一粒小麦成熟胚的组织培养方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210161576.7

申请日:

20120523

公开号:

CN102668982B

公开日:

20130626

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A01H4/00

主分类号:

A01H4/00

申请人:

四川农业大学

发明人:

郑有良,江千涛,魏育明,马建,刘亚西,王际睿

地址:

611130 四川省成都市温江区惠民路211号

优先权:

CN201210135862A,CN201210161576A

专利代理机构:

北京路浩知识产权代理有限公司

代理人:

王朋飞;王加岭

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内容摘要

本发明提供一粒小麦成熟胚的组织培养方法,包括种子消毒、剥离种胚、愈伤组织诱导培养、分化培养及生根培养的步骤,其中愈伤组织诱导培养和分化培养步骤中使用的培养基分别为I和II。采用本发明方法,可显著促进一粒小麦成熟胚愈伤组织的形成和体细胞胚胎的发生,并使出愈率和分化率得到了显著改善,进一步提高植株再生率。

权利要求书

1.一粒小麦成熟胚的组织培养方法,包括种子消毒、剥离种胚、愈伤组织诱导培养、分化培养及生根培养的步骤,其特征在于,所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基I为:在基础培养基中添加2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和/或6-糖氨基嘌呤(KT)后制成的pH值为5.8-6.0的培养基;所述分化培养步骤中使用的培养基II为:基础培养基+NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L,pH值5.8-6.0;所述基础培养基的配方为:NHNO             1600-1670 mg/LKNO              1800-2000 mg/LMgSO·7HO      370-380 mg/LKHPO          160-180 mg/LCaCl·2HO      420-440 mg/LKI                   0.8-0.9 mg/LHBO5-7 mg/LMnSO·4HO     20-23 mg/LZnSO·7HO     8-9mg/LNaMoO·2HO   0.2-0.25 mg/LCuSO·5HO     0.02-0.025 mg/LCoCl·6HO      0.02-0.025 mg/LFeSO·7HO      27-28 mg/LNa-EDTA·2HO  37-38 mg/L肌醇                   100-105 mg/L甘氨酸               1-2 mg/L盐酸硫胺素         0.05-0.1 mg/L盐酸吡哆醇         0.4-0.5 mg/L烟酸                   0.4-0.5 mg/L脯氨酸               500-550 mg/L谷氨酰胺             500-550 mg/L天冬酰胺             150-200 mg/L水解酪蛋白         250-300 mg/L蔗糖                   55-60 g/L植物凝胶            2.4-2.5g/L以水配制;所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基I中2,4-D与KT的添加比例为:2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 1-2mg/L +KT 0-0.05mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 5-6mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 1-2mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 5-6mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、2,4-D 1-2mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0.5-0.6mg/L或2,4-D 5-6mg/L+KT 0.5-0.6mg/L。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,种子消毒的方法为:将一粒小麦成熟种子于水中浸泡16-18小时后,置于75-80%的酒精中处理0.5-1.5分钟,然后浸泡于0.1-0.15%的升汞中13-15分钟,最后用无菌水冲洗3-5次。 3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,愈伤组织诱导培养的方法为:将剥离得到的成熟胚,盾片朝上接种于培养基I上,置于24-25°C暗培养,得到成熟胚愈伤组织。 4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,分化培养的方法为:将成熟胚愈伤组织转移至培养基II中,置于25°C,光照16小时/天,光照强度为2000-3000 lux,培养至出苗。 5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,生根培养的方法为:将经过分化培养后长出的苗转移至生根培养基中进行培养,待长至苗高达6-9cm时,炼苗3-5天,最后将植株移入大田中或进行温室培养;其中,所述生根培养基的配方为:NHNO800-835 mg/LKNO900-1000 mg/LMgSO·7HO     185-190 mg/LKHPO80-90 mg/LCaCl·2HO       210-220 mg/LKI                    0.8-0.9 mg/LHBO5-6 mg/LMnSO·4HO      20-23 mg/LZnSO·7HO       8-9 mg/LNaMoO·2HO   0.2-0.25 mg/LCuSO·5HO       0.02-0.025 mg/LCoCl·6HO        0.02-0.025 mg/LFeSO·7HO        27-28 mg/LNa-EDTA·2HO  37-38 mg/L肌醇                       100-105 mg/L甘氨酸                1-2 mg/L盐酸硫胺素          0.05-0.1 mg/L盐酸吡哆醇          0.4-0.5 mg/L烟酸                   0.4-0.5 mg/L蔗糖                   25-30 mg/L吲哚丁酸             0.5-1 mg/Lα-萘乙酸            0.5-1 mg/L多效唑                0.5-1 mg/L植物凝胶             2.4-2.5 g/L                        以水配制。

说明书

技术领域

本发明涉及植物组织培养技术领域,具体地说,涉及一粒小麦成 熟胚的组织培养方法。

背景技术

一粒小麦(einkorn)是小麦属的二倍体种(2n=2x=14,AA),是小 麦的重要基础物种。一粒小麦具有耐寒、耐旱特性,适宜在山区栽培, 对土壤要求不高,并发现其具有抗锈病的抗源。小麦为六倍体植物, 具有基因组庞大、重复序列多、基因克隆困难等特点。二倍体一粒小 麦较普通六倍体小麦基因组小,是进行插入诱变以分离、克隆小麦基 因的良好材料。因此,建立高效稳定的一粒小麦成熟胚组织培养再生 体系不仅能为二倍体小麦遗传转化提供参考,还能为小麦分子育种研 究奠定基础。

