CN104429969A - 一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,该方法将易出胚的花蕾与难出胚或弱出胚的花蕾混合培养,利用B5提取液提取,在1/2NLN-13培养基中诱导胚胎发生,相比于现有技术的单一培养,能够有效诱导难出胚品种产胚率和提高弱出胚品种的胚胎发生率和植株再生率,解决了弱出胚品种的胚胎发生率和出胚基因型比率低的技术问题,同时解决了难出胚品种无法利用小孢子培养的方式获得植株的技术障碍,对乌塌菜小孢子培养具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种植物小孢子胚胎的培养方法,尤其涉及的是一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法。
背景技术
目前,小孢子培养技术已在大白菜、甘蓝、小青菜等十字花科芸薹属蔬菜上有一定的应用,而乌塌菜游离小孢子的培养少有报道,由于基因型的差异,并不能把大白菜等芸薹属蔬菜的游离小孢子培养技术照搬照抄的应用于乌菜。而在少有的关于乌塌菜游离小孢子培养的报道中,都存在出胚基因型比率低,产胚率低等难题,目前为止并没有一种完全适用于乌塌菜小孢子的系统高效的培养方法。中国专利文献201210047243.1中提供了一种提高结球甘蓝胚胎出生率的培养方法,通过将结球甘蓝和油菜花蕾混合进行小孢子培养,从而提高了结球甘蓝的胚胎出生率。但结球甘蓝与油菜属于芸薹属不同种类植物,在受基因型影响严重的小孢子培养中,很难找到同时适合两种植物的培养条件,所以此方法适用性较窄。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,以解决乌塌菜小孢子胚胎发生率低、胚基因型比率低的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明提供了一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,包括以下步骤:
(1)同时选择易出胚品种、难出胚品种/弱出胚品种的乌塌菜植株的盛花期花蕾,将易出胚品种的花蕾与难出胚品种/弱出胚品种的花蕾混合,洗净后,置于4℃下预处理24h,再对混合的花蕾进行消毒,获得消毒后的花蕾,其中,所述易出胚品种为出胚率高于2个胚/蕾的乌塌菜品种,难出胚品种为出胚率为0的乌塌菜品种,弱出胚品种为介于易出胚品种和难出胚品种之间的乌塌菜品种;
(2)将步骤(1)的消毒后的花蕾加入pH5.8的B5提取液中进行提纯,获得提纯后的小孢子;
(3)将步骤(2)的提纯后的小孢子悬浮在pH5.8的1/2NLN-13培养基中,33℃下热激12h后,室温下静置暗培养,得到肉眼可见的胚状体;
(4)将步骤(3)的胚状体振荡培养,获得子叶型胚;将子叶型胚经过分化培养和生根培养,最终获得再生植株。
所述步骤(1)中,易出胚品种的花蕾与难出胚品种/弱出胚品种的花蕾个数比为1:1。
所述步骤(1)中,洗净后置于4℃下预处理24h的具体步骤为:将混合的花蕾置于网漏中流水下冲洗30min,用脱脂纱布包裹,保持混合的花蕾为湿润状态,再置于4℃下低温预处理24h;流水冲洗是为了洗净花蕾表面的杂质病菌,更好地消毒;低温预处理可以引起花药内源激素的变化,进而影响愈伤组织的形成,同时,低温预处理能够引起小孢子的孤立化,花药壁细胞核绒毡层在低温过程由逐渐退化解体,低温预处理还能使绝大多数小孢子保持其生活力。
所述步骤(1)中,消毒的步骤为:将花蕾先用体积比为75%的酒精消毒30s,无菌水冲洗3次,再用质量比为2%的次氯酸钠溶液进行表面消毒8min,无菌水再冲洗3次。
所述步骤(2)中,B5提取液的提纯步骤为:将加入B5提取液中的花蕾碾压,然后400目过滤,收集滤液,1100rpm下离心3min,弃上清,再加入B5提取液,1100rpm下离心3min,重复2次,获得的沉淀即为提纯后的小孢子。
所述步骤(3)中,提纯后的小孢子在1/2NLN-13培养基中的悬浮密度为1×105个/ml。
