低温预处理和聚乙二醇处理对小麦花药出愈率的影响

河南农业科学,2015 ,44(4) :49-51Journal of Henan A gricultural Sciencesdoi:10. 15933/j. cnki. 1004 -3268.2015. 04. 011低温预处理和聚乙二醇处理对小麦花药出愈率的影响杨雪,刘春雷,王丁,张丽琴”,王世杰,常慧萍,邢文会,付瑞敏(河南教育学院生命科学系,河南郑州450046)摘要:以河南教育学院小麦育种研究中心培育的小麦新品系为供试材料,选用C，为基本培养基,分别研究了低温预处理1.2.3.4、5、6、7 d,添加0(CK). .80、100、 120 mg/L的聚乙二醇(PEG)对小麦花药出愈率的影响。结果表明:低温预处理4 d的小麦花药出愈率最高(2.108% ),且稳定性较好(变异系数0.067),与低温预处理2 d的小麦花药出愈率差异显著(P <0.05),与其他5个处理之间的差异极显著(P<0.01)。在培养基中加入80、100、120 mg/L PEG可显著提高小麦花药出愈率,尤其以100 mg/L PEG效果最佳。关键词:低温预处理;聚乙二醇;小麦花药;出愈率中图分类号: S512.1文献标志码: A文章编号: 1004 - 3268(2015)04 - 0049 -03Effects of Low Temperature Pretreatment and PEG on CallusInduction Rate of W heat AntherYANG Xue ,LIU Chunlei , W ANG Ding,ZHANG Liqin * ,WANG Shijie ,CHANG Huiping , XING Wenhui,FU Ruimin( Department of Life Science , Henan Institute of Education , Zhengzhou 450046 , China)Abstract: Taking the wheat lines bred by Henan Institute of Education as tested materials and Ci, as thebasic culture medium, the influence of different low temperature pretreatment times and different PEGconcentrations added in the medium on wheat anther callus rate was studied. The results showed that thecallus rate of wheat anther was the highest(2. 108% ) when it was pretreated by low temperature for4 d,which had good stability( CV =0.067). On the other hand , adding 80- -120 mg/L of PEG in the mediumcould significantly increase the callus rate of wheat anther, the effect of 100 mg/L PEG being the best.Key words: low temperature pretreatment; PEG; wheat anther; callus induction rate小麦为愈伤组织诱导频率偏低的材料[”,虽然植物上进行研究,并从不同角度探讨了低温预处理小麦单倍体培养技术已经有了长足的发展,但进一的作用机制。但对小麦花药低温预处理最佳时间的步优化各种培养条件,大幅度提高小麦的花药培养研究较少,且结果不一。自从Kao等[7]发现聚乙二效率,仍然是小麦花药离体培养和花培育种研究的醇(PEG)可以作为植物原生质体的促融合剂以来,重要内容[23]。而单倍体植株的诱导频率与很多因PEG日益受到人们的关注。目前,很多研究者应用素有关,其中对花药的预处理是一个重要的环PEG作为诱导剂和筛选剂,已有报道以PEG为诱导节[4]。在预处理中，低温预处理是-种简便和广泛剂获得抗旱植株[89]。但PEG在小麦花药培养方面应用的措施[5]。低温处理的效应是Nitsch等[6]在的应用报道不多。为此,研究不同低温预处理时间、研究毛叶曼陀罗(Daturainnoxia)的花药培养中首不同质量浓度PEG对小麦花药脱分化效果的影响,先发现的。