| 单词 | 利用体细胞培养方法选育苜蓿抗旱品种 |
| 释义 | 【利用体细胞培养方法选育苜蓿抗旱品种】 拼译：selection for mutants resistance to drought in alfalfa using somatic cell cultures 苜蓿是优良的豆科牧草，又是重要的土壤改良作物。20世纪50年代，苜蓿即被用作组织培养的良好材料。森得尔斯和本海姆(Sunders，Bingham，1972)以苜蓿的花药、未成熟胚、上胚轴及部分节间为材料，首次从其愈伤组织中获得了再生植株。1980年，高和米其鲁克(Kao，Michayluk)从苜蓿的悬浮细胞培养物中得到胚状体，并诱导出完整的再生植株，同时成功地将苜蓿叶肉细胞分离的原生质体进一步培养成植株。沙金(Shakin 1986)以PARc8为载体，将Nos基因和卡那霉素抗性基因转移到苜蓿愈伤组织中，在愈伤组织和植株水平中都得到了表达。中国杨燮荣等(1981)、李聪等(1989)以苜蓿叶柄、叶片、茎段、子叶为外植体，诱导出愈伤组织并再生了植株。 在苜蓿体细胞抗旱突变体的筛选中，采用PEG(聚乙二醇)作为筛选剂。PEG是高分子量的非渗透性的渗透压调节剂，对水具有强烈的亲和性，可以增加溶液的水势而造成不同程度的干旱环境。由于它对植物细胞无毒性，而且不会被细胞吸收，因此得到广泛应用。耐波尔斯和海塞尔(Nabors and Heyser，1979)以PEG为诱导剂和筛选剂，筛选出烟草抗旱细胞系。布列森(Bressen，1981)等以PEG为筛选剂，筛选出抗15%PEG(约－11巴)的番茄细胞系，这种细胞系同时表现出对NaCl的抗性。史密斯(Smith，1985)用0%～25%PEG对10个高粱品种的愈伤组织进行抗旱选择，结果筛选出对田间早期干旱具有潜在抗性的高粱品种。1987年，有人以PEG为筛选剂，通过悬浮培养，选出抗旱的大豆品种。利用PEG作为抗旱突变体的筛选剂时，不能采用琼脂固体培养基，因为PEG能夺取自由水使琼脂失去和水结合的机会，不能形成固体培养基。为此，北京农业大学经过研究建立了一个以聚酯短纤维为支持物，用滤纸为界面的适合于抗旱离体筛选的静止液体培养系统。苜蓿、水稻等植物的外植体在此系统中培养后，在出愈率和分化率方面均优于固体琼脂培养基。以苜蓿的子叶为外植体，在静止液体培养系统中培养和进行抗旱突变体筛选时观察到，外植体对不同浓度的PEG反应是不同的，当培养基内PEG的含量小于10%时，愈伤组织生长正常，脱分化率不受影响，而且低浓度的PEG对脱分化还有促进作用，脱分化后愈伤组织生长良好。在20%PEG浓度下，脱分化过程缓慢，脱分化率仅为20%。在含有30%PEG的培养基上，子叶不脱分化，生长完全受到抑制。可见对苜蓿生长起明显抑制作用的PEG浓度为20%，作为筛选剂也比较合适。已获得抗20%PEG的愈伤组织3个及抗25%PEG的抗性愈伤组织1个。对抗性愈伤组织的抗性机理研究表明，这种愈伤组织通过渗透调节来维持细胞膨压，且脯氨酸是主要的渗透调节物质，在抗性愈伤组织中脯氨酸的含量明显高于对照，是对照的4．4倍。另外，在渗透胁迫情况下，愈伤组织中激素脱落酸(ABA)的含量迅速增加，而且ABA的含量与脯氨酸的含量具有平行关系，ABA含量越高，脯氨酸的积累越多。ABA可以促进植物组织或细胞中脯氨酸的积累。这表明，ABA在对旱逆境适应过程中起了积极的生理作用。王洪春(1987)认为，ABA作用的机制可能是阻止谷胱甘肽和膜中磷脂的下降，从而防止膜的过氧化作用，维持膜的液晶状态，保证膜功能的执行。ABA可促进膜透性增强，使抗性细胞膜的特性得到改善。在逆境条件下，植物或愈伤组织产生各种逆境蛋白。对抗性愈伤组织进行电泳分析的结果表明，在抗性愈伤组织中产生了新的蛋白质，其分子量分别为17000u和18000u。许多研究资料表明，植物对逆境的抵抗有共同的生理基础，在含有PEG培养基上选出的抗性愈伤组织，同时表现出对渗透物质如蔗糖、NaCl、甘露醇诱导的逆境的抗性。并且还表现出对低温的抗性。当抗PEG的愈伤组织和非抗性的愈伤组织在－15℃下经过4次反复冷冻处理后，放在培养基上培养，结果所有对照的愈伤组织全部死亡，而抗性系则生长正常。苜蓿的愈伤组织在含有PEG的培养基上经过6～8代继代培养后，选出抗性愈伤组织，将抗性愈伤组织放在含有4mg／L的2，4－D和1mg／L的6BA培养基上进行胚状体诱导，再将胚状体转移至含有2g酵母提取液的固体MS培养基上培养，便长出完整的小植株。在抗旱逆境的抗性机理研究方面，还有不少问题尚待研究，例如植物对逆境的重要反应是产生各种酶类物质来分解逆境下在细胞和组织中积累的有害物质，从而维持结构的稳定性，研究这些酶类物质的作用是有意义的课题。另外，在抗旱育种方面，由于初步了解到抗性的生理机制后，开始采用基因工程的方法来进行抗旱育种，如目前已知道抗旱植物中脯氨酸含量显著增加，一些科学家正在将合成脯氨酸的基因提取出并转移到抗旱植株中去，以提高其抗旱性，这些方面的研究都有很大的发展前景。【参考文献】：1 Sunders J W，Bingham E J．Crop Sci．，1972，12：804～8082 Kao K N，Michayluk M．K．In Vitro．，1980，17：645～6483 Bressan R A，et al．Plant Science Letters，1981，21：23～304 Smith R H，et al．Dev．Biol．，1985，21：541～5455 李聪，等．中国草地，1989，6(6)：51～566 赵世绪，张志胜，林廷安．北京农业大学学报，1992，18(3)：243～245(北京农业大学林廷安副教授、赵世绪教授撰) |
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