植物组织培养,特别是胚性细胞系的建立,作为植物遗传转化操 作的主要基础,一直受到广泛关注。到目前为止,麦类组织培养成功 的外植体包括幼胚、幼穗、花药、成熟胚、幼叶、子叶中层、种子、 悬浮细胞、子房、茎尖、根尖分生组织和原生质体等。研究其愈伤组 织分化情况,其中,幼胚被认为是最理想的外植体材料,愈伤组织诱 导率和植株再生率都比较高,获得转基因小麦植株的报道基本以幼胚 为受体。而幼胚取材受时间、空间和季节的限制,合适的取材时期难 以把握,所取材料生理状态、发育阶段的一致性也不能很好保障,在 一定程度上制约了遗传转化的有效开展与应用。成熟胚取材方便,不 受季节、植株发育阶段等因素限制,能保证不同个体间生理状态的一 致性,是开展遗传转化最为方便实用的受体。目前,鲜有关于麦类二 倍体物种组织培养体系建立的报道,且一粒小麦成熟胚组织培养再生 体系的建立尚处于起步阶段。因此,亟待建立一种高效稳定的一粒小 麦成熟胚组织培养再生体系,为研究其遗传转化提供基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的一粒小麦成熟胚的组织培养方 法。

为了实现本发明目的,本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方 法,其包括种子消毒、剥离种胚、愈伤组织诱导培养、分化培养及生 根培养的步骤。

其中,所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基I为:在基础 培养基中添加2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和/或6-糖氨基嘌呤(KT) 后制成的pH值为5.8-6.0的培养基;所述分化培养步骤中使用的培养基 II为:在基础培养基中添加α-萘乙酸(NAA)、6-(4羟基-3-甲基-2- 反丁烯基)氨基嘌呤(ZT)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)、6-糖氨基嘌呤(KT) 或2-羟乙基-三甲基氢氧化胆碱(CC)中的一种或多种后制成的pH值 为5.8-6.0的培养基。

所述基础培养液配方为(以水配制):

所述基础培养液配方优选为(以水配制):

前述方法中,所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基I中2, 4-D与KT的添加比例为:2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 1-2mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 5-6mg/L+KT 0-0.05mg/L、2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 1-2mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 5-6mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、2,4-D 0.5-1mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、2, 4-D 1-2mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、2,4-D 3-4mg/L+KT 0.5-0.6mg/L或2, 4-D 5-6mg/L+KT 0.5-0.6mg/L等。

前述方法中,所述分化培养步骤中使用的培养基II中NAA、ZT、 6-BA、KT与CC的添加比例为:KT 0.5-1.0mg/L、KT 1.0-2.0mg/L、 KT 2.0-3.0mg/L、NAA 0.5-1.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L、NAA 0.5-1.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L、NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L、 NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L、NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L或 NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L+CC 1.0-2.0mg/L等。

优选地,所述培养基I为基础培养基+2,4-D 1-2mg/L+KT 0-0.05mg/L。所述培养基II为基础培养液+NAA 0.5-1.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L。

前述方法中,种子消毒的方法为:将一粒小麦成熟种子于水中浸 泡16-18小时后,置于75-80%的酒精中处理0.5-1.5分钟,然后浸泡于 0.1-0.15%的升汞中13-15分钟,最后用无菌水冲洗3-5次。

前述方法中,愈伤组织诱导培养的方法为:将剥离得到的成熟胚, 盾片朝上接种于培养基I上,置于24-25°C暗培养,得到成熟胚愈伤组 织。

前述方法中,分化培养的方法为:将成熟胚愈伤组织转移至培养 基II中,置于25°C,光照16小时/天,光照强度为2000-3000lux,培养 至出苗。

前述方法中,生根培养的方法为:将经过分化培养后长出的苗转 移至生根培养基中进行培养,待长至苗高达6-9cm(如苗高8cm,根系发 育良好)时,进行炼苗(炼苗期间注意保湿,温度不能大于30℃),3-5 天后将植株移入大田中或进行温室培养。

其中,所述生根培养基的配方为(以水配制):

本发明的优点在于:本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方法, 可显著促进一粒小麦成熟胚愈伤组织的形成和体细胞胚胎的发生,并 使岀愈率和分化率得到了显著改善,进一步提高植株再生率。

附图说明

图1为一粒小麦AS 260成熟胚的愈伤诱导情况;其中,A和B分别 于2011年和2010年采集的利用本发明方法的成熟胚愈伤诱导情况,C 为2011年采集的利用常规方法的成熟胚愈伤诱导情况。

图2为一粒小麦AS 262成熟胚的愈伤诱导情况;其中,A和B分别 于2011年和2010年采集的利用本发明方法的成熟胚愈伤诱导情况,C 为2011年采集的利用常规方法的成熟胚愈伤诱导情况。

