中生根。结果显示, 在生根培养基中预培养后的银扇草用0.1 mg∙mL-1 IAA处理可直接在土壤中生根, 且在生根培养基中预培养的时间对生根率有一定影响, 即预培养时间越长生根率越高, 预培养10天生根率达95.83% (表6)。
表6 预培养时间对IAA处理后银扇草不定芽生根的影响
Table 6
| Number | Pre-incubation time (d) | Number of explants | Rooting rate (%) |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 8 | 0 |
| 2 | 5 | 8 | 20.83±7.22 b |
| 3 | 10 | 8 | 95.83±7.22 a |
数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant diffe- rences (P<0.05).
3.5 2种不同生根方式下幼苗的生长情况
表7 银扇草再生植株炼苗与移栽
Table 7
| Rooting method | Number of explants | Survival rate (%) | Growth situation |
|---|---|---|---|
| Medium induced rooting | 25 | 93.33±0.58 a | ++ |
| Rooting in soil after pre-incubation | 25 | 98.67±0.58 a | + |
+: 长势一般; ++: 长势好。数值为3次重复的平均值±标准误; 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
+: General; ++: Good. The values are means±SE from 3 replicates; different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05).
3.6 讨论
外植体消毒是植物组织培养的基础环节。银扇草叶片密被表皮毛, 外植体难以彻底消毒, 而过高强度的消毒杀菌也会使外植体受到伤害甚至死亡(杜雪玲等, 2005; 牟亚萍, 2022)。韩素菊和张定珍(2022)研究表明, 班纳利音符矾根(Heuchera micrantha)的最适消毒方法是用75%乙醇消毒45秒后再用2%次氯酸钠消毒7分钟, 叶片外植体的成活率可达80.7%; 当次氯酸钠消毒时间为9分钟时, 叶片外植体的存活率降至75.5%。不同材料达到最佳状态的消毒方法不同, 同一材料不同时期达到最佳状态的消毒方法也不同。刘莹(2022)研究发现, 娇媚三变玫瑰(Rosa rugosa cv. ‘Jiaomei Sanbian’)在春季生长期和冬季休眠期其茎段最佳灭菌处理均用75%乙醇处理30秒后再用0.1% HgCl2处理20分钟; 而在夏季生长期为75%乙醇处理30秒加0.1% HgCl2处理15分钟。本研究中, 银扇草外植体的最佳消毒方式为75%乙醇消毒45秒配合0.1%升汞溶液消毒6分钟, 在此条件下银扇草外植体的污染率为13.10%, 存活率达86.70%。
愈伤组织是一类具有再生潜能的细胞, 其本质是在生长素诱导下由成体细胞转分化产生类根原基细胞(Sugimoto et al., 2010; Liu et al., 2018)。再生潜能细胞主要是形成层和维管薄壁细胞, 可通过产生伤口、添加激素及微生物诱发等方式改变细胞内关键基因的表达, 进而改变细胞命运(Guo et al., 2018)。在水稻(Oryza sativa)地上部组织中, 只有叶片的基部和茎节能够形成愈伤组织, 由于禾本科植物的叶片未保留再生潜能细胞, 水稻的维管束外鞘分化成为通气组织(Wan et al., 2023), 因而只能利用水稻叶片的基部或根诱导愈伤组织。本研究发现银扇草真叶产生愈伤组织的部位集中在叶脉处, 其原因为银扇草叶脉处的维管束周围有较多的再生潜能细胞, 这些再生潜能细胞在生长素的诱导下命运发生改变, 形成愈伤组织, 叶脉越大产生的愈伤组织越大, 质地越紧密。
在植物组织培养过程中, 常通过添加外源植物生长调节剂使之与植物内源生长素和细胞分裂素达到新的平衡(肖燕等, 2020)。添加植物生长调节剂对植物组织培养的各环节均有重要作用(Skoog and Miller, 1957)。不同外植体在不同培养阶段所需的激素种类和浓度不同(高亦珂等, 2001; 逯锦春等, 2022)。方平平等(2022)研究发现4个品种的黄麻(Corchorus capsularis)愈伤组织诱导培养基均不相同。本研究以银扇草真叶为外植体, 发现银扇草愈伤组织诱导过程中生长素的作用非常重要, 在不添加生长素的培养基中, 银扇草外植体的出愈率均低于3%; 与NAA相比, 2,4-D更适合银扇草愈伤组织的诱导。在0.5 mg∙L-1 6-BA+2.0 mg∙L-1 2,4-D组合下银扇草叶片外植体的出愈率最高, 为93.37%, 其中紧密的绿色愈伤组织比松散的白色愈伤组织生长更快, 有利于后续不定芽发生。愈伤组织分化也与激素密切相关。廖敏凌等(2023)以平潭野菊(Chrysanthemum indicum)混合瓣型株系叶盘为外植体, 发现NAA浓度为2.0 mg∙L-1时较适宜叶盘愈伤组织的分化。