玉米组织培养的研究论文

成就农业院校课程论文(2016-2017学年第二学期)课程名称：植物组织培养课程编号：01600086z学生名：姜小红学校编号：A01150464等级：种子1502级魏老师，提交日期：2017年6月28日审核日期：年、月、日玉米组织培养的研究作家姜小红(东北农业大学农学院，哈尔滨，150030)玉米是四大粮食作物之一。它不仅用于农业生产，也是工业生产的重要原料。它已经被应用于许多领域。摘要：从组织培养条件、外植体选择方法、培养中添加的物质、生长调节剂以及各种外界环境因素对离体培养的干扰等方面，综述了玉米组织培养的探索进展。在此前提下，探讨了玉米组织培养中存在的问题，并探讨了其潜在的应用价值，为玉米遗传育种和生产应用提供理论依据。关键词：玉米；组织培养；研究进展0前言据统计，2016年，中国种植玉米5.51亿亩，占粮食总面积的32.5%。全国玉米产量21955.4万吨，占全国粮食总产量的35.63%。由此可以看出，玉米是四大粮食作物之一，理应享有盛誉。玉米不仅用于农业生产，也是工业生产的重要原料。它已经被应用于许多领域。随着玉米产量的增加，玉米不仅可以用作食品，还可以转化为乙醇，加工成美味的食品，这对国民经济的发展具有深远的意义。为了满足农艺性状的要求，将所需性状的基因导入其基因中，以获得优良性状。高效再生体系的建立对遗传转化的成功起着至关重要的作用，愈伤组织诱导是建立再生体的基本条件1。1外植体的选择外植体的选择与组织培养的成功密切相关。玉米幼苗愈伤组织的成功诱导为其离体组织培养奠定了基础。1975年，Green和Philips成功地将玉米的未成熟胚诱导成愈伤组织，并首次获得再生玉米植株。随着研究者的不断探索，目前玉米愈伤组织可以通过多种类型的外植体成功诱导，如花药、未成熟合子胚、玉米叶片、下胚轴、胚根和成熟种子胚。由此可见，外植体有很多选择，我们应该有勇气去尝试。基因型2的影响基因控制性状，甚至同一物种也会因基因型差异而有不同的愈伤组织诱导条件。由于基因不同，愈伤组织的质量略有不同。一些科学家以不同杂交玉米的不同未成熟胚为外植体，其愈伤组织诱导率和愈伤组织质量与基因型密切相关。愈伤组织质量可分为三种类型：型为乳白色或绿色，结构致密坚硬，难以分离，表面呈条状突起，胚胎发育不良，不利于长期继代培养。型为淡黄色或黄色，结构松散，易碎，颗粒明显，能分化为胚状体，并能长期传代。愈伤组织类型是获得组织培养结果的最佳条件。型愈伤组织结构疏松，柔软絮状，透明或半透明，极易褐变和死亡，不具备分化和发育的能力2。刘小红等人用6种含有不同成分的培养基诱导了7个玉米自交系品种。结果表明，不同品种的平均愈伤组织率差异较大，极值分别为100%和8.6%。徐立华等人在相同培养基成分下诱导了4个玉米品种的愈伤组织。研究结果表明，在培养基相同的前提下，玉米品种决定了愈伤组织率和出苗率。在实验过程中，选择能成功诱导胚性愈伤组织的基因类型作为外植体是合理的，这样可以成功地进行基因导入和向再生体的生长。3组织培养生长调节剂的作用添加到组织培养基中的植物生长调节剂和其它成分在诱导愈伤组织和再生体中起重要作用，尤其是生长素与细胞分裂素的比例。通常将2，4-D或NAA加入到玉米培养基中，或者将2，4-D、NAA和细胞分裂素混合。此外，6-苄氨基嘌呤、吲哚-3-乙酸、激动素、吲哚丁酸和其它植物生长调节剂也常用于玉米培养基。3.1愈伤组织诱导植物生长调节剂的选择和配比是愈伤组织诱导的关键。单一的植物生长调节剂或两种或两种以上的植物生长调节剂能以适当的比例诱导愈伤组织，但不同条件下愈伤组织诱导率不同。赵金辉等人的实验结果表明，2，4-D浓度为2 mg/L时，成熟胚的平均诱导率最高，但不同外植体最适2，4-D浓度不同。Duncan等人表明，在培养基中所有成分相同的前提下，麦草畏能有效地阻止胚根和胚的生长，但2，4-d没有这种作用。刘小红等人的试验也表明，适当浓度的麦草畏比2，4-d具有更强的诱导效果3.2愈伤组织分化和植物再生玉米愈伤组织的分化需要激素的调节。