图3为一粒小麦AS 260成熟胚的分化情况;其中,A和B分别于 2011年和2010年采集的利用本发明方法的成熟胚分化情况,C为2011 年采集的利用常规方法的成熟胚分化情况。

图4为一粒小麦AS 262成熟胚的分化情况;其中,A和B分别于 2011年和2010年采集的利用本发明方法的成熟胚分化情况,C为2011 年采集的利用常规方法的成熟胚分化情况。

图5为本发明的一粒小麦成熟胚组织培养再生方法的工艺流程 图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。若未 特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规 手段,所用原料均为市售商品。

实施例1 一粒小麦成熟胚的组织培养再生方法

1.1 诱导培养基(I)和分化培养基(II)的配制

基础培养液,其配方为(以蒸馏水配制):

愈伤组织诱导培养基I的配方为:基础培养液+2,4-D 2mg/L,pH 值5.8。

将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中,103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3℃,15分钟灭菌,冷却后即得愈伤组织诱导培养基I。

分化培养基II的配方为:基础培养液+NAA 0.5mg/L+ZT 1.0mg/L, pH值5.8。

将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中,103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3℃,15分钟灭菌,冷却后即得分化培养基II。

1.2 种子消毒处理

从5种一粒小麦基因型(AS 260、AS 262、AS 263、AS 265和AS 267,由四川农业大学小麦研究所提供)中,选取于2011年采集的籽 粒饱满的一粒小麦成熟种子,用蒸馏水在室温下浸泡16-18小时后, 用75%的酒精消毒1分钟,再用0.1%的升汞消毒15分钟,最后用无菌 水冲洗3-5次。

1.3 剥离种胚

用消毒后的解剖刀剥取胚。

1.4 愈伤组织诱导培养

将浸泡处理后的种子,用解剖刀剥取胚,盾片朝上接种于愈伤组 织诱导培养基I上,每皿接种40粒成熟胚,于25°C,黑暗培养2周,诱 导愈伤组织的形成。一粒小麦AS 260的愈伤生长情况如图1所示(A 和B分别于2011年和2010年采集);一粒小麦AS 262的愈伤生长情况如 图2所示(A和B分别于2011年和2010年采集)。

1.5 分化培养

将1.4中获得的成熟胚愈伤组织,转入分化培养基II中,光强 2000-3000lux,光照时间16小时/天,温度25℃,培养3周。一粒小麦 AS 260的绿苗分化情况如图3所示(A和B分别于2011年和2010年采 集);一粒小麦AS 262的绿苗分化情况如图4所示(A和B分别于2011 年和2010年采集)。

1.6 生根培养

将长出2-3片叶子的分化苗转移到生根培养基中培养,光强 2000-3000lux,光照时间16小时/天,温度25℃。待长至适宜大小(苗 高8cm,根系发育良好)后打开试管进行炼苗(期间注意保湿,温度不 能大于30℃),3-5d后移栽入花盆,然后视外界温度高低决定移入温室 或继续在人工气候箱24℃中生长。分别测定每个材料的成熟胚的再生 率(成熟胚出苗率=生根植株数/接种愈伤数)。其中,5种一粒小麦基 因型AS 260、AS 262、AS 263、AS 265和AS 267的再生率分别是: AS 260 39.5%、AS 262 44.3%、AS 263 44.1%、AS 265 39.7%、 AS 267 39.6%。

所述生根培养基的配方为(以蒸馏水配制):

将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中,103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3℃,15分钟灭菌,冷却后即得生根培养基。

图5为本发明的一粒小麦成熟胚组织培养再生方法的工艺流程 图。

实施例2 2009年~2011年分别收获的一粒小麦在利用本发明成熟胚 的组织培养再生方法后的比较

1.1 按照实施例1中方法对2009年、2010年和2011年分别收获的5 种基因型(AS 260、AS 262、AS 263、AS 265和AS 267)的一粒小麦 进行种子处理、诱导培养、分化培养及生根培养。

1.2 不同时间收获的种子成熟胚组织培养的情况比较结果如表1 所示:

表1 不同时间收获的种子成熟胚组织培养的情况比较

从表1及图1-图4可以看出,不同时间收获的5种不同基因型的 一粒小麦成熟胚接种在本发明的愈伤诱导培养基I上后,其胚性愈伤 出愈率和出苗率均无明显差异,但不同基因型间有轻微差异,其中以 AS 262和AS 263出愈率最高,达到了70%以上,使得二者的出苗率 也表现最好,达到44%以上。同时发现,利用本发明所获得的愈伤组 织,结构致密,颜色鲜亮,表面干爽,为进一步的分化奠定了基础。

实施例3 本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方法与常规组培方 法的对比

1.1 利用本发明方法进行节节麦成熟胚的组织培养再生

1.1.1 按照实施例1中方法对2011年收获的5种基因型(AS 260、 AS 262、AS 263、AS 265和AS 267)的一粒小麦进行种子处理、诱 导培养、分化培养及生根培养。

1.2 利用常规麦类成熟胚组织培养再生方法进行一粒小麦成熟胚 组织培养再生

1.2.1 种子消毒处理

同样选取上述2011年收获的5种基因型的一粒小麦成熟种子,用 蒸馏水在室温下浸泡16-18小时后,用75%的酒精消毒1分钟,再用 0.1%的升汞消毒15分钟,最后用无菌水冲洗3-5次。

