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大豆是世界性重要粮油作物,大豆组织培养及其遗传转化研究一直受到世界各国学者的普遍重视。大豆可以通过器官发生和体细胞胚胎发生两种途径获得再生植株。器官发生体系是通过外植体直接诱导不定芽实现植株再生,因此,转基因体系存在易产生嵌合体,重复性差,效率低等缺点。通过体细胞胚发生具有一定优势:(1)单细胞起源。(2)无嵌合体。另外,体细胞胚对人工种子的合成具有重要价值。但是到目前为止大豆体细胞胚胎发生所用的外植体是未成熟子叶、未成熟胚等未成熟组织,并且转化受体为球形胚,外植体不能直接作为转化受体,因此,存在取材受季节限制、外植体制备较费事,转化效率低等缺点。本实验通过两种途径对大豆再生体系进行研究:一种途径是以大豆子叶节为外植体,通过对不同激素及其浓度调节,获得了高频愈伤组织并再生植株;另外一种是以大豆幼叶为外植体,获得了高频率的体细胞胚,结果如下:
1.以萌发7d的小黄豆子叶节切段及其切片为外植体,研究了萌发培养基、不同激素及其配比对大豆子叶节愈伤组织诱导与分化的影响。萌发培养基中添加BA对子叶节愈伤组织的诱导影响极大,当不添加BA时,在子叶节切段处几乎无愈伤组织的产生,只有添加BA时,才能发生愈伤组织。外植体不同切取方式、愈伤组织诱导培养基中BA和TDZ浓度配比对愈伤组织诱导率存在很大差异,子叶节切段外植体的愈伤组织诱导率较低,平均不到20%,在BA浓度为0.15mg/L和TDZ浓度为0.08mg/L时,愈伤组织诱导率最高,达到50%;而以子叶节切片为外植体时,愈伤组织诱导率得到极大提高,平均达到85%以上,最高可达95%。将诱导的愈伤组织转到含有不同浓度BA的分化培养基上诱导不定芽发生,不定芽诱导率最高可达21.4%。
2.以萌发大豆幼叶为外植体,研究了叶龄,叶片大小,2,4-D浓度,萌发培养基中6-BA的浓度,诱导激素类型及其浓度,AgNO3,外植体类型,基因型对大豆幼叶的体细胞胚诱导率及诱导质量影响。结果表明:萌发1d的幼叶,体细胞胚诱导率最高时(38.5%)2,4-D浓度为2mg/L,每个体细胞胚的球形胚平均个数为1个;萌发3d的幼叶,体细胞胚诱导率在2,4-D浓度为2mg/L达到最大值,2,4-D浓度为3mg/L时每个体细胞胚的球形胚平均个数最多为1.7;萌发5d的幼叶,体细胞胚诱导率最高的2,4-D浓度为2mg/L,并随2,4-D浓度的升高而降低,2,4-D浓度为10mg/L体细胞胚诱导率极低7.9%,但此时每个体细胞胚的球形胚平均个数最多为6个;萌发7d和萌发10d的幼叶,体细胞胚诱导率及球形胚平均个数均在2,4-D浓度为10mg/L达到最高和最多。萌发7-10d,萌发培养基中不添加6-BA的幼叶为最佳外植体。叶片的大小对体细胞胚的诱导率有很大的影响。7d-10d叶片为刚刚展开状态时,大小为10-17mm诱导的体细胞胚最好,质紧,色黄。对于品种小粒黄,叶柄,子叶及子叶组织均未诱导出体细胞胚,只有叶片诱导出体细胞胚,体细胞胚的诱导与外植体类型有关。NAA不能诱导出体细胞胚,只能沿切口周围诱导出浅绿色松软愈伤;2,4,5-T能诱导出体细胞胚,其浓度为5mg/L时体细胞胚诱导率为86%,球形胚的平均个数为6.3;2,4-D浓度为10mg/L时诱导的体细胞胚数量最多,质量最好。AgNO3的添加,抑制了体细胞胚诱导率及球形胚的数目,萌发10d的幼叶,体细胞胚诱导率最高为61.5%,球形胚的平均个数最多为4.7个。不同品种之间体细胞胚诱导率与球形胚平均个数都有差异,其中垦农18与小粒黄体细胞胚诱导率都在90%以上,球形胚的数量最多,质量好。氨基酸Asparagine,glutamine的添加对体细胞胚诱导起抑制作用,使叶片切口处黑死,导致无体细胞胚诱导出来。
1个月后,诱导出的体细胞胚进行成熟试验。实验结果表明,蔗糖浓度为6%时,利于体细胞胚的成熟,蔗糖浓度为3%时,大多都生根;NAA浓度分别设置为2,5,10mg/L,用NAA加6%蔗糖的液体悬浮培养基悬浮培养可使球形胚进一步发育长大。