基本信息
- 项目名称：
- 云南松成熟胚胚性愈伤组织诱导及增殖
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为提高云南松成熟胚胚性愈伤组织的诱导及增殖率，为其体胚发生体系提供支持。以云南松成熟合子胚为外植体，用正交设计探索诱导愈伤组织的最适激素浓度配比及消毒方式。用不同方法增殖胚性愈伤，观察记录胚性愈伤形成过程。采用正交设计，既减少工作量，又可得到准确结论，填补了激素浓度对云南松胚性愈伤诱导的研究空白。采用固体条件培养增殖法，可以显著提高胚性愈伤增殖率，为体胚发生大规模繁殖云南松奠定了基础。
- 详细介绍：
- 为提高云南松成熟胚胚性愈伤组织的诱导及增殖率，为建立云南松成熟胚体细胞胚胎发生体系提供支持，以云南松成熟合子胚为外植体，使用正交实验设计，在DCR培养基上诱导胚性愈伤组织，以确定最佳消毒剂用量及激素浓度范围。在此基础上，设计密集梯度的激素浓度配比实验，确定最佳诱导激素浓度配比。用不同的培养方法增殖胚性愈伤组织，并对胚性愈伤组织形成过程中形态学与细胞学变化进行观察。其后提高培养基中肌醇浓度，增大渗透压，添加ABA，诱导早期原胚。结果表明，经5%次氯酸钠消毒20min，使用添加8mg/L 2,4-D、1mg/L 6-BA、500mg/L CH以及500mg/L谷氨酰胺的DCR培养基接种，可获得较高诱导率；采用在愈伤组织周围添加少量培养过该愈伤组织的培养基的方式继代，可以显著提高胚性愈伤组织的增殖率。在增殖培养基中添加ABA后,胚性细胞可逐渐发育形成胚性胚柄团。实验中多次发现，培养过愈伤组织的培养基可能具有促进细胞分裂，提高细胞胚性及抑菌等作用，猜测是愈伤组织形成过程中的自身分泌了相应有促进作用的物质所致。论文明确了云南松成熟胚胚性愈伤组织的最佳诱导条件，采用固体条件培养方式大幅度提高了胚性愈伤组织的增殖率。根据条件培养可以提高胚性愈伤组织的增殖效果的现象，针对胚性愈伤组织的增殖过程及条件培养作用的可能原因进行了初步的分析，对利用云南松成熟胚进行体细胞胚胎发生有较大意义。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 为建立云南松成熟胚体细胞胚胎发生体系，提高其胚性愈伤组织诱导及增殖率，设计正交试验探索诱导愈伤组织的最适激素浓度配比，采用不同培养方式对胚性愈伤组织进行增殖，利用稳定增殖的胚性愈伤组织诱导获得早期原胚，从而达到预期目的。
科学性、先进性及独特之处
- 参考前人实验成果，针对诱导主要影响因素——激素浓度，设计正交试验及密集梯度浓度实验，减少了1/3的工作量，节省成本并提高效率，根据两次实验结果并综合愈伤组织生长状态，确定诱导最佳激素浓度配比。 研究中首次提出采用固体条件培养的方法可以大幅提高胚性愈伤组织的增殖率，并减少褐化情况。该研究为愈伤组织的增殖方法提供了一种新的思路，为后续云南松体胚研究奠定基础。
应用价值和现实意义
- 云南松是我国西南地区荒山造林的先锋树种，有很高的环境、经济价值。但常规的种子繁殖方式已不能满足其造林需求。体细胞胚胎发生是大量无性繁殖云南松等针叶树种最有前途的手段之一，但在此树种上的应用较少。本研究填补了相关领域的研究空白，获得了愈伤组织诱导的最佳条件，提出了可大幅提高胚性愈伤组织增殖率的固体条件培养法，为云南松稳定的体胚培养体系的建立提供支持。
学术论文摘要
- 以云南松成熟合子胚为外植体，在DCR培养基上诱导胚性愈伤组织，探索最佳消毒剂用量及激素浓度配比。用不同的培养方法增殖胚性愈伤组织，并对胚性愈伤组织形成过程中形态学与细胞学变化进行观察。其后提高培养基中肌醇浓度，增大渗透压，添加ABA，诱导早期原胚。结果表明，经5%次氯酸钠消毒20min，使用添加8mg/L 2,4-D、1mg/L 6-BA、500mg/L CH以及500mg/L谷氨酰胺的DCR培养基接种，可获得较高诱导率；采用在愈伤组织周围添加少量培养过该愈伤组织的培养基的方式继代，可以显著提高胚性愈伤组织的增殖率。在增殖培养基中添加ABA后,胚性细胞可逐渐发育形成胚性胚柄团。
获奖情况