1.2.2 剥离种胚

用消毒后的解剖刀剥取胚。

1.2.3 愈伤组织诱导培养

将浸泡处理后的种子,用解剖刀剥取胚,盾片朝上接种于愈伤组 织诱导培养基上,每皿接种40粒成熟胚,于25°C,黑暗培养2周,诱 导愈伤组织的形成。其中,诱导培养基的配方为:基础培养基+KT 1.0 mg/L+2,4-D 3mg/L,pH 6.0。一粒小麦AS 260的愈伤生长情况如图1C 所示;一粒小麦AS 262的愈伤生长情况如图2C所示。

1.2.4 分化培养

将1.2.3中获得的成熟胚愈伤组织,转入分化培养基中,光强 2000-3000lux,光照时间16小时/天,温度25℃,培养3周。分化培养 基的组成为:基础培养基+KT 1.0mg/L+6-BA 0.5mg/L+IAA(吲哚丁 酸)1.0mg/L,pH 6.0。一粒小麦AS 260的绿苗分化情况如图3C所示; 一粒小麦AS 262的绿苗分化情况如图4C所示。

1.2.5 生根培养

将长出2-3片叶子的分化苗转移到生根培养基(配方同实施1中 的生根培养基)中培养,光强2000-3000lux,光照时间16小时/天, 温度25℃。待长至适宜大小(苗高8cm,根系发育良好)后打开试管进 行炼苗(期间注意保湿,温度不能大于30℃),3-5d后移栽入花盆,然 后视外界温度高低决定移入温室或继续在人工气候箱24℃中生长。 分别测定每个材料的成熟胚的再生率(成熟胚再生率=再生植株数/ 接种愈伤数)。

1.2.6 两种方法对一粒小麦成熟胚组织进行培养的结果如表2所 示:

表2 两种方法对一粒小麦成熟胚组织进行培养的结果

由表2可以看出,5种不同基因型的一粒小麦成熟胚接种在不同 的愈伤诱导和分化培养基上,胚性愈伤出愈率和最终的再生率大部分 存在很大差异。应用本发明的方法,一粒小麦的成熟胚愈伤出愈率比 常规方法平均提高11.5%,进一步促使应用本发明方法的再生率比常 规方法平均提高11.8%。同时,由图1和图2可见,利用本发明方法 所获得的愈伤组织,结构致密,颜色鲜亮,表面干爽,分化表现突出, 为进一步分化奠定了基础。

虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详 尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本 领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础 上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

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1、(10)授权公告号 CN 102668982 B (45)授权公告日 2013.06.26 CN 102668982 B *CN102668982B* (21)申请号 201210161576.7 (22)申请日 2012.05.23 A01H 4/00(2006.01) (73)专利权人 四川农业大学 地址 611130 四川省成都市温江区惠民路 211 号 (72)发明人 郑有良 江千涛 魏育明 马建 刘亚西 王际睿 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 王朋飞 王加岭 (54) 发明名称 一粒小麦成熟胚的组织培养方法 (57) 摘要 本发明提供一粒小麦。

2、成熟胚的组织培养方 法, 包括种子消毒、 剥离种胚、 愈伤组织诱导培养、 分化培养及生根培养的步骤, 其中愈伤组织诱导 培养和分化培养步骤中使用的培养基分别为 I 和 II。 采用本发明方法, 可显著促进一粒小麦成熟胚 愈伤组织的形成和体细胞胚胎的发生, 并使出愈 率和分化率得到了显著改善, 进一步提高植株再 生率。 (51)Int.Cl. 审查员 荆丹丹 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 (10)授权公告号 CN 102668982 B CN 102668982 B *CN10266。

3、8982B* 1/2 页 2 1. 一粒小麦成熟胚的组织培养方法, 包括种子消毒、 剥离种胚、 愈伤组织诱导培养、 分 化培养及生根培养的步骤, 其特征在于, 所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基 I 为 : 在基础培养基中添加 2, 4- 二氯苯 氧乙酸 (2, 4-D) 和 / 或 6- 糖氨基嘌呤 (KT) 后制成的 pH 值为 5.8-6.0 的培养基 ; 所述分 化培养步骤中使用的培养基 II 为 : 基础培养基 +NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L, pH 值 5.8-6.0 ; 所述基础培。

4、养基的配方为 : NH4NO3 1600-1670 mg/L KNO3 1800-2000 mg/L MgSO47H2O 370-380 mg/L KH2PO4 160-180 mg/L CaCl22H2O 420-440 mg/L KI 0.8-0.9 mg/L H3BO3 5-7 mg/L MnSO44H2O 20-23 mg/L ZnSO47H2O 8-9mg/L Na2MoO42H2O 0.2-0.25 mg/L CuSO45H2O 0.02-0.025 mg/L CoCl26H2O 0.02-0.025 mg/L FeSO47H2O 27-28 mg/L Na2-EDTA2H2O 3。

