诱导马尾松未成熟种子胚性胚柄细胞团再生植株的方法技术

技术编号:3927388 阅读:471 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种诱导马尾松未成熟种子ESM再生植株的方法,利用马尾松未成熟种子ESM所具有的持续裂生能力特征,通过固体和液体培养的交替培养,经过维持、增殖、体胚成熟前期、成熟培养四个阶段,使ESM形成发育完整、结构正常的体胚,经萌发培养获得马尾松植株。采用本发明专利技术所提供的方法,可以获得大量遗传基础一致的马尾松体胚的再生植株,为马尾松珍稀遗传资源的保存、优良基因型苗木的大量生产,提供了一种周期短、发生效率高的新技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属林业中的种苗繁殖生物
,具体涉及一种诱导马尾松优树未成熟 种子胚性胚柄细胞团(Embryonal Suspensor Mass,简称ESM)再生植株的方法。
技术介绍
马尾松(Pinus massoniana)是我国南方的主要用材树种之一,分布范围广、蓄积 量大。由于它的适应性强、生长快、用途广泛、造林更新容易、成本低,在绿化荒山、改善生态 环境方面起了很大的作用。与商品材杉木和北方红松相比,马尾松在弯曲强度、弯曲弹性模 量、顺纹压力、端面硬度4个指标上都超过杉木、红松;而且其木材纤维素含量较高,木材广 泛用于建筑、板材、家具、胶合板、造纸和木纤维工业。马尾松木材很耐水湿,素有“水浸千 年松”之说,适于水底地下工程,大量用于矿柱和桩木;松脂的主要成份是松香和松节油,是 重要的天然化工原料,马尾松还是我国主要的产脂树种,产脂期长,产量高,单株立木胸径 18cm以上,每年可割脂5 6kg ;马尾松木材含纤维素62%,脱脂后是造纸和人造纤维工业 的重要原料;利用松根、弯曲木可培养名贵的中药材茯苓,等等。因此,加强对马尾松现有林 分的保护,研究、保护马尾松的遗传资源和发展马尾松人工林资源具有的重要意义。在马尾松森林资源的培育中,采用遗传改良材料种植是营林成功的关键措施之 一。马尾松良种繁育目前主要采用种子园育种、优树无性系扦插繁殖等传统方法,繁殖速度 较慢,难以满足生产应用的需求。被子植物体胚的发生和植株再生的思想,源于1902年Haberlandt提出的植物细 胞具有全能性的概念,即植物体的每一个细胞都具有发育成为一个新个体的潜在能力。在 人工培养条件下,植物体细胞可以诱导分化形成如有性生殖合子胚那样的胚状结构(胚状 体),进而通过覆被人工胚乳形成人工种子或直接再生形成完整的植株。由于植物每一个体 细胞从理论上都存在诱导成胚的可能性,且繁殖速度快、不受地区、季节和灾害性气候等自 然条件的限制;对于木本植物来说,不必等待漫长的有性世代,也不必像常规的无性繁殖那 样需要充足的萌芽插条,一旦获得优良的材料,就可以比常规繁殖快数十倍甚至上百倍的 速度繁殖优良种苗。作为裸子植物的马尾松,体胚的发生与被子植物的体细胞胚发生有着完全不同的 途径和机理,成熟的种子以及由种子发育而来的植株,营养细胞转变为胚性细胞十分困难。 但在针叶树种中,雌配子体受精后发育成种子的过程中有一部分珠心细胞处于未分化的阶 段,在适当的培养条件下,可以利用裂生多胚特性,诱导体胚形成。Gupta等(1985,1995) 报道过利用这一生物学特性,诱导出花旗松(Pseudotsuga menziesii)和湿地松(Pinus elliottii)的体胚,其大致可以分为四个步骤ESM的诱导、保持和增殖、体胚的成熟、萌发 和植株再生,并证明该技术体系具有达到产业化的前景。目前虽有马尾松成熟种子诱导体胚发生的报道,但诱导率极低,难以在生产上应 用。中南林业科技大学曾报道马尾松不同成熟度的幼胚离体培养,诱导愈伤组织和体胚发 生,但尚未获得具体的结果。国内外尚无利用马尾松优树未成熟种子的ESM诱导体胚发生,并实现植株再生的成功方法报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对当前马尾松组织培养器官发生困难、植株再生率低,以及用 马尾松的成熟合子胚诱导体胚成功率极低,难以满足生产应用需要等问题,研究利用马尾 松优树的ESM诱导体细胞胚的发生和植株再生的新途径,快速生产大批高质量的苗木,满 足林业生产对优质马尾松种苗的需求。本专利技术以马尾松优树未成熟种子的ESM为起始材料,在经过反复筛选的基础上获 得培养基上进行多步离体培养,长期维持未成熟种子ESM的裂生多胚发生能力,经过胚性 愈伤诱导、维持、增殖、体胚成熟前期和成熟等阶段培养,获得体胚,再经萌发培养实现植株 的再生。本专利技术的技术解决方案为一种诱导马尾松优树的未成熟种子ESM再生植株的方法,其特征是在每年的6月 中旬采集马尾松优树球果,置于4°C冷藏保存预处理一周以上后,在无菌条件下剥取球果中 的未成熟胚,按以下培养条件和先后时间顺序培养a.ESM的起始诱导此阶段基本培养基采用DCR培养基。在无菌条件下将未成熟种子胚接种至下述诱 导培养基中,在23°C、暗培养40天,诱导获得大量ESM,培养基配方如下。kno3340mg/LCa (N03) 2 4H2056mg/Lnh4no3400mg/Lkh2po4170mg/LCaCl2 2H2085mg/LMgS04 7H20370mg/LNa2-EDTA H2037. 3mg/LFeS04 7H2027. 