其后,国内外学者在烟草、大麦、水稻等旨在“出中出苗培范毕条件、提高小麦花药的中国煤化工TY HCNMHG收稿日期:2014-09- 16基金项目:国家自然科学基金项目(31071413);河南省科技攻关重点项目(122102110189);河南省自然科学研究项目(2011B210002) ;河南省高等学校重点科研项目(15A210020)作者简介:杨雪(1983-),女 ,河南浚县人,讲师,硕士,主要从事植物系统分类及组织培养研究。E - mail :sws211@ 163. com*通讯作者:张丽琴( 1962 - ),女,河南安阳人,副教授,主要从事植物学及组织培养研究。E - mail:1 zhlq@ 163. com5(河南农业科学第44卷培养效率提供依据。表1不同低温预处理时间的小麦花药出愈率预处理1材料和方法时间/d出愈率/%标准差.变异系数0. 801 bedB0.3740. 4681.1材料1. 290bAB0. 458.0. 355供试小麦新品系材料为王世杰教授提供的12-0. 850bedB0.0870. 1021D292~12- 1D418 ,2012年10月20日播种于河南2. 108aA0. 1410. 0671. 156bcB0. 6160. 533教育学院小麦育种研究中心试验田,2013年4月肿0. 592cdB0. 3250. 550旬采摘幼穗,预处理及接种培养在河南教育学院生0. 398dB0. 2330. 585命科学系实验室完成。注:同列大、小写字母分别表示在0.01 0. 05水平差异显著,下同。1.2 方法2.2不同质量浓度PEG对小麦花药出愈率的影响1.2.1 低温预处理 在大田选取花药处于单核靠由表2可知,不同质量浓度的PEG对小麦花药边期[8]的材料并均分成7份,将材料用浸湿的塑料愈伤组织诱导效果不同。在培养基中分别加入80、袋包好,置4 C冰箱分别低温预处理1.2.3.4、5.6、100、120mg/LPEG,小麦花药出愈率分别较CK提7d,共7个处理,重复3次。花药取出后接种在高6.79、28.89.5.98倍。其中以100 mg/L PEG效C, +2,4-D 2.0 mg/L+ KT0.5 mg/L 培养基上，果最佳。方差分析结果显示,100mg/LPEG处理的pH值5.8 ~6.0。小麦花药出愈率与其他质量浓度处理之间的差异极1.2.2PEG处理将大田采来的单核靠边期的材显著(P<0.01)。料置4 C冰箱中低温预处理2 ~3 d。接种前在75%乙醇中均匀蘸湿备用。选取幼穗中间部位小穗表2不同质量浓度 PEG对小麦花药出愈率的影响PEG质量浓度/( mg/L) .较CK提高的倍数基部小花的花药接种在分别添加0(CK)、80、1000. 095cC120 mg/L PEG的C1培养基上,共4个处理，重复800. 740bB6.793次002. 840aA28.891.2.3培养在温度28~30C、湿度60%~80%.200. 663bB5. 98条件下暗室培养30 d。1.2.4 数据统计与分析 统计小麦花药出愈率并3结论与讨论作方差分析。小麦花药出愈率=花药愈伤组织数/本试验结果显示,小麦花药出愈率随着低温预接种花药数x 100%。处理时间的延长呈先升后降再升再降的趋势。低温2结果与分析预处理2d的小麦花药出愈率呈小幅度上升,可能与低温降低花粉代谢，提高有机物的积累有关。而2.1不同低温预处理时间对小麦花药出愈率的低温预处理3d的出愈率较2d的下降,可能是植物影响在此低温处理时已达到应对极限,但尚未适应缓冲由表1可知,不同低温预处理时间对小麦花药反应。处理4 d的出愈率最高(2.108% ),达到7个出愈率影响不同。总体来说,小麦花药出愈率随着处理中的峰值,且稳定性较好。这可能是由于随着低温预处理时间的延长呈现出先升后降再升再降的低温预处理时间的延长,花粉代谢与积累达到一个趋势。低温预处理2d的小麦花药出愈率呈现出小平衡点,在此平衡点小麦花药处于最有利于提高出幅度上升,处理3 d的出愈率下降，处理4 d的出愈愈率的生理状态。过了此平衡点，小麦花药的激素率最高(2.108%),随后则随处理时间的延长出愈水平等生理条件不再适合愈伤组织的诱导,所以低率逐渐下降,处理7d的出愈率最低(0.398%)。温预处理5 6.7 d的花药出愈率显著下降。由表1可知,低温预处理4 d的出愈率变异系中国煤化工，许多学者做了相应的数最小(0.067),说明该处理诱导小麦花药愈伤组研;YHCNMHG作用是引起花药内源激织的稳定性最好。