Lippmann和Lippmann (1984)以大豆(Glycine max)幼胚子叶为外植体, 添加生长素类似物2,4-D可使叶片外植体形成分生组织, 说明一定浓度的生长素及类似物有利于诱导愈伤组织的分化。李颜方等(2020)研究表明, 晋谷21、长农35和长生06三个品种谷子(Setaria italica)的愈伤组织在添加2,4-D的培养基中均能分化出不定芽, 其中晋谷21的分化率最高, 达54.23%。Goldstein和Kronstad (1986)以春大麦(Hordeum vulgare)开花8天后的幼胚为外植体, 其在添加2,4-D的B5培养基中具有良好的愈伤组织生长和不定芽萌发能力, 其中紧密且呈淡黄色的愈伤组织产生大量的绿色芽原基和新芽。本研究经过多次重复实验, 发现0.5 mg∙L-1 6-BA+2.0 mg∙L-1 2,4-D组合能诱导银扇草愈伤组织产生不定芽, 说明生长素类似物2,4-D对部分植物愈伤组织分化不定芽具有促进作用, 这可能是植物内源激素与外源植物生长调节剂共同作用的结果。后续我们将继续关注高浓度细胞分裂素和低浓度生长素组合对银扇草不定芽的诱导效果。
外植体生根是决定再生体系成功的关键步骤, 通常在培养基中添加不同浓度的生长素诱导生根。外植体生根诱导所需的植物生长调节剂种类及浓度不同。严欣等(2022)研究发现1.6 mg∙L-1 IBA能促进海州常山(Clerodendrum trichotomum)试管苗生根。在0.8 mg∙L-1 6-BA+0.2 mg∙L-1 NAA处理下, 文心兰(Oncidium hybridum)生根效果最佳, 生根率达100% (李雪青等, 2020)。本研究表明, 银扇草最佳生根培养基为MS+0.1 mg∙L-1 NAA, 预培养后浸泡在0.1 mg∙mL-1 IAA溶液中, 再移栽到土壤中生根也是一种适宜的方法。
作者贡献声明
曾浩: 完成实验并撰写论文; 李佩芳: 分析数据并参与实验; 郭至辉: 分析数据; 刘春林: 指导实验设计和数据分析; 阮颖: 构思并设计实验, 指导论文写作。
参考文献
谷子离体再生体系不够稳定、转化效率低，已成为谷子功能基因研究和品种改良的瓶颈。为了建立谷子成熟胚稳定的离体再生体系，以当地高产优质的6个谷子品种成熟胚为外植体，以不同2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid，2,4-D）浓度及对胚性愈伤的不同干燥处理时间为变量，通过单因素实验和正交实验考察各因素对谷子愈伤组织分化及成苗的影响。结果表明，晋谷21在2,4-D浓度为9 μmol·L-1、4 h干燥处理的条件下所建立的再生体系最好，分化率为64.35%，成苗率为29.06%。研究通过探索谷子组织培养的最适条件，为谷子高效稳定遗传转化体系的建立和利用基因工程手段进行品质改良提供了依据。
菊科植物因其丰富的舌状花变异类型而具有很高的观赏价值。野菊(Chrysanthemum indicum)作为栽培菊花(C. × morifolium)的近缘野生种之一, 其自然群体中常具有典型的平瓣、匙瓣及管瓣的舌状花变异类型, 是研究菊科植物瓣型变异的优异材料, 而目前缺乏对其再生体系的研究。在福建平潭岛分布的野菊中发现大量舌状花形态变异植株, 该研究以其混合瓣型株系茎间薄层和叶盘为外植体建立再生体系。结果表明, 以茎间薄层为外植体, 诱导愈伤组织和不定芽分化的最优培养基为MS+1.0 mg∙L<sup>-1</sup> 6-BA+0.5 mg∙L<sup>-1</sup> NAA, 接种14天愈伤组织诱导率可达100%。不定芽平均分化时间为25天, 接种40天不定芽分化率可达82%。最佳生根培养基为1/2MS+0.5 mg∙L<sup>-1</sup> NAA, 10天生根。移栽植株全部成活, 植株生长状态良好且均保留了混合瓣型的形态特征。该研究初步建立了平潭野菊混合瓣型株系茎间薄层的离体培养再生体系, 为进一步建立其遗传转化体系奠定了基础, 也为解析菊花瓣型变异机理提供了技术方法。
为建立野生大花银莲花(Anemone silvestris)组培再生体系, 分别以无菌苗上、下胚轴、叶片和叶柄为外植体, 探讨不同浓度植物生长调节剂对不同外植体的愈伤组织诱导、不定芽分化、增殖与生根的影响。结果表明, 4种外植体均可诱导出不定芽, 其中上胚轴诱导效果最佳, 其在1/2MS+2.0 mg∙L<sup>-1 </sup>6-BA+0.1 mg∙L<sup>-1 </sup>NAA培养基中诱导率最高, 为86.67%; 最适增殖培养基为1/2MS+1.0 mg∙L<sup>-1 </sup>6-BA+0.05 mg∙L<sup>-1 </sup>NAA, 增殖系数为3.67; 最佳生根培养基为1/2MS+0.3 mg∙L<sup>-1 </sup>IBA, 生根率为100%; 在草炭:蛭石=2:1 (v/v)的栽培基质中, 组培苗的移栽成活率最高, 为98.33%。该研究有效解决了野生大花银莲花在园林及药用生产上的种质资源紧缺难题, 为工厂化育苗提供了技术支撑。
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 <sup>-1</sup>, 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 <sup>-1</sup>, 分化率可达57.1%; 生根阶段NAA的最适浓度为0.25 mg·L <sup>-1</sup>, 移栽后成活率为100%。