5、7-38 mg/L 肌醇 100-105 mg/L 甘氨酸 1-2 mg/L 盐酸硫胺素 0.05-0.1 mg/L 盐酸吡哆醇 0.4-0.5 mg/L 烟酸 0.4-0.5 mg/L 脯氨酸 500-550 mg/L 谷氨酰胺 500-550 mg/L 天冬酰胺 150-200 mg/L 水解酪蛋白 250-300 mg/L 蔗糖 55-60 g/L 植物凝胶 2.4-2.5g/L 以水配制 ; 所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基 I 中 2, 4-D 与 KT 的添加比例为 : 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D 1-2mg/L +KT 0-。

6、0.05mg/L、 2, 4-D 3-4mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D 5-6mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 1-2mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 3-4mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 5-6mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、 2, 4-D 1-2mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、 2, 4-D 3-4mg/L+KT 0.5-0.6mg/L 或 2, 4。

7、-D 5-6mg/L+KT 0.5-0.6mg/L。 权 利 要 求 书 CN 102668982 B 2 2/2 页 3 2. 根据权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 种子消毒的方法为 : 将一粒小麦成熟种子 于水中浸泡16-18小时后, 置于75-80%的酒精中处理0.5-1.5分钟, 然后浸泡于0.1-0.15% 的升汞中 13-15 分钟, 最后用无菌水冲洗 3-5 次。 3. 根据权利要求 2 所述的方法, 其特征在于, 愈伤组织诱导培养的方法为 : 将剥离得到 的成熟胚, 盾片朝上接种于培养基 I 上, 置于 24-25 C 暗培养, 得到成熟胚愈伤组织。 4. 根据权利要求。

8、 3 所述的方法, 其特征在于, 分化培养的方法为 : 将成熟胚愈伤组织转 移至培养基II中, 置于25C, 光照16小时/天, 光照强度为2000-3000 lux, 培养至出苗。 5. 根据权利要求 4 所述的方法, 其特征在于, 生根培养的方法为 : 将经过分化培养后长 出的苗转移至生根培养基中进行培养, 待长至苗高达 6-9cm 时, 炼苗 3-5 天, 最后将植株移 入大田中或进行温室培养 ; 其中, 所述生根培养基的配方为 : NH4NO3 800-835 mg/L KNO3 900-1000 mg/L MgSO47H2O 185-190 mg/L KH2PO4 80-90 mg/。

9、L CaCl22H2O 210-220 mg/L KI 0.8-0.9 mg/L H3BO3 5-6 mg/L MnSO44H2O 20-23 mg/L ZnSO47H2O 8-9 mg/L Na2MoO42H2O 0.2-0.25 mg/L CuSO45H2O 0.02-0.025 mg/L CoCl26H2O 0.02-0.025 mg/L FeSO47H2O 27-28 mg/L Na2-EDTA2H2O 37-38 mg/L 肌醇 100-105 mg/L 甘氨酸 1-2 mg/L 盐酸硫胺素 0.05-0.1 mg/L 盐酸吡哆醇 0.4-0.5 mg/L 烟酸 0.4-0.5 mg。

10、/L 蔗糖 25-30 mg/L 吲哚丁酸 0.5-1 mg/L - 萘乙酸 0.5-1 mg/L 多效唑 0.5-1 mg/L 植物凝胶 2.4-2.5 g/L 以水配制。 权 利 要 求 书 CN 102668982 B 3 1/9 页 4 一粒小麦成熟胚的组织培养方法 技术领域 0001 本发明涉及植物组织培养技术领域, 具体地说, 涉及一粒小麦成熟胚的组织培养 方法。 背景技术 0002 一粒小麦 (einkorn) 是小麦属的二倍体种 (2n=2x=14, AA), 是小麦的重要基础物 种。 一粒小麦具有耐寒、 耐旱特性, 适宜在山区栽培, 对土壤要求不高, 并发现其具有抗锈病 的抗。

11、源。小麦为六倍体植物, 具有基因组庞大、 重复序列多、 基因克隆困难等特点。二倍体 一粒小麦较普通六倍体小麦基因组小, 是进行插入诱变以分离、 克隆小麦基因的良好材料。 因此, 建立高效稳定的一粒小麦成熟胚组织培养再生体系不仅能为二倍体小麦遗传转化提 供参考, 还能为小麦分子育种研究奠定基础。 0003 植物组织培养, 特别是胚性细胞系的建立, 作为植物遗传转化操作的主要基础, 一 直受到广泛关注。到目前为止, 麦类组织培养成功的外植体包括幼胚、 幼穗、 花药、 成熟胚、 幼叶、 子叶中层、 种子、 悬浮细胞、 子房、 茎尖、 根尖分生组织和原生质体等。 研究其愈伤组织 分化情况, 其中, 幼。

12、胚被认为是最理想的外植体材料, 愈伤组织诱导率和植株再生率都比较 高, 获得转基因小麦植株的报道基本以幼胚为受体。而幼胚取材受时间、 空间和季节的限 制, 合适的取材时期难以把握, 所取材料生理状态、 发育阶段的一致性也不能很好保障, 在 一定程度上制约了遗传转化的有效开展与应用。 成熟胚取材方便, 不受季节、 植株发育阶段 等因素限制, 能保证不同个体间生理状态的一致性, 是开展遗传转化最为方便实用的受体。 目前, 鲜有关于麦类二倍体物种组织培养体系建立的报道, 且一粒小麦成熟胚组织培养再 生体系的建立尚处于起步阶段。因此, 亟待建立一种高效稳定的一粒小麦成熟胚组织培养 再生体系, 为研究其。

