西瓜子叶再生机制及高效再生体系应用研究

摘要

西瓜是世界重要的经济作物，被广泛种植于世界各地。西瓜的遗传基础狭窄，传统育种手段周期长、效率不高，现代生物技术为西瓜种质资源创新提供了新途径。本文关注植物组织培养在西瓜种质资源创新中的应用。首先，建立了西瓜子叶高效再生体系，并对WOX基因在不定芽再生过程中的表达模式进行了研究;为提高再生苗的利用率并为西瓜嫁接相关理论研究奠定基础，开展了2种西瓜再生苗嫁接技术研究;在此基础上，将子叶高效再生体系运用于西瓜多倍体选育，进行了西瓜四倍体离体诱变研究。主要结果如下:
　　1.采用二倍体西瓜自交系A7为实验材料，以其子叶为外植体，在适宜外植体材料获得、影响供试材料不定芽的诱导因素、炼苗移栽条件等方面进行了较为系统的研究，建立了高效的再生体系。研究结果显示，供试材料种子消毒可省去酒精表面消毒步骤，对消毒效果基本无影响;供试材料无菌苗苗龄5-6 d、淡绿色子叶的近轴端为理想的外植体;不定芽诱导培养基为MS+1.0 mg/L6-BA+0.1mg/L NAA，不定芽诱导率可达88.33％，伸长培养基为MS+0.2 mg/L6-BA，生根培养基为1/2MS+0.5 mg/L IBA，生根率达92.22％;炼苗4d，以蛭石和椰糠等体积混合基质移栽，成活率为61.67％。
　　2.根据已公布的西瓜基因组数据库鉴定出11条西瓜WOX家族基因，遗传进化分析表明葫芦科植物WOX基因间进化关系较近。组织表达分析表明11条WOX基因分别在不同组织存在特异表达。WOX基因在不定芽再生过程中的表达分析表明多数WOX基因在培养14 d和28 d上调，此外WOX基因14 d时在不同子叶切块中的相对表达量存在差异，即远轴端高于近轴端。为西瓜不定芽再生研究提供了理论基础。
　　3.进行了2种西瓜再生苗嫁接技术研究。再生苗与实生苗嫁接试验研究结果显示，接穗质量影响嫁接成活率，有明显生长点、苗高高于2 cm的正常再生苗嫁接易成活，嫁接成活率达71.67％，为西瓜再生苗的利用提供了新途径。试管微嫁接研究表明，当长度为0.8 cm、具备2片真叶的接穗与砧木以劈接法嫁接后接种于添加50 g/L蔗糖的MS培养基培养时，微嫁接成活率可达90％以上，为西瓜嫁接相关理论研究和种质资源创新研究奠定了技术基础。
　　4.将建立的高效再生体系应用于西瓜多倍体选育工作，开展了西瓜四倍体离体诱变技术研究。研究结果表明，诱变剂秋水仙素的浓度及处理时间对诱变率影响较大，外植体在添加浓度为0.1％的秋水仙素的培养基上处理72 h，不定芽诱导率62.5％，四倍体诱导率25％，不定芽增殖系数为3.6。同时，组织培养阶段再生苗的形态学观察结果结合移栽后的叶片气孔保卫细胞叶绿体观察计数可有效鉴别四倍体。获得了供试材料的同源四倍体及较为高效的四倍体鉴定方法。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章 文献综述

1 西瓜组织培养研究进展

1．1 植物组织培养

1．2 西瓜组织培养研究

2 WOX基因家族研究进展

2．1 WOX基因的分类

2．2 WOX基因家族的功能

3 西瓜组织培养的应用研究进展

3．1 植物组织培养的应用研究

3．2 植物嫁接技术研究

3．3 植物四倍体诱变技术研究

3．4 西瓜组织培养的应用研究

3．5 西瓜嫁接技术研究

4 课题的目的与意义

第二章 西瓜子叶高效再生体系的建立

1 前言

2 材料和方法

2．1 实验材料

2．2 培养条件

2．3 实验地点

2．4 无菌外植体的获得

2．5 不定芽诱导

2．6 不定芽增殖

2．7 不定芽的伸长及继代

2．8 生根培养

2．9 再生植株炼苗、移栽

2．10 统计分析

3 结果与分析

3．1 无菌外植体的获得

3．2 不定芽的诱导与增殖的影响因素

3．3 不同培养基对西瓜不定芽伸长的影响

3．4 不同培养基对西瓜再生苗生根的影响

3．5 再生苗炼苗移栽条件对移栽成活率的影响

3．6 再生植株田间性状测定

4 讨论

4．1 种子消毒方法改进保证外植体质量

4．2 外植体生长状态影响不定芽诱导率

4．3 子叶外植体的不同部位影响不定芽诱导率

4．4 植物生长调节剂浓度影响不定芽诱导和增殖

4．5 光培养条件影响不定芽诱导率

4．6 炼苗时间、栽培基质影响再生苗移栽成活率

4．7 组培再生苗与实生苗田间性状和品质性状无明显区别

4．8 其他

第三章 西瓜WOX基因在不定芽再生过程中表达模式研究

1 前言

2 材料和方法

2．1 西瓜WOX基因的鉴定

2．2 遗传进化分析和蛋白质序列比对

2．3 植物材料和处理

2．4 实时定量PCR分析

3 结果与分析

3．1 西瓜WOX基因的鉴定

3．2 遗传进化分析

3．3 WOX基因在西瓜组织中的表达

3．4 WOX基因在西瓜不定芽再生过程中的表达

4 讨论

4．1 西瓜WOX基因的鉴定

4．2 西瓜WOX基因在不同组织中的表达

4．3 WOX基因在西瓜不定芽再生过程中差异表达

第四章 西瓜组培再生苗嫁接技术研究

1 前言

2 材料和方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．3 试验地点

3 结果与分析

3．1 组培再生苗与实生砧木嫁接试验

3．2 试管微嫁接试验

4 讨论

4．1 西瓜再生苗与实生砧木嫁接试验

4．2 西瓜试管微嫁接试验

第五章 西瓜四倍体离体诱变技术研究

1 前言

2 材料和方法

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．3 实验地点

3 结果与分析

3．1 四倍体离体诱变

3．2 四倍体筛选及鉴定

3．3 再生苗移栽

4 讨论

4．1 秋水仙素对西瓜四倍体诱变的影响

4．2 变异植株的鉴定

4．3 其他

第六章 全文总结与展望

参考文献

附录 攻读博士期间获得科研成果情况

致谢