所述步骤(3)中,1/2NLN-13培养基为由1/2NLN-13培养基中添加0.3mg/L的细胞分裂素6-BA、0.1mg/L的α-萘乙酸α-NAA和500mg/L的活性炭AC配制而成,所述1/2NLN-13为大量元素减半的NLN-13,所述NLN-13为每100ml的NLN培养基中添加13g蔗糖的液体培养基。
所述步骤(4)中,胚状体振荡培养的转速为55rpm。
所述易出胚品种为塌地乌1号,弱出胚品种为塌地乌6号,难出胚品种为塌地乌2号。
本发明相比现有技术具有以下优点:本发明提供了一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,该方法将易出胚的花蕾与难出胚或弱出胚的花蕾混合培养,相比于单一培养,能够有效诱导难出胚品种产胚率和提高弱出胚品种的胚胎发生率和植株再生率,解决了弱出胚品种的胚胎发生率和出胚基因型比率低的技术问题,同时解决了难出胚品种无法利用小孢子培养的方式获得植株的技术障碍,对乌塌菜小孢子培养具有重要意义。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
1、实验材料:
1)、B5培养基,购于青岛高科园海博生物技术有限公司,产品编号为HB8487-1。
2)、B5提取液,购于青岛高科园海博生物技术有限公司,产品编号为HB8487-2。
3)、1/2NLN-13的制备:
从青岛高科园海博生物技术有限公司购买NLN培养基粉末,产品编号HB8514,根据NLN培养基粉末说明书要求将其配制成液体NLN,在每100ml液体NLN中加入13g蔗糖,获得NLN-13,将NLN-13与水按体积比1:1混合稀释,获得大量元素减半的1/2NLN-13。
2、具体步骤:
(1)取材:取3种乌塌菜品种,分别为易出胚品种塌地乌1号、弱出胚品种塌地乌6号和难出胚品种塌地乌2号,于9月份进行播种育苗,12月份移栽至温室培养,第二年3月上旬至4月中旬选取花蕾进行游离小孢子培养;
对上述3种乌塌菜品种的花蕾小孢子进行显微观察,统计其单核靠边期的小孢子所占的比率,结果如下表1所示:
表1:不同品种的不同花蕾长度所含的单核靠边期小孢子比例
从表1中可看出,当花蕾长度为2.50~2.99mm时,3种乌塌菜品种的单核靠边期的小孢子的比例达到最高,且均超过了60%,根据现有技术的研究证明,单核靠边期是最适合进行芸薹属蔬菜游离小孢子培养的时期,因此,本实施例选择长度为2.50~2.99mm的花蕾为乌塌菜小孢子培养的材料。
(2)小孢子分离:将上述3种品种的花蕾分别置于漏网中流水冲洗30min,用脱脂纱布报过,保持湿润状态,置于4℃冰箱中预处理24h;然后,用体积比为75%的酒精消毒30s,无菌水冲洗3次,再用质量比为2%的次氯酸钠溶液进行表面消毒8min,无菌水冲洗3次,获得消毒后的花蕾。
将消毒后的花蕾置于研钵中,加入pH5.8的B5提取液,用平头玻璃棒轻轻旋转碾压,使花蕾在B5提取液中分散开来,然后用400目的尼龙网过滤,滤液收集于离心管中,再在1100rpm的转速下离心3min,弃去上清,沉淀中再加入B5提取液,重复2次碾压和离心的步骤,获得分离液。
(3)培养基的最佳浓度的确定
A、细胞分裂素6-BA最佳浓度的确定:
将步骤(2)的分离液加至pH5.8的1/2NLN-13培养基中,所述1/2NLN-13培养基为1/2NLN-13中添加细胞分裂素6-BA,其中,所述6-BA的添加浓度设置5个梯度,分别为0mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L,获得五组小孢子悬浊液,所述小孢子悬浊液中的小孢子密度为1×105个/ml,然后将小孢子悬浊液置于33℃热激12h后,在25℃条件下静置暗培养9~15天,得到肉眼可见的胚状体,将胚状体转入转速为55rpm的摇床上震荡培养3~4周,得到子叶型胚,统计不同浓度6-BA下3种品种的胚胎发生率,结果如下表2所示:
表2:6-BA对乌塌菜小孢子胚胎发生率的影响
