橡胶树易碎胚性愈伤组织诱导、长期继代培养及其植株再生研究

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橡胶树易碎胚性愈伤组织的成功诱导能为建立橡胶树细胞悬浮培养和橡胶树原生质体培养提供大量的良好材料。经体细胞胚胎发生途径可以将老态的品种重新幼态化,获得幼态自根无性系,再生植株作为砧木使用,则可获得均一的砧木无性系。橡胶树组织培养高效植株再生体系的建立对建立高效的遗传转化体系、生产大规模的自根幼态无性系和砧木无性系具有重要意义。本实验系统研究橡胶树组织培养体系,诱导了橡胶树胚性愈伤组织,建立了胚性细胞悬浮体系及其再生体系,在此基础上进行了易碎胚性愈伤组织的超低温保存及其植株再生研究。此外,对易碎胚性愈伤组织诱导体细胞胚阶段进行石蜡切片,分析细胞形态结构和变化特点。为今后橡胶树细胞工程研究和遗传转化研究打下基础,为创造新的优良种质资源提供新的途径和条件。主要结果如下:易碎胚性愈伤组织诱导:将单核靠边期的橡胶树热研8-79品种花药接种到花药愈伤诱导培养基(M1)[改良的MS培养基并添加2.0mg/L2,4-D、1.0 mg/L NAA、1.0mg/LKT、0.1g/L肌醇、70g/L蔗糖、5%(v/v) CW、2.0 g/L phytagel]上培养50 d,取颜色鲜黄、状态良好的初生愈伤组织接种到新鲜的M1上,10 d继代一次,多次继代后可形成花药易碎胚性愈伤组织。将橡胶树热研88-13品种幼果(开花后45-75天)内珠被接种到内珠被愈伤诱导培养基(M2)[改良的MS培养基并添加1.0mg/L2,4-D、1.0mg/LBAP、0.1 g/L肌醇、70g/L蔗糖、5%(v/v) CW、2.0 g/L phytagel]上培养50 d,取颜色鲜黄、状态良好的初生愈伤组织接种到新鲜的M2上,10 d继代一次,多次选择继代后可形成内珠被易碎胚性愈伤组织。胚性细胞悬浮系的建立:取2 g橡胶树热研8-79品种花药易碎胚性愈伤组织接种到含20 mL悬浮培养基(M3)[改良的MS培养基并添加1.0mg/L2,4-D、1.0 mg/L NAA、0.5 mg/L BAP、0.1 g/L肌醇、50 g/L蔗糖和5%(v/v) CW]的100 mL三角瓶中,5-7 d继代一次,每次选新形成的细胞、小细胞团转接到新培养液中,直到形成稳定的悬浮系。胚性细胞悬浮系的优化:通过对接种量、转速、蔗糖浓度、装液量和激素的研究得出了橡胶树热研8-79品种花药胚性细胞悬浮系的适宜生长条件为,接种量25g/L细胞FW,转速100rpm,蔗糖浓度为50g/L,装液量为40M1/150mL的三角瓶,优化的悬浮培养基为(M4)[改良的MS培养基添加1.0 mg/L 2,4-D、0.5 mg/L NAA、1.5 mg/L KT、0.1 g/L肌醇和.5%(v/v)CW]。胚性细胞悬浮系诱导易碎胚性愈伤组织:将橡胶树热研8-79品种花药悬浮细胞接种到易碎胚性愈伤组织诱导培养基(M5)[改良的MS培养基并添加1.5 mg/L 2,4-D、1.0 mg/L NAA、0.5 mg/L BAP、0.1 g/L肌醇、50 g/L蔗糖和5%(v/v) CW、2.0 g/L phytagel]上可诱导出易碎胚性愈伤组织,诱导率为100%。胚性细胞悬浮系与易碎胚性愈伤组织的保持:采用固体-液体轮回保持法,不但可以对橡胶树热研8-79品种花药易碎胚性细胞悬浮系和胚性愈伤组织系进行长期继代培养,而且可以改善橡胶树热研8-79品种花药易碎胚性细胞悬浮系和胚性愈伤组织的质量。我们用这种方法对橡胶树热研8-79品种花药胚性细胞悬浮系和易碎胚性愈伤组织长期继代2年,其生长状态良好,胚性也能保持良好。体细胞胚的诱导和成熟:将橡胶树热研8-79品种花药易碎胚性愈伤组织转接到优化的体细胞胚诱导培养基(M6)[改良的MS培养基添加3.0 mg/L KT、0.01 mg/L NAA、0.97 mg/L BAP、0.1 mg/L GA、0.1 g/L肌醇、5%(v/v) CW和2.0g/L phytagel],可诱导较高频率的体细胞胚发生,继代1-2次,体细胞胚即可成熟。体细胞胚的萌发和植株再生:将橡胶树热研8-79品种花药的成熟体细胞胚转接到植株再生培养基(M7)[改良的MS培养基添加KT 0.5mg/L、IAA 0.2mg/L、GA30.5mg/L、50 g/L蔗糖、5%(v/v)CW、2.0 g/L phytagel],可诱导较高频率的植株再生,植株再生率达46.8%。易碎胚性愈伤组织的超低温保存:适宜的保存程序为:把继代培养15d、颜色鲜黄、生长状态良好的橡胶树热研88-13品种内珠被易碎胚性愈伤组织转接到预培养基(M8)[改良的MS培养基并添加1.5mg/L2,4-D、1.0 mg/L NAA、0.5 mg/L BAP、0.1 g/L肌醇、5%(v/v)CW、90 g/L蔗糖,5%(v/v) DMSO、2.0 g/L phytagel]4℃预培养3d→60%PVS2室温处理30 min→PVS2 0℃冰浴温度处理40 min→迅速投入液氮→40℃解冻2-3 min→含90g/L蔗糖的M5(不加phytagel)洗涤3次→TTC检测和接种到M5上恢复生长。橡胶树热研88-13品种内珠被易碎胚性愈伤组织恢复生长后胚性不丧失,仍可诱导体细胞胚的发生,目前正在诱导植株再生。橡胶树组织石蜡切片分析:通过石蜡组织切片,我们可以观察到橡胶树易碎胚性愈伤组织、非胚性愈伤组织以及橡胶树易碎胚性愈伤组织诱导体细胞胚的主要发育过程,包括球形胚、心形胚、鱼雷形胚、子叶形胚等阶段。
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