Callus formation in tissue culture follows the rooting pathway, and newly formed callus seems to be a group of root primordium-like cells. However, it is not clear whether there are multiple mechanisms of callus initiation in different species and in different organs. Here we show that the OsIAA11-mediated pathway is specifically and strictly required for callus initiation in the lateral root (LR) formation region of the primary root (PR) but not for callus initiation at the root tip or the stem base in rice. OsIAA11 and its Arabidopsis homolog AtIAA14 are key players in lateral rooting. However, the AtIAA14-mediated pathway is not strictly required for callus initiation in the LR formation region in Arabidopsis. LRs can be initiated through either the AtIAA14-mediated or AtWOX11-mediated pathway in the Arabidopsis PR, therefore providing optional pathways for callus initiation. In contrast, OsIAA11 is strictly required for lateral rooting in the rice PR, meaning that the OsIAA11 pathway is the only choice for callus initiation. Our study suggests that multiple pathways may converge to WOX5 activation during callus formation in different organs and different species.� The Author(s) 2018. Published by Oxford University Press on behalf of Japanese Society of Plant Physiologists. All rights reserved. For permissions, please email: journals.permissions@oup.com.
Unlike most animal cells, plant cells can easily regenerate new tissues from a wide variety of organs when properly cultured. The common elements that provide varied plant cells with their remarkable regeneration ability are still largely unknown. Here we describe the initial process of Arabidopsis in vitro regeneration, where a pluripotent cell mass termed callus is induced. We demonstrate that callus resembles the tip of a root meristem, even if it is derived from aerial organs such as petals, which clearly shows that callus formation is not a simple reprogramming process backward to an undifferentiated state as widely believed. Furthermore, callus formation in roots, cotyledons, and petals is blocked in mutant plants incapable of lateral root initiation. It thus appears that the ectopic activation of a lateral root development program is a common mechanism in callus formation from multiple organs.Copyright 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.
