韭菜组织培养研究进展

1、韭菜组织培养研究进展论文摘要：本文对韭菜组织培养中如何选择外植体及影响组织培养的主要因子进行了综述，对韭菜组织培养的开展前景作了展望。论文关键词：韭菜,组织培养,外植体韭菜(Alliumtuberosum.Rottl)别名草钟乳、起阳草,为百合科葱属多年生宿根草本植物。我国作为韭菜生产大国，常规育种方法诸如杂交育种、优势育种等因育种周期过长、品种间杂种优势不明显等，已不能满足韭菜生产需要。组织培养作为遗传工程中的一项综合性技术，能有效获得育种中间材料，为韭菜育种提供理想的外源受体，促进了基因工程在韭菜遗传改进上的应用，在韭菜育种中发挥出显著作用。早在1977年Zee等就已培养韭菜无菌苗幼叶获得

2、了再生苗，但植物的再生频率较低。近年来，随着国内外对韭菜组织培养研究的增多，现已建立了高频韭菜植株再生体系，因此，采用组织培养方法加快育种进程是可行且必要的。同时，韭菜原种、原原种扩繁也需要对韭菜组织培养进行深入的研究。本文对近几年来韭菜组织培养的研究成果做一综述，以期加快韭菜育种进程。收稿日期：接受日期：河南省重点科技攻关工程1.韭菜不同外植体诱导成再生植株的差异1.1韭菜花器官的组织培养韭菜花器官的不同部位分化能力有很大差异。王明耀等人采用MS培养基，对韭菜花茎(韭薹)、花盘、花柄和花蕾进行培养，结果显示花盘切块容易分化出新植株，花蕾和花柄受培养基中添加的植物激素影响较大，花茎不能分化出新

3、植株。从而证实了韭菜花器官的不同部位虽然具有相同的遗传根底，但在组织培养诱导再生植株的表现上却各有不同，这可能与特定器官自身在植株生长发育过程中担当的角色和作用有关，生长发育较为旺盛的器官更容易经过组织培养而分化出新植株。郝建平等将韭薹未张开的花序培养在不同种类的培养基上，证实了植株激素对器官的分化有重要的影响。但是，愈伤组织对激素的种类和浓度要求并不十分严格，从而认为遗传性及生理状态在形态发生过程中所起的作用可能比激素更为关键。Nair等对山韭花蕾进行诱导，也得到了能够成活的再生植株。李勇等人采用花托进行组织培养，研究发现在MS培养基中参加不同种类的植物激素对增殖率和生根速率有较大的影响，在

4、适宜的条件下组培苗的成活率可到达95%以上。1.2韭菜茎尖的组织培养茎尖是韭菜脱毒组织培养中利用的外植体。饶月辉等人对韭菜品种791进行茎尖离体培养研究，结果发现韭菜茎尖长度影响愈伤组织的转化，茎尖越小(0.4-0.1mm)，愈伤化程度越高，同时成苗所需时间越长，甚至难成苗。在MS培养基中，切取茎尖大小以0.2-0.4mm较适宜，脱毒效果也较理想。秦波等利用圣堂野生大叶韭菜的茎尖进行组织培养，在MS培养基中添加不同的植物激素，经过愈伤组织诱导和芽分化、增殖培养和生根培养阶段，获得了大量生根苗，且每一小苗可长出3-5条根。1.3韭菜根尖的组织培养Shuto等利用韭菜的根尖0.2-0.3mm进行组

5、织培养，在MS培养基中经过诱导愈伤组织和芽和根的分化形成了再生植株，证明了韭菜根尖是培养植株再生的优良外植体。张松等人的研究证明，韭菜根尖在MS+NAA1mg/L+BA2mg/L培养基上可一次成芽，芽分化频率高达65.4%-83.7%，出芽数达40.1-46.7个。该研究还对品种、苗龄等影响因子进行了比拟，找到了愈伤组织和不定芽的分化频率较高的品种，还发现7-10日苗龄的根尖外植体最适于脱分化和再分化。王桂英以韭菜种子萌发后根尖及继代组培苗根尖材料为外植体，以MS为根本培养基同时附加不同种类和浓度的植物激素进行组织培养，研究说明BA、KT和NAA配合使用利于根尖材料芽分化，种子根尖比继代组培苗

6、根尖诱导愈伤形成及芽分化相对容易。屈二军利用韭菜种子胚根为外植体诱导获得愈伤组织，并验证了在MS+NAA(1mg/L)+6-BA2mg/L的培养基上愈伤组织形成率最高，这点与张松等人的研究一致。1.4其他外植体的组织培养利用韭菜鳞茎及未传粉子房进行组织培养的研究也已有报告，贾芬等利用韭菜幼苗的鳞茎在MS培养基中诱导培养出愈伤组织，并进一步分化出芽和白色不定根，成为完整植株。田惠桥等用韭菜未传粉子房在改善的MS培养基中从胚囊中诱导出单倍体植株，同时还证明韭菜反足细胞的胚胎发生频率高于卵细胞。2.影响韭菜组织培养的因素2.1影响韭菜组织培养的内因植物细胞的全能性是韭菜组织培养的根底，遗传性及生理状