13、遗传转化提供基础。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种高效的一粒小麦成熟胚的组织培养方法。 0005 为了实现本发明目的, 本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方法, 其包括种子消 毒、 剥离种胚、 愈伤组织诱导培养、 分化培养及生根培养的步骤。 0006 其中, 所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基 I 为 : 在基础培养基中添加 2, 4- 二氯苯氧乙酸 (2, 4-D) 和 / 或 6- 糖氨基嘌呤 (KT) 后制成的 pH 值为 5.8-6.0 的培养基 ; 所述分化培养步骤中使用的培养基 II 为 : 在基础培养基中添加 - 萘乙酸 (NAA)、 6-(4 羟 基 -3- 甲基。

14、 -2- 反丁烯基 ) 氨基嘌呤 (ZT)、 6- 苄氨基嘌呤 (6-BA)、 6- 糖氨基嘌呤 (KT) 或 2- 羟乙基 - 三甲基氢氧化胆碱 (CC) 中的一种或多种后制成的 pH 值为 5.8-6.0 的培养基。 0007 所述基础培养液配方为 ( 以水配制 ) : 0008 说 明 书 CN 102668982 B 4 2/9 页 5 0009 0010 所述基础培养液配方优选为 ( 以水配制 ) : 0011 说 明 书 CN 102668982 B 5 3/9 页 6 0012 前述方法中, 所述愈伤组织诱导培养步骤中使用的培养基 I 中 2, 4-D 与 KT 的添加 比例为 。

15、: 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D1-2mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D 3-4mg/ L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D5-6mg/L+KT 0-0.05mg/L、 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D1-2mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 3-4mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D5-6mg/L+KT 0.1-0.15mg/L、 2, 4-D 0.5-1mg/L+KT 0.5-0.6mg/L、 2, 4-D 1-2mg/L+K。

16、T 0.5-0.6mg/L、 2, 4-D 3-4mg/L+KT 0.5-0.6mg/L 或 2, 4-D 5-6mg/L+KT 0.5-0.6mg/L 等。 0013 前述方法中, 所述分化培养步骤中使用的培养基 II 中 NAA、 ZT、 6-BA、 KT 与 CC 的 添加比例为 : KT 0.5-1.0mg/L、 KT 1.0-2.0mg/L、 KT 2.0-3.0mg/L、 NAA 0.5-1.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L、 NAA0.5-1.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L、 NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/ L、 NAA 0.5-。

17、1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L、 NAA0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT 1.0-2.0mg/L 或 NAA 0.5-1.0mg/L+6-BA 1.0-2.0mg/ L+KT 1.0-2.0mg/L+ZT1.0-2.0mg/L+CC 1.0-2.0mg/L 等。 0014 优选地, 所述培养基I为基础培养基+2, 4-D 1-2mg/L+KT0-0.05mg/L。 所述培养基 II 为基础培养液 +NAA 0.5-1.0mg/L+ZT1.0-2.0mg/L。 0015 前述方法中, 种子。

18、消毒的方法为 : 将一粒小麦成熟种子于水中浸泡 16-18 小时后, 说 明 书 CN 102668982 B 6 4/9 页 7 置于 75-80% 的酒精中处理 0.5-1.5 分钟, 然后浸泡于 0.1-0.15% 的升汞中 13-15 分钟, 最 后用无菌水冲洗 3-5 次。 0016 前述方法中, 愈伤组织诱导培养的方法为 : 将剥离得到的成熟胚, 盾片朝上接种于 培养基 I 上, 置于 24-25 C 暗培养, 得到成熟胚愈伤组织。 0017 前述方法中, 分化培养的方法为 : 将成熟胚愈伤组织转移至培养基 II 中, 置于 25 C, 光照 16 小时 / 天, 光照强度为 20。

19、00-3000lux, 培养至出苗。 0018 前述方法中, 生根培养的方法为 : 将经过分化培养后长出的苗转移至生根培养基 中进行培养, 待长至苗高达 6-9cm( 如苗高 8cm, 根系发育良好 ) 时, 进行炼苗 ( 炼苗期间注 意保湿, 温度不能大于 30 ), 3-5 天后将植株移入大田中或进行温室培养。 0019 其中, 所述生根培养基的配方为 ( 以水配制 ) : 0020 0021 本发明的优点在于 : 本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方法, 可显著促进一粒 小麦成熟胚愈伤组织的形成和体细胞胚胎的发生, 并使岀愈率和分化率得到了显著改善, 进一步提高植株再生率。 附图说明 说 。

20、明 书 CN 102668982 B 7 5/9 页 8 0022 图 1 为一粒小麦 AS 260 成熟胚的愈伤诱导情况 ; 其中, A 和 B 分别于 2011 年和 2010年采集的利用本发明方法的成熟胚愈伤诱导情况, C为2011年采集的利用常规方法的 成熟胚愈伤诱导情况。 0023 图 2 为一粒小麦 AS 262 成熟胚的愈伤诱导情况 ; 其中, A 和 B 分别于 2011 年和 2010年采集的利用本发明方法的成熟胚愈伤诱导情况, C为2011年采集的利用常规方法的 成熟胚愈伤诱导情况。 0024 图 3 为一粒小麦 AS 260 成熟胚的分化情况 ; 其中, A 和 B 分别。

