甜瓜组织培养有哪些研究?
目前从甜瓜子叶、真叶、下胚轴、愈伤组织、原生质体等培养物中,都得到过再生植株,已形成了一定的组织培养技术体系,为甜瓜生物技术的应用研究提供了条件。
(一)通过不定芽发生途径获得再生植株
众多的研究结果认为,子叶是进行甜瓜离体再生较好的外植体,较高浓度的细胞分裂素(6-BA)为诱导甜瓜外植体不定芽所必需。陆璐等(2005)以厚皮甜瓜品种绿宝石和薄皮品种甘甜1号为材料,研究了5d龄无菌苗的子叶外植体,在附加6-BA和IAA的不同浓度组合培养基上的分化情况,结果表明:2个品种在不定芽和愈伤组织的分化上存在着较大的差异,绿宝石不定芽诱导率最高达93.75%;而甘甜1号不定芽分化频率均为100%。另外,随着IAA浓度的增大,疏松愈伤组织的分化均有加重的趋势,而提高6-BA的浓度,虽然分化进程有所加快,但玻璃化、褐化程度加重。以6个厚皮甜瓜品种研究结果表明:在诱导不定芽分化培养基MS+6-BA 1.0mg/L上,不同品种的不定芽分化频率差异显著,其中绿宝石品种的不定芽分化频率最高,达到100%;西域1号和黄河蜜次之,分别为96.67%和73.33%;玉金香和黄醉仙较低,分别为33.33%和16.67%;白兰瓜品种最低,为6.67%。在不定芽伸长培养基MS+6-BA 0.05mg/L上,分化完全的不定芽伸长达到2cm左右时,切下转接种于MS+IAA培养基上可诱导生根,并形成完整再生植株。试验结果还表明,组培环境中光照条件的改变对不定芽分化频率影响较大,外植体置于黑暗处进行5d预培养,6个品种的不定芽分化频率均有所降低,但愈伤组织的生长更加旺盛或不受影响。
潘俊松等(2003)对8个甜瓜品种的子叶节进行离体培养,建立了高效的再生体系。其中,启动培养基为MS+IAA 2.0mg/L+IAA 1.0mg/L,诱导培养基为MS+IAA 0.5mg/L+IAA 0.2mg/L,通过器官发生途径诱导形成了丛生芽,伸长和生根培养基分别为MS+IAA 0.05mg/L+IAA 0.02mg/L和1/2MS+NAA 0.2mg/L。此再生体系每个外植体可获得长度大1cm的不定芽7.2~12.5个,生根率为91%,驯化成活率大于90%。于喜艳等(2002)以厚皮甜瓜伊丽莎白、薄皮甜瓜新玉、白玉的幼龄子叶为材料,设置了15种激素组合的诱导芽分化培养基进行甜瓜子叶组织培养试验,结果表明:BA是甜瓜再生分化的关键物质,以BA浓度为2.0mg/L时最有利于子叶外植体的再分化,薄皮甜瓜的子叶组培再生能力高达100%。
用农杆菌介导的甜瓜遗传转化,普遍应用卡那霉素等抗生素类,张智俊等(2003)研究表明:卡那霉素对甜瓜愈伤组织、不定芽分化及生根均有明显的抑制作用,75mg/L的卡那霉素可作为今后甜瓜遗传转化筛选转化体和非转化体的临界浓度。200~400mg/L浓度范围内的氨苄青霉素,能够很好地抑制农杆菌过度生长造成的污染,但对甜瓜植株再生的影响较小。计巧灵等(2003)针对遗传转化处理后,在外植体上长出的甜瓜不定芽易发生黄化现象,将培养基多添加Fe盐后进行培养,黄化不定芽转绿明显,显微、超微结构显示,不定芽叶栅栏细胞内含较多的叶绿体,叶绿体内有丰富的光合片层结构,但光照强度对不定芽转绿作用不明显。
(二)体细胞胚培养
甜瓜通过器官发生的离体再生,在技术上已经成熟,通过体细胞胚胎发生的离体再生研究取得了较大进展,但仍有一些问题有待解决,如胚状体发生的频率、胚状体的质量及基因型的依赖性等。有些胚状体早熟,多数胚状体不正常。Gray等(1993)测试了52个材料,其中只有一个材料体细胞胚发生频率达到100%,且胚状体在任何发育阶段都会早熟萌发。徐方秀等(1994)以甜瓜金辉的子叶为外植体,在MS附加0.1mg/L 2,4-D和0.5mg/L BA的固体培养基上,胚状体发生的频率达到100%。
尹俊等(2000)建立了一个河套蜜甜瓜体细胞胚再生的方案,河套蜜甜瓜子叶在加有2,4-D(1mg/L)、NAA(1mg/L)、BA(0.5mg/L)和葡萄糖(3%)的MS培养基中,先暗培养1周,然后转到光下,第3周转移到不加任何激素的MS培养基中,继续在16h光周期25℃下培养,得到成熟体胚后,剥离下来转移到新鲜MS培养基中继续萌发生长。取在MS培养基上生长到5d的细嫩子叶,在MS+6-BA 0.5mg/L+IAA 1.0mg/L的培养基中直接诱导生芽,待再生芽长至0.4~0.6cm时,切下转入芽伸长培养基中(MS+6-BA 0.9mg/L),待芽伸长至0.8~1.2cm时,再转入生根诱导(MS+IAA 2mg/L)中,待植株长至8~9cm时,转入沙质土壤中炼苗。整个过程约需65~75d,单个外植体诱导成芽最多达31个,再生植株诱导率可达62.5%。