7、态在形态发生过程中起着重要的作用，不同品种和植株不同器官的转化率和转化时间存在较大的差异，因此基因型和器官的生理状态是影响韭菜组织培养的内因。张松等人采用14份材料研究了不同基因型不定芽分化的差异，结果显示所有材料的根尖外植体均能产生愈伤组织和分化不定芽，但是培养时间、愈伤组织的分化频率、出芽率和不定芽分化数目均有差异，其中91-8品种的愈伤组织和芽的分化频率最高，均到达83.7%，出芽数也最多，平均为46.7个。这就说明要提高韭菜的再生频率，选择适宜的品种也相当重要。从韭菜不同器官或相同器官不同部位产生再生植株的难易程度，可以看出器官的生理状态影响组织培养，生长活泼的器官易于培养。王明耀等人

8、的研究显示，同为花器官不同部位的分化难易表现为：花茎花柄花蕾花盘。前人的研究也证明了茎尖、根尖等生长点的分化较容易，而叶片的转化率较低。饶月辉等人的研究显示，在进行茎尖培养时茎尖的长度越小愈伤化程度越高，这可能也与外植体的生理状态有关，因为越靠近茎尖顶端生长就越活泼，脱分化的能力也就越强。张松等人发现随苗龄增加，芽分化频率和平均出芽数呈下降趋势。苗龄对不定芽分化的影响可能也与外植体的生理状态有关，随苗龄的增加外植体脱分化的能力减弱。2.2影响韭菜组织培养的外因影响韭菜组织培养的外因主要包括培养基种类、外源激素和抗生素。饶月辉比拟了MS、WH、LS、N6和SH五种培养基对韭菜茎尖培养的影响，五种

9、培养基上的韭菜茎尖均能成活，成苗率在48%以上，其中MS培养基到达78%，且成苗时间短，茎叶粗壮，生长旺。因此，MS培养基为韭菜组织培养的最适根本培养基。激素的影响主要表现在对愈伤组织和芽及根的分化上。在对花蕾材料的研究中发现，添加NAA和BA，NAA、BA和KT两种激素组合对愈伤组织的诱导效果明显，花器官其它部位出愈率主要与生长素和细胞分裂素这两类激素的种类和比例有关。在韭菜根尖培养研究中发现，NAA和BA对韭菜组织培养作用显著，在MS+NAA1mg/L+BA2mg/L培养基上，产生愈伤组织的频率和不定芽诱导频率均最高，到达80.6%。在韭菜茎尖培养研究中发现，在NAA浓度相同情况下，6-B

10、A从0.1mg/L上升到1.0mg/L，芽的增殖数量呈增加趋势，但到2.0mg/L时，6-BA有抑制作用；在6-BA浓度相同情况下，NAA浓度在一定范围内(0.1-1.0mg/L)升高对芽的诱导也有促进作用；其中NAA和6-BA的浓度均为1.0mg/L的处理组合芽诱导数到达最高。IAA和NAA均能影响再生苗的生根数和根的生长速度，其中无激素的MS培养基生根数最多，生长速度最快，更有利于韭菜组织培养过程中的生根培养。张松的研究发现，卡那霉素(Km)羧苄青霉素(Carb)和噻孢霉素(Cef)对韭菜根尖培养有抑制作用，表现为随着抗生素浓度的提高，愈伤组织和芽的分化频率逐渐降低；在浓度范围为100-5

11、00mg/L时，Timentin对韭菜根尖培养中愈伤组织的诱导和芽分化影响不大，但是出芽数量随Timentin浓度的升高而有所下降。3.韭菜组织培养的研究与应用展望目前,韭菜(同源四倍体)育种中面临一个严重的问题,即育种周期过长。韭菜在一般条件下需3年完成一个有性生殖循环。选育一个自交系或一个常规品种,需要10-15年时间。另外,韭菜产量及品质多年来处于徘徊状态,韭菜虽为异花授粉蔬菜,利用杂种优势是最有效途径之一,但韭菜品种间的杂种优势效果不明显。韭菜组织培养作为基因工程技术，与常规农业育种技术结合，在愈伤组织培养过程中易产生遗传性变异，较大的遗传变异是选育新品种的根底，特别是染色体倍性的变化

12、，为改进品种提供了新途径；同时伴随组织培养技术的日趋完善，可以将植物组培技术与分子生物学方法结合起来，在细胞水平上进行遗传修饰，重组，以改进韭菜品种；还可以通过胚培养途径将诸如山韭具有花期长、抗真菌细菌性病害等的优良性状输入栽培种，以扩大栽培种的基因库；与韭菜同属的洋葱是农杆菌的天然寄主，当酚类物质如乙酰丁香酮在农杆菌侵染中的作用被发现后，利用农杆菌介导法将外源基因导入单子叶植物成为可能，目前，我国韭菜的转基因工作也正在进行之中，韭菜高频植株再生体系可作为基因转移的受体系统，因此，加强韭菜组织培养技术的研究和开发，必将为转基因韭菜的研发打下坚实的根底。随着生物技术产业化开展的日益加快，植物组织

13、培养技术必将成熟完善，进而为韭菜加快育种进程，缩短育种周期，提高育种效益提供有效的技术支撑。参考文献2 ZEE S Y. Tissue culture and differentiation of Chinese chive. Hort Science,1977,12(3):264.6 Nair AS and Seo BB. Plantlet regeneration from callus initiated from flower buds in thewild species allium senescens var. minor.Plant Cell Tissue and Organ Culture,1993,34:205-207.10 Shuto H,Abe T,Yamagata