- 曾作为本校唯一入选的参展项目，于2010年9月代表学校参加教育部高等教育司主办的“第三届全国大学生创新论坛”。相关初期研究成果《云南松成熟合子胚的胚性愈伤组织诱导条件探究》一文已发表于中文核心期刊《浙江林业科技》。（2010年7月 第30卷 第4期）本论文《云南松成熟胚胚性愈伤组织诱导及增殖》已被《西北植物学报》接收，将于年内发表。
鉴定结果
- 本研究技术路线可行，实验设计科学合理，数据真实有效，得到了有参考意义及价值的结果，解决了相应问题，对针叶树体胚发生相关研究有一定参考价值。
参考文献
- [1] Hakman l, Fowke LC, von Arnold S. The development of somatc embryos in tissue cultures initiated from immature embryos of Picea abies (NorwaysPruee)[J]. Plant Sci, 1985, 38:53-59 [2] Hakman l, von Arnold S. Plantlet regeneration through somatic embryogenesis in Picea abies (Norways Pruee)[J]. Plant Phystol, 1985, 121:149-153 [3]李茜,张存旭,郑瑞杰.白皮松胚性愈伤组织诱导因素的研究[J].西北林学院学报，2006，21（2）：88-83. [4]黄健秋,卫志明,许智宏.云南松成熟胚的体细胞胚胎的发生研究[J].实验生物学报,1995, 28(4):371-379. [5]翟晓巧,翟翠娟,刘新凤.木本植物体细胞胚胎发生及植株再生研究现状[J].河南林业科技,2004,24(2):7-9. [6]方开泰，马长兴.正交与均匀试验设计[M].科学出版社，2001，北京. [7]Li X Y, Huang F H, Gbur E F. Effect of basal medium, growth regulators and phytagel concentration on initiation ofembryogenic cultures from immarure zygotic embryos of loblolly pine[J].Plant Cell Reports,1998,17:298-301. [8]江波，杨映根，郭奕明，郭仲琛，陈永喆.松柏类植物体细胞胚胎发生的研究进展[J].植物学通报, 2004,21(4):495-505. [9] Jones N B,Van stadent J.Plantlets production from somatic embryo ofPinus patula[J].Plant Physiol,1995, 145:519-525.
同类课题研究水平概述
- 体细胞胚胎发生技术是植物规模化、产业化快速繁殖和基因转化再生植株的重要手段。尤其对于种子繁殖速率慢、成本高，且传统的无性繁殖手段不足以满足造林需求的针叶树种来说，是最有发展前景的无性繁殖方法之一。 1985年，Hakman等首次报道由挪威云杉的未成熟合子胚形成体细胞胚并再生完整植株以来，针叶树的体外胚胎发生研究已取得了令人瞩目的进展。近年来，有许多专家致力于针叶树种体细胞胚胎发生的研究，但大部分研究是利用未成熟胚进行。 目前国际和国内对于松杉类植物由成熟合子胚的胚性愈伤组织的诱导研究较少，只有少数物种如挪威云杉、花旗松、北美乔松、华北落叶松、火炬松、马尾松等树种成功诱导并完成到植株的转化、建立起体胚发生的技术体系。截止目前，对于云南松体细胞胚胎发生的相关研究及报道还很少，故而有必要进行深入一步的研究探索。 在体胚发生的过程中，激素浓度是影响胚性愈伤组织诱导的关键因素。黄健秋等（1995）曾利用云南松成熟合子胚成功进行体细胞胚胎发生，获得了云南松的完整小植株。该实验过程中，没有探究不同激素浓度配比对胚性愈伤组织诱导的影响。培育时间为22-34周，胚性愈伤组织诱导率最高为35.8%，体细胞胚转换成小植株的频率为16．3%。 本研究在前人成果基础上，探索诱导愈伤组织的最佳激素浓度配比，并首次提出固体条件培养有益于胚性愈伤组织增殖，为云南松体胚发生体系的建立提供支持。
