一种枸杞花培育种分化培养基
技术领域
本发明涉及一种枸杞花培育种分化培养基,具体涉及一种应用于枸杞花药愈伤分化培养阶段、绿苗分化率高、分化效果好、培养基褐化程度轻的分化培养基,属于枸杞的组织培养技术领域。
背景技术
枸杞(Lycium Barbarum. L),为茄科(Solanaceae)枸杞属(Lycium)植物,为多年生落叶灌木。枸杞总共约有80 种,多数种分布在美洲,尤其南美洲种类最多,欧亚大陆约有10种,主要分布在中亚。我国有7个品种和3个变种,多数分布在西北和华北。河北、内蒙古、山西、陕西、甘肃、宁夏、新疆、青海等省或自治区都有野生种分布,中心分布区域是在河西走廊、柴达木盆地以及青海至山西的黄河沿岸地带。但是,枸杞主要的野生分布区域仍在宁夏、甘肃、青海黄河两岸的引黄灌区、黄土高原及荒漠干旱地区带。枸杞垂直分布的可塑性很大,从海拔很低的滨海平原天津,到海拔三千米的青海高原,都有分布或栽培。
枸杞作为“药食同源”植物,具有重要的药用价值和经济价值,枸杞具有清热解毒、滋肝补肾、明目养颜、壮阳养精、坚筋补血、治肿通便、降血糖等作用,是著名中药材、高级滋补品和保健品,与琼珍灵芝、长白山人参,东阿阿胶并称为“中药四宝”。近年来,随着枸杞药用保健价值的进一步开发,枸杞的栽培面积不断扩大,成为西北地区主要经济树种之一。
常规育种方法已不能满足现代农业对枸杞品种改良的需求,而培育枸杞新品种的新方法很少。目前,通过单倍体育种方法中的花药培养技术得到的单倍体植株,经加倍后产生的纯合二倍体,在育种上能极早稳定分离后代,缩短育种年限、简化选育程序。我国枸杞单倍体育种始于20世纪80年代,中科院植物研究所顾淑荣研究员首次获得宁夏枸杞花粉植株,樊映汉等通过胚状体途径获得两种枸杞植物花药单倍体,曹有龙等通过枸杞花药愈伤组织细胞悬浮培养获得了再生植株,这些研究为枸杞花药培养影响因素的发现、纯合花培育种材料和突变株的获得奠定了基础。
虽然在枸杞花药培养上,前人已有研究,但仅停留在理论探讨上,没有把枸杞花药培养技术真正用于生产实践中,枸杞花药、花粉培养一直处在半停滞状态,主要原因是枸杞遗传育种长期停留在过去群体选育上,人们创造变异群体非常有限,育种方法较为落后,再加上枸杞花药植株的诱导率总体上较低,限制了枸杞花药培养发展。因此,深入研究枸杞花药培养的影响因素(基本培养基、激素、活性炭、温度、甘露醇预处理),优化枸杞花药培养的条件,建立一套适合枸杞花药培养的技术体系,对提高枸杞育种效率,加快枸杞育种的选育进程,为枸杞遗传改良和遗传机理研究提供理论依据,从而可以推动我国枸杞产业的快速发展。
发明内容
本发明是针对目前枸杞花药培养效率低下的难题,提供了一种特异性针对枸杞花药愈伤分化培养阶段,花药愈伤绿苗分化率高,分化效果好,培养基褐化程度轻的枸杞花培育种分化培养基。
本发明的目的是通过以下方式实现的:
一种枸杞花培育种分化培养基,其特征在于:所述培养基的组成为:
大量元素:KNO3 900~1000mg/L,NH4NO3 800~850mg/L,KH2PO4 650~700mg/L,MgSO4∙7H2O 1400~1600mg/L,谷氨酰胺 360~420mg/L,CaCl2∙2H2O 200~240mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 17~19mg/L,ZnSO4∙7H2O 25~30mg/L,H3BO3 5.5~7.0mg/L,KI0.75~0.85mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 40~45mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 54~58mg/L;
有机成分:肌醇45~55mg/L,维生素B1 0.35~0.45mg/L,维生素B6 0.45~0.55mg/L,烟酸4.5~5.5mg/L,腺嘌呤20~25mg/L,脯氨酸1.8~2.2mg/L,叶酸0.35~0.45mg/L,生物素 0.09~0.11mg/L;
无机添加物:活性炭 8~10g/L,N-甲基-亚硝基脲25~30mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 0.9~1.1mg/L,KT 1.6~1.8mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 10~15g/L;
碳源:蔗糖 25~30g/L,果糖 12~15g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.5~6.0g/L,山梨醇20~25g/L,水解蛋白 0.9~1.1g/L。
所述的培养基的组分的最佳含量为:
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
所述的枸杞根提取液的获取方法为:将枸杞根洗净后称取30g,切成碎片,加入100ml蒸馏水,煮沸30min,用4~6层纱布过滤静置,待沉淀后将取上清液。
所述的培养基的配制pH值为:5.4~5.8,最佳配制pH值为5.6。
所述的无机添加物N-甲基-亚硝基脲的添加方法为:配制好N-甲基-亚硝基脲溶液后,用灭菌的0.22μm的微孔滤膜过滤灭菌,待培养基高压蒸汽灭菌后冷凝到45~55℃时,取出置于超净工作台中,无菌操作,加入N-甲基-亚硝基脲溶液,摇匀冷凝,备用。
所述的培养基冷凝后至接种枸杞花药愈伤的间隔时间不超过48h。
本发明所述的培养基来分化枸杞花药愈伤组织,枸杞花药愈伤绿苗分化率高,分化效果好,培养基褐化程度轻,从而大大提高了枸杞花培效率,加快了育种进程。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明作进一步说明,而非限制本发明。