21、于 2011 年和 2010 年采集的利用本发明方法的成熟胚分化情况, C 为 2011 年采集的利用常规方法的成熟胚分 化情况。 0025 图 4 为一粒小麦 AS 262 成熟胚的分化情况 ; 其中, A 和 B 分别于 2011 年和 2010 年采集的利用本发明方法的成熟胚分化情况, C 为 2011 年采集的利用常规方法的成熟胚分 化情况。 0026 图 5 为本发明的一粒小麦成熟胚组织培养再生方法的工艺流程图。 具体实施方式 0027 以下实施例用于说明本发明, 但不用来限制本发明的范围。 若未特别指明, 实施例 中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段, 所用原料均为市售。

22、商品。 0028 实施例 1 一粒小麦成熟胚的组织培养再生方法 0029 1.1 诱导培养基 (I) 和分化培养基 (II) 的配制 0030 基础培养液, 其配方为 ( 以蒸馏水配制 ) : 0031 0032 说 明 书 CN 102668982 B 8 6/9 页 9 0033 愈伤组织诱导培养基 I 的配方为 : 基础培养液 +2, 4-D 2mg/L, pH 值 5.8。 0034 将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中, 103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3, 15 分钟 灭菌, 冷却后即得愈伤组织诱导培养基 I。 0035 分化培养基 II 的配方为 : 基础培养液 。

23、+NAA 0.5mg/L+ZT 1.0mg/L, pH 值 5.8。 0036 将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中, 103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3, 15 分钟 灭菌, 冷却后即得分化培养基 II。 0037 1.2 种子消毒处理 0038 从 5 种一粒小麦基因型 (AS 260、 AS 262、 AS 263、 AS 265 和 AS267, 由四川农业大 学小麦研究所提供 ) 中, 选取于 2011 年采集的籽粒饱满的一粒小麦成熟种子, 用蒸馏水在 室温下浸泡 16-18 小时后, 用 75% 的酒精消毒 1 分钟, 再用 0.1% 的升汞消毒 15 分钟, 最后。

24、 用无菌水冲洗 3-5 次。 0039 1.3 剥离种胚 0040 用消毒后的解剖刀剥取胚。 0041 1.4 愈伤组织诱导培养 0042 将浸泡处理后的种子, 用解剖刀剥取胚, 盾片朝上接种于愈伤组织诱导培养基 I 上, 每皿接种40粒成熟胚, 于25C, 黑暗培养2周, 诱导愈伤组织的形成。 一粒小麦AS 260 的愈伤生长情况如图 1 所示 (A 和 B 分别于 2011 年和 2010 年采集 ) ; 一粒小麦 AS 262 的 愈伤生长情况如图 2 所示 (A 和 B 分别于 2011 年和 2010 年采集 )。 0043 1.5 分化培养 0044 将1.4中获得的成熟胚愈伤组织。

25、, 转入分化培养基II中, 光强2000-3000lux, 光照 时间 16 小时 / 天, 温度 25, 培养 3 周。一粒小麦 AS 260 的绿苗分化情况如图 3 所示 (A 和 B 分别于 2011 年和 2010 年采集 ) ; 一粒小麦 AS 262 的绿苗分化情况如图 4 所示 (A 和 B 分别于 2011 年和 2010 年采集 )。 0045 1.6 生根培养 0046 将长出 2-3 片叶子的分化苗转移到生根培养基中培养, 光强 2000-3000lux, 光照 时间 16 小时 / 天, 温度 25。待长至适宜大小 ( 苗高 8cm, 根系发育良好 ) 后打开试管进 行。

26、炼苗 ( 期间注意保湿, 温度不能大于 30 ), 3-5d 后移栽入花盆, 然后视外界温度高低决 定移入温室或继续在人工气候箱 24中生长。分别测定每个材料的成熟胚的再生率 ( 成 熟胚出苗率 = 生根植株数 / 接种愈伤数 )。其中, 5 种一粒小麦基因型 AS 260、 AS 262、 AS 263、 AS 265 和 AS 267 的再生率分别是 : AS 260 39.5%、 AS 262 44.3%、 AS 263 44.1%、 AS 265 39.7%、 AS 267 39.6%。 说 明 书 CN 102668982 B 9 7/9 页 10 0047 所述生根培养基的配方为 。

27、( 以蒸馏水配制 ) : 0048 0049 0050 将上述配制的溶液置于高压灭菌锅中, 103.4kPa(1.05kg/cm2), 121.3, 15 分钟 灭菌, 冷却后即得生根培养基。 0051 图 5 为本发明的一粒小麦成熟胚组织培养再生方法的工艺流程图。 0052 实施例 2 2009 年 2011 年分别收获的一粒小麦在利用本发明成熟胚的组织培养 再生方法后的比较 0053 1.1 按照实施例1中方法对2009年、 2010年和2011年分别收获的5种基因型(AS 260、 AS 262、 AS 263、 AS 265 和 AS 267) 的一粒小麦进行种子处理、 诱导培养、 分。