Hiroshi Ezura等(1992,1994,1997)研究发现,在甜瓜不定胚诱导再生植株过程中,会发生染色体数目的变异。何欢乐等(2002)以甜瓜麦籽瓜和青皮绿肉品种为试材,经不定胚诱导再生植株。分别调查了不同时间继代培养后形成再生植株的染色体数目,发现通过诱导不定胚所得到的再生植株中,存在着一定的变异,而且经过不同时间继代培养后,所得到的不定胚再生植株的变异程度不同,随着培养时间的增加,染色体数目的变异率从3.13%增加到30%,变异幅度也从2n=23~24增加到2n=13~48,从而得出结论:不定胚再生植株染色体数目变异程度随着培养时间的增加而增加,培养时间在1~2个月内所得到的不定胚再生植株的变异较少。此外,不定胚再生植株的染色体数目变异程度也因品种而异。
(三)花药培养
自1987年陶正南等首次通过花药培养,成功诱导出第一株甜瓜再生植株以来,应用花药培养开展甜瓜单倍体育种的研究有了一定进展。从基因型、植株花器官发育状况、花粉不同发育阶段等多个方面对甜瓜花药培养的影响进行了研究。多数研究表明:基因型是影响甜瓜花药培养的首要因素,而小孢子的发育时期是影响甜瓜花药培养的又一重要因子。甜瓜花药培养最佳时期是单核靠边期到双核期的花蕾,直径约2~5mm。在单核靠边期,甜瓜花粉愈伤组织形成的频率最高,双核期次之。小孢子处于四分体期或过早时期的花药,在诱导培养基上常常不发育,只有处在单核中、后期的小孢子容易形成愈伤组织。从植株花器官发育时期来看,在开花期的前3周内花药愈伤组织诱导频率较高,愈伤组织生长迅速、质地紧密、具有良好的分化潜能。董艳荣等(2002)从基因型、花粉发育的生理生态因素、预处理、培养基、各种激素和培养方法等多种影响因素,对甜瓜花药培养愈伤组织的诱导进行了研究。结果发现:影响甜瓜花药培养的关键因子是基因型,不同的甜瓜品种花药培养诱导愈伤组织的能力不同;在8个甜瓜品种中,以西域和蜜王愈伤组织的诱导率较高。从生长在日光温室中的植株上采集开花期前2周处于单核靠边期的花药,可得到较高的愈伤组织诱导率,在花药培养前期加入活性炭有利于愈伤组织的发生。对甜瓜花药愈伤组织增殖和分化的研究表明:BA和IAA的浓度与比例起关键作用。KT的作用不明显。愈伤组织增殖时两者的浓度分别为3.0mg/L和0.5mg/L,愈伤组织分化时两者的浓度分别为4.0mg/L和0.5mg/L。
总的来看,对甜瓜花药培养研究比较薄弱,很多研究仅局限于对少数几个影响花药培养因素的探讨,缺乏比较系统的花药再生体系研究。因此,有很多问题仍有待于解决,包括:甜瓜花药培养愈伤组织诱导率提高了,但其分化和再生能力并未提高;甜瓜花药培养小孢子的发育途径比较单一,更多的是通过愈伤组织途径,很少有胚状体的形成;愈伤组织中细胞的倍性变化复杂;植株的诱导率很低等问题。
中国工程院院士吴明珠为何被称为?甜瓜大王?,她60多年来一共培育了30个甜瓜品种,也被誉为?吐鲁番盆地的一颗明珠?。
一、被称为?甜瓜大王?的吴明珠
吴明珠是在1930年1月3日出生湖北武汉是瓜类育种的专家,也是新疆甜瓜品质改良的创始人以及奠基者,同样还是新疆维吾尔自治区农业科学院哈密瓜研究中心的研究员,由他主持选育的并且经过省级品种审定的甜瓜以及西瓜品种达到了30个,甜瓜早期,中期,晚期系列品种以及同行用其亲本所育的品种推广面积覆盖新疆北疆以及吐哈盆地主要商品瓜区的80%,为我们社会创造经济效益达到了10亿元,并且最早的时候就开始收集新疆甜瓜地方品种的资源,挽救了一批濒临绝迹的资源,她在我们中国国内率先采用了远生态,远地域,以及回交及辐射育种等等的技术相结合,选育出最优质抗病的甜瓜新品种,创造了一批新的种质资源。二、购买甜瓜掌握哪些挑选技巧?
我们平时在购买甜瓜的时候,经常会买到发苦的甜瓜,为了有效避免这个问题,我们在挑选甜瓜的时候,首先看瓜皮上的纹路,纹路越突出就说明瓜成熟度越好,这样的甜瓜会更甜,另外可以通过感觉甜瓜的重量来进行挑选,将两个大小差不多的甜瓜放到手心上来感受它们的重度,因为成熟的甜瓜含的水分通常比较少,所以重量也比较轻,登两个差不多大小的瓜,重量轻的那一个瓜会更加的甜,另外还可以通过观察瓜皮的颜色来进行挑选,瓜皮越黄的甜瓜成熟度越高,蜡**的甜瓜是最好吃最甜的,其实甜瓜除了瓤之外,甜瓜的种子和果心都含有非常丰富的营养物质,所以都是可以食用的。
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