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食用稗(Echinochloa.frumentacea)是一种食饲兼用的作物。由于食用稗(Japanesemillet)不但营养丰富,而且耐盐碱性和抗逆性均较强,所以具有推广应用前景。组织培养作为一种高效快速的繁殖手段,对于育种、种质保存和基因转化等都具有重要的作用。而食用稗到目前为止,还未见有这方面的研究。因此,有必要对其组织培养特性及其有关问题进行研究,为进一步开展细胞工程和基因工程等研究奠定基础。
本研究选用近几年从日本引进的一种新型食用稗,通过设置不同的条件,对影响其胚培养的因素进行了初步的探讨,并通过解剖和塑料半薄切片技术观察了组培过程中外植体的形态学和细胞学变化。取得以下主要结果:
1.愈伤组织诱导的影响因素。通过设置N<,6>、MS和B<,5>等3种基本培养基,以及激素配比为2,4-D(1.0 mg/L~3.0 mg/L)+BA(0.2 mg/L~1.0 mg/L)的8种处理。研究结果表明,培养基成分对愈伤组织的诱导率和质量都有显著影响。对于食用稗胚来说,最适宜诱导培养基为N<,6>+2,4-D3.0 mg/L+Su3%,诱导率高达94.49%:B5+2,4-D3.0 mg/L+BA1.0 mg/L+Su3%培养基诱导率最低,为51.71%。N<,6>培养基诱导出的愈伤组织的质量明显高于MS和B<,5>诱导出的愈伤组织。光照对愈伤组织诱导率的影响显著。在暗培养条件下,N<,6>+2,4-D3.0 mg/L+Su3%培养基的诱导率为94.49%,而光照培养的诱导率仅为65.01%。
2.愈伤组织分化的影响因素。选取来自不同诱导培养基及外植体不同部位的愈伤组织进行分化,以及设置激素配比为NAA(0.5 mg/L~2.0 mg/L)+BA(1.0mg/L~3.0 mg/L)的5种处理。研究结果表明,3种基本培养基中,N<,6>+2,4-D3.0mg/L+Su3%培养基诱导出的愈伤组织的分化率最高,为15.77%;B<,5>+2,4-D3.0 mg/L+Su3%~音养基诱导出的愈伤组织的分化率最低,为5.51%。基本培养基同为B<,5>的6种激素配比中,2,4-D3.0 mg/L+BA1.0 mg/L培养基诱导出的愈伤组织的分化率最高,为15.31%;2,4-D3.0 mg/L+BA0.2 mg/L培养基最低,分化率仅为3.68%。生长于外植体不同部位的愈伤组织的分化率也有显著差异。N<,6>+2,4-D3.0 mg/L+Su3%培养基中来自茎尖部位的愈伤组织的分化率为36.42%,而根和胚轴上的愈伤组织分化率仅为5.32%。外援激素对愈伤组织分化率的影响也很显著。基本培养基同为N<,6>的5种激素配比中,NAA0.5 mg/L+BA2.0 mg/L培养基的分化率最高,为8.71%;
NAA2.0 mg/L+BA2.0 mg/L培养基最低,仅为1.12%。活性炭和NAA对组培苗的生根均有显著影响。最佳的生根培养基为1/2MS+NAA0.2 mg/L+AC0.1%培养基,生根率达到86.75%。不添加活性炭或NAA浓度过高都不能形成根。
3.外植体的形态学和细胞学研究。根和胚轴主要形成脆软的颗粒状愈伤组织,这种愈伤组织绝大部分为非胚性愈伤组织,因此很少能够分化成苗。茎尖部位形成两种愈伤组织,一种是结构较为致密,质地坚硬、金黄色的愈伤组织;另一种是结构较松散、质地脆嫩、白色至浅黄色的愈伤组织。这两种愈伤组织都是质量较好的胚性愈伤组织。食用稗胚的根和胚轴愈伤组织由维管束鞘细胞启动分裂形成,茎尖愈伤组织由维管束鞘细胞和周围薄壁细胞分裂形成。食用稗的器官建成途径倾向于以不定芽途径再生植株。芽原基起源于愈伤组织的表皮和下表皮细胞,为外起源;根原基形成于维管束鞘细胞或表皮和下表皮细胞,因此根原基为内外起源兼市。