8mg/LH3BO36. 2mg/LMnS04 H2022. 3mg/LZnS04 7H208. 6mg/LNa2Mo04 2H200. 25mg/LCuS04 5H200. 25mg/LKI0. 83mg/LCoCl20. 025mg/LNiCl20. 025mg/LMyO-Inositol200mg/LGlycine2. Omg/LThiamine HCI1. Omg/LNictinic acid0. 5mg/LPyridoxine HCI0. 5mg/L2,4-D2mg/L6-BAlmg/L谷氨酰胺lg/L水解酪蛋白0. 5g/L肌醇lg/L糖30g/L琼脂1. 9g/Lb. EMS的维持与增殖此阶段基本培养基采用DCR培养基。将3/10 页下转入以下配方培养基中,23°C暗培养条件下,维持培养20天kno3340mg/LCa (N03)2 4H20556mg/Lnh4no3400mg/Lkh2po4170mg/LCaCl2 2H2085mg/LMgS04 7H20370mg/LNa2-EDTA H2037. 3mg/LFeS04 7h2027. 8mg/LH3BO36. 2mg/LMnS04 h2o22. 3mg/LZnS04 7h208. 6mg/LNa2Mo04 2h200. 25mg/LCuS04 5h200. 25mg/LKI0. 83mg/LCoCl20. 025mg/LNiCl20. 025mg/LMyO-Inositol200mg/LGlycine2. Omg/LThiamine HCI1. Omg/LNictinic acid0. 5mg/LPyridoxine HCI0. 5mg/L2,4-d0. 6mg/L6-BA0. 2mg/L谷氨酰胺lg/L水解酪蛋白0. 5g/L肌醇lg/L糖30g/L琼脂7. Og/L将维持培养20天后的EMS移入以下液体培8100r. p. m的条件下增殖培养7天kno3340mg/LCa (N03) 2 4H20556mg/Lnh4no3400mg/Lkh2po4170mg/LCaCl2 2H2085mg/LMgS04 7H20370mg/LNa2-EDTA H2037. 3mg/LFeS04 7H2027. 8mg/LH3BO36. 2mg/LMnS04 H2022. 3mg/LZnS04 7H208. 6mg/LNa2Mo04 2H200. 25mg/LCuS04 5H20本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种诱导马尾松未成熟种子胚性胚柄细胞团再生植株的方法,其特征是在每年的6月中旬采集马尾松优树球果,置于4℃冷藏保存预处理一周以上后,在无菌条件下剥取球果中的未成熟胚,按以下培养条件和先后时间顺序培养:a.ESM的起始诱导在无菌条件下将未成熟种子胚接种至下述诱导培养基中,在23℃的温度下暗培养40天,诱导获得大量ESM,培养基配方如下:KNO↓[3]340mg/LCa(NO↓[3])↓[2].4H↓[2]O56mg/LNH↓[4]NO↓[3]400mg/LKH↓[2]PO↓[4/L琼脂7.0g/L将维持培养20天后的EMS移入以下液体培养基中,在23℃、暗培养,摇床转速为80~100r.p.m的条件下增殖培养7天:KNO↓[3]340mg/LCa(NO↓[3])↓[2].4H↓[2]O556mg/LNH↓[4]NO↓[3]400mg/LKH↓[2]PO↓[4]170mg/LCaCl↓[2].2H↓[2]O85mg/LMgSO↓[4].7H↓[2]O370mg/LNa↓[2]-EDTA.H↓[2]O37.3mg/LFeSO↓[4].7H↓[2]O27.8mg/LH↓[3]BO↓[3]6.2mg/LMnSO↓[4].H↓[2]O22.3mg/LZnSO↓[4].7H↓[2]O8.6mg/LNa↓[2]MoO↓[4].2H↓[2]O0.25mg/LCuSO↓[4].5H↓[2]O0.25mg/LKI0.83mg/LCoCl↓[2]0.025mg/LNiCl↓[2]0.025mg/LMyO-Inositol200mg/LGlycine2.0mg/LThiamine.HCI1.0mg/LNictinic.acid0.5mg/LPyridoxine.HCI0.5mg/L2,4-D0.6mg/L6-BA0.2mg/L谷氨酰胺1g/L水解酪蛋白0.5g/L肌醇1g/L糖30g/Lc.体胚的成熟前期培养将b.中所增殖培养完成后的EMS转移到以下配方液体培养基中,在23℃、暗培养,摇床转速为80~100r.p.m的条件下,成熟前期培养7天:KNO↓[3]909.9mg/LCa(NO↓[3])↓[2].4H↓[2]O236.2mg/LNH↓[4]NO↓[3]603.8mg/LKH↓[2]PO↓[4]136.1mg/LMg(NO↓[3])↓[2].6H↓[2]O256.6mg/LMgSO↓[4].7H↓[2]O246.5mg/LMgCl↓[2].6H↓[...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:施季森高燕席梦利边黎明陈金慧郑仁华黄寿先
申请(专利权)人:南京林业大学
类型:发明
国别省市:84[中国|南京]

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