6-BA是一种常见的激素。张立君等3的研究表明，细胞分裂素具有明显的促进作用。含0.5毫克/升钡的培养基对再生胚植株分化的促进作用比不含钡的培养基更明显。在玉米分化培养基中添加适量硝酸银对植株再生有显著影响。孙宏伟等人4的实验结果证实，向分化培养基中添加8毫克/升硝酸银可以有效提高玉米的再生率。同时，他们的研究表明，pp333能有效抑制组培苗的伸长，控制其高度。组培苗吸收的营养用于扩大直径、增加根数、加深叶色、提高移植再生体的成活率。一些研究也发现pp333具有杀死芽和抑制根生长的作用。吴民生等5表明，适宜浓度的6-BA能促进芽的再生。当吲哚丁酸浓度为0.4 0.7毫克/升时，玉米幼苗更容易生根。脱乙酰结冷胶可以代替琼脂粉促进玉米试管苗生根。4褐变控制褐变是指在植物组织培养过程中，外植体向培养基中释放醌类物质，导致培养基逐渐变成褐色，从而外植体也变成褐色并死亡的现象2。褐变是组织培养中常见的现象，是组织培养失败的主要原因之一。在植物组织培养基中加入活性炭、抗坏血酸、高浓度的2，4-D、硝酸银等物质抑制褐变。加入1克/升的氯化钠和0.5克/升的KCl可以通过离子调节植物组织培养基的渗透压，有效降低愈伤组织的褐变。王宏伟等6证明含甘露醇的玉米组织培养基质也能调节渗透压，大大降低未成熟胚褐变的可能性。此外，光和温度等基本环境因素也会影响褐变。5其他因素的影响在玉米组织培养中，N6、B5、MS、LS、MN等。是常用的基本介质，而N6和MS是最常用的。它们对不同基因型玉米再生体产量的影响有很大差异。MS诱导愈伤组织的效果优于N6。如果再生是从未成熟胚直接培养的，N6培养基更合适。传代培养的外部环境控制在25-27，12h/D光照和800-1000 Lx光照强度。分化过程中，外界环境为27，光照强度为2000倍，光照时间为16h/D。6展望近年来，科研人员对玉米组织培养的投入越来越多，研究成果也越来越多。他们在玉米组织培养的环境因素、培养基成分的选择以及适用于玉米组织培养的实际生产方面取得了重大突破。这些引入基因改变性状的方法为玉米品种的改良提供了一条良好的途径，许多研究者在这一领域取得了成果。目前，各种转基因玉米技术已经成熟，并大多投入商业生产。科学技术终究应该得到发展。为了使玉米愈伤组织易于获得，满足专业化和规模化生产的需要，还应从以下几个方面进行必要的探索。6.1玉米组织培养培养基组成的优化植物生长调节剂在玉米组织培养中的作用不容忽视，尤其是促进愈伤组织的诱导、增殖、细胞分裂和分化。然而，植物生长调节剂的最佳配比还有待探索，研究者的研究结果也不尽相同。因此，有必要探索培养基中所含成分和激素的选择和剂量。6.2外植体的正确选择和基因型的考虑虽然愈伤组织再生实验取得了成功，但不同品种和外植体的组织培养效果差异很大。外植体从未成熟胚、幼苗、叶片和花药获得材料并不容易，成熟种子愈伤组织率低，基因依赖性强。针对这些问题，研究不仅要增加外植体类型的选择，还要在总结前人研究成果的前提下，选择再生效率高的基因型进行组织培养试验，以尽可能避免基因型造成的试验失败。6.3提高玉米胚性愈伤组织的诱导率和分化率在国内外大多数玉米组织培养试验中，具有分化能力的愈伤组织所占比例很小。因此，为了获得所需的愈伤组织，不可避免地要对第一次培养的愈伤组织进行连续传代培养。这种方法不仅增加了工作量，而且延长了再生周期。另一方面，随着继代培养时间的延长，白化苗在再生植株中出现的频率增加，愈伤组织的分化率也会降低。因此，如何成功诱导胚性愈伤组织的难题亟待解决。参考苗红梅，鞠明，魏立斌，马琴，张海阳。2芝麻愈伤组织诱导及植株再生体系的建立J.植物学报。2012(02)2陈燕成，刘庆波，温平，李，庞康如。1玉米组织培养的研究进展J.现代农业科技。2011(20)张立君、赵、2玉米再生体系的建立及其影响因素的研究J.玉米科学杂志，2008，16 (2): 77-79，87。