从表2中可看出,不同浓度的6-BA对乌塌菜小孢子胚胎发生率有显著影响,在6-BA浓度为为0.3mg/L时,易出胚材料塌地乌1号和弱出胚材料塌地乌6号的小孢子胚胎发生率都达到了最高,远高于对照,这说明添加0.3mg/L的6-BA最有利于乌塌菜小孢子的胚胎发生。
B、α-萘乙酸α-NAA最佳浓度的确定:
将步骤(2)的分离液加至pH5.8的1/2NLN-13培养基中,所述1/2NLN-13培养基为在1/2NLN-13中添加0.3mg/L的6-BA和α-NAA,其中,所述α-NAA的浓度设置5个梯度,分别为0mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.3mg/L、0.4mg/L,获得五组小孢子悬浊液,所述小孢子悬浊液中的小孢子密度为1×105个/ml,然后将小孢子悬浊液置于33℃热激12h后,在25℃条件下静置暗培养9~15天,得到肉眼可见的胚状体,将胚状体转入转速为55rpm的摇床上震荡培养3~4周,得到子叶型胚,统计不同浓度α-NAA下3种品种的胚胎发生率,结果如下表3所示:
表3:α-NAA对乌塌菜小孢子胚胎发生率的影响
从表3中可看出,不同浓度的α-NAA对乌塌菜小孢子胚胎发生率有显著影响,对于易出胚材料塌地乌1号,添加0.1mg/L的α-NAA显著提高了其小孢子出胚率,但当α-NAA的浓度高于0.1mg/L时,小孢子胚胎发生率反而比对照有所降低。对于弱出胚材料塌地乌6号,诱导其胚胎发生的α-NAA的最佳浓度也是0.1mg/L;由此得出,0.1mg/L的α-NAA为最佳浓度。
C、活性炭AC最佳浓度的确定:
将步骤(2)的分离液加至pH5.8的1/2NLN-13培养基中,所述1/2NLN-13培养基为在1/2NLN-13中添加0.3mg/L的6-BA、0.1mg/Lα-NAA和AC,其中,所述AC的浓度设置5个梯度,分别为0g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L,获得五组小孢子悬浊液,所述小孢子悬浊液中的小孢子密度为1×105个/ml,然后将小孢子悬浊液置于33℃热激12h后,在25℃条件下静置暗培养9~15天,得到肉眼可见的胚状体,将胚状体转入转速为55rpm的摇床上震荡培养3~4周,得到子叶型胚,统计不同浓度AC下3种品种的胚胎发生率,结果如下表4所示:
表4:AC对乌塌菜小孢子胚胎发生率的影响
从表4中可看出,在培养基中添加不同浓度的AC能够显著影响乌塌菜易出胚和弱出胚材料的胚胎发生能力,当AC浓度为0.5g/L时,易出胚和弱出胚材料的小孢子出胚率都达到最大,因此得出,添加0.5g/L的AC能够显著提高乌塌菜小孢子的胚胎发生率。
(4)花粉混合培养对不同乌塌菜小孢子胚胎发生和植株再生率的影响:
将步骤(1)的3种品种的长度为2.50~2.99mm的花蕾进行混合培养,分别为:将个数相等的塌地乌1号与塌地乌6号的花蕾混合培养,将个数相等的塌地乌1号与塌地乌2号的花蕾混合培养,同时设置3组塌地乌1号、塌地乌6号和塌地乌2号单独培养的阳性对照组,重复步骤(2)的小孢子分离步骤,获得5组分离液;
将5组分离液分别加至pH5.8的1/2NLN-13培养基中,所述1/2NLN-13培养基为1/2NLN-13中添加0.3mg/L的6-BA、0.1mg/L的α-NAA和500mg/L的AC配制而成,获得五组小孢子悬浊液,所述小孢子悬浊液中的小孢子密度为1×105个/ml,然后将小孢子悬浊液置于33℃热激12h后,在25℃条件下静置暗培养9~15天,得到肉眼可见的胚状体,将胚状体转入转速为55rpm的摇床上震荡培养3~4周,得到子叶型胚,统计5组分离液下的胚胎发生率;
将子叶型胚接种至B5固体分化培养基中进行光培养,所述光培养的光周期为16h,光强为40μE m-2s-1,诱导分化获得再生芽;将再生芽转入B5生根培养基进行植物再生培养,获得再生植株,根据再生植株的形态进行品种鉴定,统计不同品种的植株再生率,所述胚胎发生率和植株再生率的统计结果如下表5所示:
表5:花粉混合培养对乌塌菜小孢子胚胎发生率的影响
