高秆野生稻品系“华野5号”组培体系建立及其同源异源多倍体诱导

摘要

高秆野生稻原产于南美洲热带地区，体内含有大量栽培稻不具备的抗性等优异基因，是水稻育种的宝贵资源。然而，高秆野生稻属异源多倍体，染色体组为CCDD，与AA组栽培稻亲缘关系较远，杂交易产生不孕性，难以进行有利基因转移，阻碍了对高秆野生稻的利用。已有研究表明，同源多倍体可以克服杂交不孕性。为此，本研究拟利用本室在高秆野生稻后代中选育的品系“华野5号”为材料，建立高秆野生稻加倍体系，诱导产生同源异源的高秆野生稻。主要研究内容包括：一、高秆野生稻品系“华野5号”的组织培养体系建立；二、利用组织培养获得的愈伤组织，通过秋水仙碱进行加倍获得同源异源多倍体高秆野生稻；三、同源异源多倍体高秆野生稻品系“华野5号”主要性状观察和研究。主要研究结果如下：　　（1）高秆野生稻品系“华野5号”组培体系建立。通过比较不同愈伤组织诱导培养基、激素配比和分化培养基的实验研究，建立起适合于本材料的组培体系：以高秆野生稻成熟种子为材料，愈伤组织诱导适宜的培养方案为：MB+2,4-D（2.5mg/L）+6-BA （1.0mg/L），平均诱导率约15.63%；继代培养方案为：NB+2,4-D（2.0mg/L）+活性炭（0.2g/L）；分化培养方案为：MS+KT（2.0mg/L）+NAA（0.2mg/L），该方案下愈伤组织平均得苗率为10.15%。　　（2）高秆野生稻品系“华野5号”同源异源多倍体的诱导。通过秋水仙碱分别浸渍处理愈伤组织和共培养处理幼小丛芽和愈伤组织2种方式，获得以下结果：一是采用浓度分别为200mg/L、400mg/L、600mg/L和1000mg/L的秋水仙碱水溶液浸渍处理愈伤组织，结果显示各处理浓度在24h处理时长下均有再分化幼苗长出，4组处理平均得苗率为6.75%，其中600mg/L的处理浓度出苗率高，为12.96%；而48h处理时长下各处理浓度均无再分化幼苗产生，表明对本材料愈伤组织浸渍法处理而言，24h是较合适的处理时长。二是采用含200mg/L秋水仙碱的液体培养基共培养处理愈伤组织和幼小丛芽，处理时长为120h。其中，处理愈伤组织再分化得苗率为5.00%；处理幼小丛芽得苗率为30%，共培养幼小丛芽再生苗中经流式细胞检测获得同源异源多倍体高秆野生稻1株，该处理方式所得幼苗中变异率为 66.67%，最终同源异源多倍体的诱导率为5.00%。　　（3）高秆野生稻品系“华野5号”同源异源多倍体的形态特征。根尖染色体计数结果表明，对照植株染色体数目为48条，同源异源多倍体植株染色体数目为96条。与对照相比，染色体加倍后的同源异源高秆野生稻品系“华野5号”株高降低，对照平均株高为233.00cm,同源异源多倍体株高降为188.00cm，降幅为19.31%；叶长和叶宽均显著增加，其中对照剑叶长和剑叶宽分别为43.50cm、2.39cm，同源异源多倍体剑叶长和剑叶宽分别为76.00cm、3.10cm，增幅分别为74.71%、29.71%；分蘖数明显降低，对照平均分蘖数为33.33，同源异源多倍体分蘖数降为7.00，降幅为79.00%。对叶片表面气孔进行观察，发现同源异源多倍体植株叶片表面气孔密度降低，体积增大。　　通过以上研究，初步建立起适合于高秆野生稻品系“华野5号”的组织培养体系，并通过秋水仙碱化学诱变方法获得一定数量的高秆野生稻同源异源多倍体，同时对该材料部分农艺性状进行调查，为后续研究和育种利用提供基本物质保障。

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2.2.1.3愈伤组织分化

2.2.2.3秋水仙碱处理愈伤组织分化幼芽的生根壮苗

2.2.3高秆野生稻同源异源多倍体倍性鉴定

在含相同浓度的外源激素条件下，高秆野生稻愈伤组织在MS培养基上分化率较NB培养基更高，具体分化率统计

3.1.3小结

3.2.2秋水仙碱共培养愈伤组织和幼小丛芽诱导高秆野生稻同源异源多倍体