单因素方差分析结果显示,低温素发生变化,从而影响花粉发育^[0];有的认为低温预处理4d的小麦花药出愈率与低温预处理2d的处理会造成小孢子的孤立化,结果改变这些细胞的差异显著(P<0.05),与其他5种处理差异极显著发育途径"];还有报道显示,低温处理后花药和花(P<0.01)。粉内氨基酸发生变化,从而对诱导花粉植株产生作第4期杨雪等:低温预处理和聚乙二醇处理对小麦 花药出愈率的影响51用[12]。总之,低温使得植物体内的新陈代谢活动速生理学通讯, 1988(1) :64 68.率减慢,有利于干物质的积累,这就使得提高出愈率[5]Genovest A D, Magill C w. Improved rate of callus and成为可能[13]。green plant production from rice anther culture fllowingcold shock[J]. Crop Sci, 1979 , 19 :662-664.本试验结果表明,小麦花药出愈率随着PEG质[6] Nitsch C, Noreel B. Effet d'un choc thermique sur le pou-量浓度的增加呈现先升后降的趋势,在100mg/L时vior embryogene du pollen de Datura innoxia cultive dans达到最大值(2.840% )。说明在培养基中加人80~'anthere ou isole de I'anthere[J].C R Acad Sci, 1973,120 mg/L的PEG可提高小麦花药出愈率, PEG的27(6) :303-306.质量浓度为100mg/L时,小麦花药出愈率显著[7]Kao K N, Michayluk M R. A method for high-frequency提高。inter generic funsion of plant protoplasts [J ]. Planta,小麦花药愈伤组织诱导率的高低受多种因素的1974,115(4) :355-367.影响,比如小麦品种、KT浓度、培养基类型等。除本[8] Smith R H, Bhaskaran s, Miller F R. Screening for drought身的基因型存在差异,在采摘试验材料时也存在个tolerance in sorghum using cell cultures in vitro[J]. Cell体差异[14]。由于接种量比较大,材料低温预处理的Dev Biol, 1985 ,21 :541.时间也存在差异。接种过程中人为操作的差异,以[9]Hsissal D , Bouharmont J. In vitro selection and character-及操作过程是否严谨对小麦花药的出愈情况影响也ization of drought-tolerant plants of durum wheat( Triticumdurum Desf. )[J]. Agronomic, 1994 , 14(2) :65-70.很大。暗培养室的温度、湿度等均对花药出愈率有[10]徐武,李鸣,张敬,等.低温预处理过程中大麦花药内影响。关于PEG单一变量对于小麦愈伤组织出愈源激素的变化[J].遗传学报, 1997 ,24(2):165-169.率的影响相关机制有待进--步研究。[11]钟华鑫,方国伟梁海曼.低温预处理影响籼稻花药培育效率的研究[J].植物生理学报, 1987,13(2):参考文献:144-153.[1]曾君祉,欧阳俊闻.在常温和低温条件下离体培养的[12]黄剑华 ,陆端菊,王亦菲,等.低温预处理对大麦花药小麦花药中小孢子的早期发育[J].遗传学报, 1980,7内源游离氨基酸和多胺水平的影响[J].中国农业科(2) :165-172.学,2001 ,34(6) :626-631.[2]海燕,康明辉,郭景战,等.稀土和基因型对小麦花培[13]朱晓花,孙吉雄,梁慧敏,等.低温预处理与植物生长绿苗分化率的影响[J].华北农学报, 2006,21(2):调节剂对结缕草愈伤组织诱导的影响[J].草业科34-36.学,2009 ,26(4):121-126.3] 董艳辉,于宇凤,赵兴华,等.小麦单倍体诱导技术及 [14] 韩晓峰,陶丽莉,殷桂香, 等.基因型和环境条件对小其应用[J].山西农业科学,2014 ,42(7) :764-767.麦花药培养效果的影响[J].作物学报,2010,36(7):[4] 许智宏,卫志明.花药培养中的几个生理问题[J].植物1209-1215.中国煤化工YHCNMHG