从表5中可看出,两个混合花粉的小孢子出胚率显著高于单一品种小孢子的胚胎发生率,但由于不能直观鉴别混合小孢子胚的品种,不能得出混合花粉培养中小孢子胚胎发生率提高的具体是哪一品种或者是两个品种。但在再生植株中,可以通过植物学性状直观地鉴别出具体品种。在单一品种小孢子培养时,弱出胚材料塌地乌6号的小孢子胚胎发生率和植株再生率都较低,难出胚材料塌地乌2号的小孢子胚胎发生率为0,但在混合花粉培养的处理组不仅出现了塌地乌2号的再生植株,塌地乌1号和塌地乌6号的植株再生率都有显著提高。因此,本发明将易出胚品种和弱出胚品种或者难出胚品种的花粉进行混合培养,能够有效诱导难出胚材料产胚和提高弱出胚材料的胚胎发生率和植株再生率。
Claims (9)
1.一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)同时选择易出胚品种、难出胚品种/弱出胚品种的乌塌菜植株的盛花期花蕾,将易出胚品种的花蕾与难出胚品种/弱出胚品种的花蕾混合,洗净后,置于4℃下预处理24h,再对混合的花蕾进行消毒,获得消毒后的花蕾,其中,所述易出胚品种为出胚率高于2个胚/蕾的乌塌菜品种,难出胚品种为出胚率为0的乌塌菜品种,弱出胚品种为介于易出胚品种和难出胚品种之间的乌塌菜品种;
(2)将步骤(1)的消毒后的花蕾加入pH5.8的B5提取液中进行提纯,获得提纯后的小孢子;
(3)将步骤(2)的提纯后的小孢子悬浮在pH5.8的1/2NLN-13培养基中,33℃下热激12h后,室温下静置暗培养,得到肉眼可见的胚状体;
(4)将步骤(3)的胚状体振荡培养,获得子叶型胚;将子叶型胚经过分化培养和生根培养,获得再生植株。
2.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,易出胚品种的花蕾与难出胚品种/弱出胚品种的花蕾个数比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,洗净后置于4℃下预处理24h的具体步骤为:将混合的花蕾置于网漏中流水下冲洗30min,用脱脂纱布包裹,保持混合的花蕾为湿润状态,再置于4℃下低温预处理24h。
4.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(1)中,消毒的步骤为:将花蕾先用体积比为75%的酒精消毒30s,无菌水冲洗3次,再用质量比为2%的次氯酸钠溶液进行表面消毒8min,无菌水再冲洗3次。
5.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(2)中,B5提取液的提纯步骤为:将加入B5提取液中的花蕾碾压,然后400目过滤,收集滤液,1100rpm下离心3min,弃上清,再加入B5提取液,1100rpm下离心3min,重复2次,获得的沉淀即为提纯后的小孢子。
6.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,提纯后的小孢子在1/2NLN-13培养基中的悬浮密度为1×105个/ml。
7.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(3)中,1/2NLN-13培养基为由1/2NLN-13培养基中添加0.3mg/L的细胞分裂素6-BA、0.1mg/L的α-萘乙酸α-NAA和500mg/L的活性炭AC配制而成,所述1/2NLN-13为大量元素减半的NLN-13培养基,所述NLN-13培养基为每100ml的NLN培养基中添加13g蔗糖的液体培养基。
8.根据权利要求1所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述步骤(4)中,胚状体振荡培养的转速为55rpm。
9.根据权利要求1~9任一所述的一种提高乌塌菜小孢子胚胎发生率的方法,其特征在于,所述易出胚品种为塌地乌1号,弱出胚品种为塌地乌6号,难出胚品种为塌地乌2号。
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