实施例1
配制如下配方的培养基:
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
选取枸杞品种宁杞3号和黄果枸杞作为花药培养花药供体,于初花期或盛花期从生长健壮、无病虫害的该两个品种的枸杞植株上取发育时期处于单核中晚期的花蕾为试材,诱导枸杞愈伤组织。愈伤组织形成后(直径达到2mm左右时),将枸杞愈伤接种至该分化培养基中,待枸杞愈伤完全分化出枸杞幼苗后,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
绿苗分化率(%)=分化绿苗数/转移的愈伤块数×100%;白化苗率(%)=白化苗数/转移的愈伤块数×100%。
实施例2
配制如下配方的培养基(碳源组合方式的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
碳源组合方式设置以下6种:蔗糖40g/L;蔗糖35g/L、果糖5g/L;蔗糖30g/L、果糖10g/L;蔗糖20g/L、果糖15g/L;蔗糖10g/L、果糖30g/L;果糖40g/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
实施例3
配制如下配方的培养基(凝固剂的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
其它添加物:山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
凝固剂的添加组合设置为以下3种:植物凝胶 1.9g/L、琼脂 4.7g/L;植物凝胶3.8g/L、琼脂 2.3g/L;琼脂 7g/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
实施例4
配制如下配方的培养基(活性炭的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
活性炭的添加浓度设置为以下5个组合:0,3g/L,6g/L,12g/L,15g/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
实施例5
配制如下配方的培养基(N-甲基-亚硝基脲的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
N-甲基-亚硝基脲的添加浓度设置为以下5个组合:0,9mg/L,18mg/L,36mg/L,45mg/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
实施例6
配制如下配方的培养基(生理活性物质的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,山梨醇22.5g/L,水解蛋白 1.0g/L。
生理活性物质选择以下3种:空白对照;马铃薯提取液 12.5g/L;椰乳12.5g/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
实施例7
配制如下配方的培养基(山梨醇的优化筛选):
大量元素:KNO3 950mg/L,NH4NO3 825mg/L,KH2PO4 675mg/L,MgSO4∙7H2O 1500mg/L,谷氨酰胺 390mg/L,CaCl2∙2H2O 220mg/L;
微量元素:MnSO4∙4H2O 18mg/L,ZnSO4∙7H2O 27.5mg/L,H3BO3 6.25mg/L,KI 0.8mg/L;
铁盐及络合剂:FeSO4∙7H2O 42.5mg/L,Na2-EDTA∙2H2O 56mg/L;
有机成分:肌醇50mg/L,维生素B1 0.4mg/L,维生素B6 0.5mg/L,烟酸5.0mg/L,腺嘌呤22.5mg/L,脯氨酸 2.0mg/L,叶酸0.4mg/L,生物素 0.1mg/L;
无机添加物:活性炭 9g/L,N-甲基-亚硝基脲 27.5mg/L;
植物生长调节剂:2,4-D 1.0mg/L,KT 1.7mg/L;
生理活性物质:枸杞根提取液 12.5g/L;
碳源:蔗糖 27.5g/L,果糖 13.5g/L;
凝固剂及其它添加物:植物凝胶 5.75g/L,水解蛋白 1.0g/L。
山梨醇的添加浓度设置为以下5个组合:0,7.5g/L,15g/L,30g/L,37.5g/L。
同样选取该两个枸杞品种作为花药供体,操作方法、培养方法同实施例1,统计枸杞愈伤绿苗分化率、白化苗率。
培养基对比实验
将实施例2-7分别与实施例1进行对比,对比的结果如下表所示:
从表1-6可以看出,使用本发明所提供的培养基比使用其它任何对比培养基对枸杞花药愈伤组织绿苗分化效率更高,表明本发明提供的培养基配方是经过大量单因子、多因子试验所筛选的最优组合,多年来我们亦围绕本发明的组合配比做了小范围单因子改变优化组合试验,大量的实验研究亦得出本发明的组分配比是最优的。使用本发明所提供的培养基将枸杞品种宁杞3号、黄果枸杞的愈伤组织绿苗分化率提高到56.8%和63.7%,而愈伤白化苗率仅有11.8%和12.9%,充分说明了本发明提供的培养基是一种显著改良的枸杞花药分化培养基。
以上7个实施例可以说明本发明提供的培养基配方的组分配比是最优组合,本发明提供的培养基对枸杞花药愈伤组织的绿苗分化效率高、分化效果好。我们的研究结果对于推广和应用枸杞单倍体育种和理论研究无疑有较大的现实意义和实用价值。
本领域技术人员可以根据本发明公开的内容和所掌握的本领域技术对本发明内容作出替换或变型,但是这些替换或变型都不应视为脱离本发明构思的,这些替换或变型均在本发明要求保护的权利范围内。