籼稻胚性愈伤组织继代培养基体系优化及愈伤组织褐化原因剖析

肖开转; 王进兰; 郑燕梅; 蔡秋华; 张建福; 谢华安; 《农业生物技术学报 》 2016 北大核心 CSCD

摘要：农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)介导的转化技术已广泛应用于粳稻品种(Oryza sativa ssp.japonica)中,但迄今未能找到适合于籼稻品种(O.sativa ssp.indica)高效遗传转化的农杆菌介导转化体系,籼稻品种的愈伤组织在继代过程中的严重褐化是最主要的制约因素之一。本研究以籼稻品种93-11为材料,通过响应面设计分析方法,进行二次多项式回归拟合,预测数学模型,研究2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)浓度、N6-呋喃甲基腺嘌呤(kinetin,KT)浓度和碳源中蔗糖和麦芽糖的比例对籼稻品种愈伤组织诱导的影响,确定了最适宜93-11成熟胚诱导愈伤组织的培养基成分:以MS为基本培养基,添加2.92 mg/L 2,4-D、0.59 mg/L KT、16.37 g/L蔗糖和13.63 g/L麦芽糖;并以此优化培养基继代籼稻愈伤组织。为了研究93-11愈伤褐化的原因,采用组织学与解剖学方法,观察93-11正常愈伤组织和褐化愈伤组织。结果表明,两者的表观结构存在较大差异,正常愈伤组织表面粗糙,凹凸不平;褐化愈伤组织表面结构看似光滑,但是放大后发现这种平滑结构是由于所有细胞失去规则圆形变为无活性扁平状,且细胞不易成团,细胞之间空隙小而少形成的。用q RT-PCR技术分析了褐化相关基因在褐化愈伤组织中的表达情况,发现切伤后与褐化相关的基因生长素输入载体1基因(auxin1,AUX1)和蔗糖非依赖1蛋白激酶2基因(sucrose non-fermenting 1-related nrotein kinase 2,Sn RK2)的表达量虽然都比较低,但是在93-11成熟胚诱导的正常愈伤组织和褐化愈伤组织中存在明显差异,而酚类物质氧化途径中与酚类物质合成的基因苯丙氨酸解氨酶基因(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)和多酚氧化酶基因(polyphenol oxidase,PPO)在正常愈伤组织还是褐化愈伤组织中都没有检测到表达量。发现组织培养切伤是愈伤组织褐化的主要原因,为进一步阐明愈伤组织的褐化机理提供参考。

关键词： 籼稻 93-11 组织培养 褐化 原因分析