甜高粱高效再生体系的建立及基因型差异

摘要

高粱是全球仅次于小麦、水稻、玉米、大豆、马铃薯的第六大重要作物，是粮食、饲料和酿酒业原料的重要来源，尤其对亚洲和非洲干旱区的发展中国家起着重要作用。甜高粱是高粱的一个变种，因其茎秆的含糖量高而得名。利用转基因技术改良甜高粱品种已引起广泛关注，而植物转基因技术通常依赖于植物快捷、高频再生体系的建立。高粱也是目前公认的较难进行遗传转化的作物之一。由于高频再生和高效的转化体系较难建立，因此其遗传转化工作进展缓慢；而一个高效率的再生体系的建立是遗传转化体系成功的关键因素之一。
　　 本文以‘BT×623'、‘M-81E'、‘原甜’、‘考利’、‘意大利’、‘凯勒’等几个不同来源的高粱品种为材料，对其遗传背景进行分析，探讨不同基因型的再生效率。然后再挑选5个甜高粱品种，探索其再生体系的建立。得到如下结果：
　　 (1)为了探讨甜高粱基因型与愈伤组织诱导的关系，首先挑选遗传背景相差较远的10个品种：‘BT×623'、‘Ji2731’、‘意大利’、‘凯勒’、'M-81E'、‘原甜’、‘俄甜’、‘丽欧’、‘考利’、‘雷伊’，选用10个SSR和18个STS分子标记对其遗传距离进行分析，结果发现‘意大利’与‘雷伊’、‘丽欧’聚为一类；‘M-81E’、‘考利’和’俄甜’聚为一类；‘原甜’，‘凯勒’关系较远，各自聚类。挑选‘意大利’、‘M-81E'、‘考利’、‘凯勒’、‘原甜’5个基因型，探索其愈伤组织的诱导与再生能力的差别。
　　 (2)以萌发的成熟种子为外植体，探索不同基因型愈伤组织诱导和再生的能力。结果表明，‘凯勒’与‘意大利’的愈伤组织诱导率较低，且愈伤组织不易分化。‘M-81E'则易于愈伤组织的诱导，且得到的愈伤组织可以分化成苗。
　　 (3)分别以‘M-81E’的种子、幼胚、幼穗为外植体，探讨不同的外植体愈伤诱导及再生情况。以萌发的种子为外植体，设计正交实验优化了愈伤组织诱导和胚性愈伤组织形成培养基，结果表明在MS培养基上添加4 mg1-12，4-D、0.2 mg1-1KT、45 g1-1蔗糖和1.2 g1-1琼脂，胚性愈伤诱导率最高，达到74％；同时对愈伤组织分化培养基进行了优化，结果表明在愈伤组织分化培养基R2上分化效率最高，为38％。以未成熟胚为外植体，在幼胚愈伤组织诱导培养基上愈伤诱导率可以达到90％，其中胚性愈伤的诱导率达73％；在幼胚愈伤组织分化培养基上，再生效率可以达到50％。以幼穗为外植体，添加不同配方的植物激素诱导愈伤组织，发现在幼穗诱导愈伤组织培养基Y3上，愈伤组织诱导率最高，为71％，愈伤分化效率最高可达92％。
　　 上述结果表明：不同基因型甜高粱愈伤组织的诱导效率是不同的，愈伤组织的再生能力也不相同；同一品种、不同来源的外植体，愈伤组织的诱导效率与分化效率也都是不一样的，其中幼穗的分化效率最高，可作为遗传转化的材料，但取材困难，而成熟种子和幼胚的分化效率也较高，且取材方便，可以作为遗传转化的良好外植体。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

1 引言

1.1甜高粱的概述

1.2甜高粱遗传多样性的研究进展

1.2.1遗传多样性的概念及其研究方法

1.2.2分子标记的种类

1.2.3甜高粱分子标记的研究进展

1.2.4基因型对植株再生能力的影响

1.3甜高粱组织培养的研究进展

1.3.1高粱组织培养中不同外植体的选择

1.3.2植物激素及其在组织培养中的作用

1.4研究的目的与意义

2研究内容一：甜高粱遗传背景的多样性分析

2.1实验材料

2.2实验方法

2.2.1引物设计

2.2.2基因组DNA提取

2.2.3 PCR检测

2.3结果与分析

2.3.1 SSR分子标记结果

2.3.2针对特定序列合成的引物标记检测结果

2.4讨论

2.5小结

3研究内容二：不同甜高粱品种的再生能力比较

3.1实验材料

3.1.1甜高粱成熟种子

3.2实验方法

3.2.1外植体的消毒处理及接种

3.2.2培养基

3.2.3培养条件

3.2.4统计方法

3.3组织切片的观察

3.4实验结果

3.4.1不同品种外植体愈伤组织的诱导

3.4.2不同品种外植体愈伤的分化

3.4.3愈伤组织切片观察

3.5讨论

3.6小结

4研究内容三：甜高粱再生体系的建立

4.1实验材料

4.1.1成熟种子

4.1.2幼穗

4.1.3幼胚

4.2实验方法

4.2.1培养基

4.2.2培养条件

4.2.3实验数据统计

4.3实验结果

4.3.1愈伤组织的诱导培养

4.3.2愈伤组织的诱导分化与植株再生

4.4讨论

4.4.1植物激素对愈伤组织及再生的影响

4.4.2培养基添加物对愈伤组织诱导与分化的影响

4.4.3不同外植体对愈伤组织诱导与植株再生的影响

4.5小结

5结论

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果