28、化培养及 生根培养。 0054 1.2 不同时间收获的种子成熟胚组织培养的情况比较结果如表 1 所示 : 0055 表 1 不同时间收获的种子成熟胚组织培养的情况比较 说 明 书 CN 102668982 B 10 8/9 页 11 0056 0057 从表 1 及图 1- 图 4 可以看出, 不同时间收获的 5 种不同基因型的一粒小麦成熟胚 接种在本发明的愈伤诱导培养基 I 上后, 其胚性愈伤出愈率和出苗率均无明显差异, 但不 同基因型间有轻微差异, 其中以 AS 262 和 AS 263 出愈率最高, 达到了 70% 以上, 使得二者 的出苗率也表现最好, 达到 44% 以上。同时发现, 。

29、利用本发明所获得的愈伤组织, 结构致密, 颜色鲜亮, 表面干爽, 为进一步的分化奠定了基础。 0058 实施例 3 本发明的一粒小麦成熟胚的组织培养方法与常规组培方法的对比 0059 1.1 利用本发明方法进行节节麦成熟胚的组织培养再生 0060 1.1.1 按照实施例 1 中方法对 2011 年收获的 5 种基因型 (AS 260、 AS 262、 AS 263、 AS 265 和 AS 267) 的一粒小麦进行种子处理、 诱导培养、 分化培养及生根培养。 0061 1.2 利用常规麦类成熟胚组织培养再生方法进行一粒小麦成熟胚组织培养再生 0062 1.2.1 种子消毒处理 0063 同样选。

30、取上述2011年收获的5种基因型的一粒小麦成熟种子, 用蒸馏水在室温下 浸泡 16-18 小时后, 用 75% 的酒精消毒 1 分钟, 再用 0.1% 的升汞消毒 15 分钟, 最后用无菌 水冲洗 3-5 次。 0064 1.2.2 剥离种胚 0065 用消毒后的解剖刀剥取胚。 0066 1.2.3 愈伤组织诱导培养 0067 将浸泡处理后的种子, 用解剖刀剥取胚, 盾片朝上接种于愈伤组织诱导培养基上, 每皿接种 40 粒成熟胚, 于 25 C, 黑暗培养 2 周, 诱导愈伤组织的形成。其中, 诱导培养基 的配方为 : 基础培养基 +KT 1.0mg/L+2,4-D 3mg/L, pH 6.0。

31、。一粒小麦 AS 260 的愈伤生长 情况如图 1C 所示 ; 一粒小麦 AS 262 的愈伤生长情况如图 2C 所示。 0068 1.2.4 分化培养 0069 将 1.2.3 中获得的成熟胚愈伤组织, 转入分化培养基中, 光强 2000-3000lux, 光 说 明 书 CN 102668982 B 11 9/9 页 12 照时间 16 小时 / 天, 温度 25, 培养 3 周。分化培养基的组成为 : 基础培养基 +KT 1.0mg/ L+6-BA 0.5mg/L+IAA( 吲哚丁酸 )1.0mg/L, pH 6.0。一粒小麦 AS 260 的绿苗分化情况如图 3C 所示 ; 一粒小麦 。

32、AS 262 的绿苗分化情况如图 4C 所示。 0070 1.2.5 生根培养 0071 将长出 2-3 片叶子的分化苗转移到生根培养基 ( 配方同实施 1 中的生根培养基 ) 中培养, 光强2000-3000lux, 光照时间16小时/天, 温度25。 待长至适宜大小(苗高8cm, 根系发育良好)后打开试管进行炼苗(期间注意保湿, 温度不能大于30), 3-5d后移栽入 花盆, 然后视外界温度高低决定移入温室或继续在人工气候箱 24中生长。分别测定每个 材料的成熟胚的再生率 ( 成熟胚再生率 = 再生植株数 / 接种愈伤数 )。 0072 1.2.6 两种方法对一粒小麦成熟胚组织进行培养的结。

33、果如表 2 所示 : 0073 表 2 两种方法对一粒小麦成熟胚组织进行培养的结果 0074 0075 由表 2 可以看出, 5 种不同基因型的一粒小麦成熟胚接种在不同的愈伤诱导和分 化培养基上, 胚性愈伤出愈率和最终的再生率大部分存在很大差异。 应用本发明的方法, 一 粒小麦的成熟胚愈伤出愈率比常规方法平均提高 11.5%, 进一步促使应用本发明方法的再 生率比常规方法平均提高 11.8%。同时, 由图 1 和图 2 可见, 利用本发明方法所获得的愈伤 组织, 结构致密, 颜色鲜亮, 表面干爽, 分化表现突出, 为进一步分化奠定了基础。 0076 虽然, 上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述, 但在 本发明基础上, 可以对之作一些修改或改进, 这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此, 在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进, 均属于本发明要求保护的范围。 说 明 书 CN 102668982 B 12 1/3 页 13 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102668982 B 13 2/3 页 14 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102668982 B 14 3/3 页 15 图 5 说 明 书 附 图 CN 102668982 B 15 。

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