玉米是一種非常重要的糧食和飼料作物, 近些年,地球資源的短缺向玉米等生物能源的供應者提出了迫切的要求, 玉米的轉基因工作一直備受關注, 組織培養工作是玉米遺傳轉化的重要環節。Gr e e n和 P h i l i p s 首先報道了利用玉米幼胚作為外植體進行愈傷組織的誘導並成功地獲得了二倍體的再生植株。隨後, 玉米組培技術得到了較快的發展。以花藥、雌雄幼穗、 成熟胚等作為外植體均能成功獲得再生植株。由於玉米幼胚具有接種方便、 易於愈傷組織誘導等優點, 目前仍是玉米組培中廣泛使用的外植體。玉米幼胚培養的再生效率受到多種因素的影響,其中基因型起著非常重要的作用。隨著體細胞培養技術的不斷完善和進步, 目前已經能從幼穗、 葉片、 花藥等誘導愈傷組織並再生植株, 不同外植體形成愈傷及分化能力有很大差異,其中幼胚是最易誘導, 也是 目前最常用的外植體, 但幼胚取材的時問受到嚴格的季節限製, 由芽尖分生組織或叢生芽誘導愈傷組織可以免受季節限製, 且周期較短 ,Z h o n g等第一次培養玉米莖尖分生組織誘導胚狀體及叢生芽並獲得再生植株, 李學紅等離體培養玉米莖尖, 獲得再生植株。Ho d g e s t k等發現玉米自交係A188的再生能力明顯高於其它自交係,其雜交後代也表現出較高的再生頻率。
2.1 玉米子房和幼胚係統的組織培養研究
玉米子房和幼胚屬於二倍體, 且分生能力較強, 研究人員對玉米子房和幼胚開展了研究。在玉米基因工程中,玉米愈傷組織的培養特性對能否實現理想的轉化效果具有較大影響, 而決定玉米幼胚誘導愈傷組織效率的因素很多, 如材料的基因型、 胚齡、 幼胚大小以及培養基成分等,其中最重要的影響因素是供試材料的基因型及培養基成分。C a2+ 與鈣調蛋白( C A M) 結合 , 能提高植物對逆境的抵抗能力。植物細胞 Ca2+濃度的微小變化, 都將引起一係列生理生化反應。鄭樂婭等考查了由玉米雌幼穗培養獲得的 6 3株再生植株 R1的自交結實性以及 R 2自交結實植株的株高、 果穗、 籽粒等多種性狀, 均表現出不同程度的變異。李明軍等以青、 飼料玉米為材料, 對幼胚愈傷組織的誘導、 繼代、 植株再生、再生苗培養和移栽、 生長及開花結實等方麵進行了係統的研究。郭麗紅等對玉米幼根根尖和成熟胚都以 MS為基本培養基,分別在不同的激素配比、 不同濃度的蔗糖和水解乳蛋白下, 進行愈傷組織的誘導, 得到分散性好、 生長快的懸浮細胞係。付迎軍等探討了不同材料、 不同培養基對玉米未授粉子房的影響,確定了未授粉子房最佳培養時期, 篩選出一批用於玉米未授粉子房誘導頻率高的培養材料。付鳳玲等認為, 在以N6培養基為基礎的誘導培養基和繼代培養基中添加 5mol/LCa2+, 在誘導培養基和繼代培養基中分別添加 1.00mg/L 和 0.50mg/L S - 3 3 0 7 , 可提高胚性愈傷組織的誘導率和生長量, 而不影響胚性愈傷組織的分化再生。分化培養基添加 0.2 5mg/L S - 3 3 0 7 , 可顯著提高分化再生率。胡彥民等用6個玉米基因型的幼胚進行離體培養幼苗分化試驗,從培養基種類、 基因型和細胞質效應、 激動素、 分化前最後一次繼代培養基 中 2,4-D質量濃度、 蔗糖質量、濃度等 6個方麵分析了幼苗分化的影響因素。玉米幼胚和子房組織的培養有利於培育正常的二倍體植株,有助於玉米品種的改良和改進, 為玉米育種提供新的品種資源,因此玉米幼胚和子房組織的培養必將成為玉米研究的工作重點。
2.2 玉米莖尖和根尖離體培養研究
張一等探索 了適於玉米根尖離體培養的多層濾紙床液體靜止培養方法, 培養的適宜體係為 1 / 4 MS 大量元素改良+1 / 2MS微量元素+I B A0. ~O.3 mg/L , 黑暗培養。高樹仁等以黑龍江省 8個優良玉米自交係為試驗材料, 研究了玉米莖尖培養誘導愈傷組織及愈傷組織繼代培養和植株再生, 結果表明, 不同培養基和基因型的愈傷組織誘導再生能力差異大,單一培養基效果不如複合培養基。劉世強等以玉米的 3個自交係及其配製的 3 個單交種的 5種不同外植體誘導愈傷組織, 7 ~8葉期的幼莖切段和授粉後 22d的幼胚表現有較高的出愈率。李學紅等利用不同基因型的玉米芽尖分生組織在添加適宜濃度 6-BA( 6-苄基嘌呤) 的改良MS培養基上,經過 4周誘導培養和 4周芽發育培養, 獲得高頻率的叢生芽和再生植株, 每個芽尖倍增數可達 3~8芽。通過玉米植株的莖尖和根尖離體培養, 可以較為迅速地得到新的品種資源, 因此,發展前景廣闊。
2.3 玉米花粉和花藥培養研究
玉米花粉和花藥的培養一般可獲取單倍體植物,有利於促進玉米遺傳育種工作的有效進展。葉珍等在玉米花藥培養過程中,對花藥的雄核發育過程及其藥壁組織變化進行觀察發現, 玉米離體花藥培養的雄核發育途徑主要有 3種, 即 A2V途徑、 A
3 展望
組織培養技術正 日趨成熟, 其發揮的作用也越來越明顯。玉米組織培養的研究有利於種質資源的拓寬和新品種的誕生,能夠縮短傳統遺傳育種的周期, 並能促進生產力的提高。綜上所述,可以從三個方麵促進發展 : 一、 搞好玉米後期再生植株的培育工作,使其有利性狀能夠穩定遺傳,提高生產力的轉化水平; 二、 加強玉米種子組織培養的細致研究, 選擇更為有效的培養基配方, 提高組織培養的成功率 ; 三 、 增強植物組織培養在種子培育和供應中的作用,為育種領域提供新的育種材料。
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