棉花原生质体培养和原生质体对称融合研究

论文题目: 棉花原生质体培养和原生质体对称融合研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物遗传育种

作者: 孙玉强

导师: 张献龙

关键词: 野生棉,陆地棉,中棉,体细胞胚胎发生,原生质体培养,原生质体融合,植株再生,体细胞杂种

文献来源: 华中农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 棉花是世界上最重要的天然纤维作物,也是世界上产量第二位的油料作物;同时是世界上附加值最高的作物。大约棉花价值有90%附加于棉纤维,然而,棉花产量和纤维品质正在逐步下降,尤其是过去的十五年。这种下降趋势归因于棉花品种资源遗传多样性的全面流失,作物对环境胁迫脆弱性的增加。根据增加棉花基因库多样性的迫切需要,棉花改良计划正在转向于多种分子育种技术的应用和资源的利用。丰富的棉花野生种（Gossypium spp.）是栽培棉遗传改良重要的种质资源和更新资源,并成为宝贵的遗传资源库,对棉花的遗传改良有着重大的现实和理论意义及潜在的应用价值。由于野生种和栽培种亲缘关系较远,杂交往往很难成功,或者F1代没有育性,或育性很低。寻求把野生棉的有益基因转入到栽培种中去的途径对于栽培棉种的遗传改良具有重要意义。利用生物技术进行棉花的种质资源创新是一条有效途径,我们拟通过体细胞培养、原生质体培养和原生质体融合创造新的棉花种质。本研究内容主要涉及到野生棉的体细胞胚胎发生和植株再生;陆地棉和野生棉的原生质体培养及植株再生;栽培棉种和野生棉的原生质体对称融合及杂种植株再生。本研究取得的主要结果如下: 1.从9个野生棉种中诱导出愈伤组织,其中从G. davidsonii, G. klotzschianum, G. raimondii和G. stocksii愈伤组织通过体细胞胚胎发生得到正常的再生植株。从G. aridum也可以得到形态不正常的再生植株。G. anomalum, G. africanum, G. thurberi和G. bickii的愈伤组织仍处于非胚性状态。详细地研究了胚性愈伤组织的诱导和保存、促进体细胞胚成熟和植株再生与移栽的方法和途径,基本建立起一套适合野生棉体细胞培养操作程序。其中2,4-D/KT对所有供试棉种愈伤组织诱导都很有效;不同激素组合、糖源,悬浮培养,环境胁迫等能够不同程度地有效地促进胚性愈伤组织形成、体细胞胚成熟、萌发和植株再生;野生棉的胚性愈伤组织在含有IBA 0.984μM,KT 0.232μM的MSB固体培养基上保存4年多,仍然具有分化能力,这样就可以提供大量的实验材料。 这是首例报道从多个野生棉通过体细胞胚胎发生得到再生植株。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

缩写词表

第一章 棉花组织培养研究进展

1.1 棉花生物技术与遗传改良

1.1.1 棉花体细胞组织培养

1.1.1.1 棉花体细胞培养历史发展

1.1.1.2 体细胞形态发生

1.1.1.3 体细胞胚胎发生生理生化特性和遗传学分析

1.1.1.4 影响棉花体细胞胚胎发生和植株再生的因素

1.1.1.4.1 基因型(Genotype)

1.1.1.4.2 植物生长调节剂(Plant growth regulators)

1.1.1.4.3 外植体(Explant)

1.1.1.4.4 培养条件(Culture conditions)

1.1.1.5 体细胞培养的应用

1.1.1.5.1 遗传转化受体

1.1.1.5.2 体细胞突变体的筛选与鉴定

1.1.1.5.3 体细胞杂交

1.1.2 棉花原生质体培养研究进展

1.1.2.1 棉花原生质体培养研究发展

1.1.2.2 棉花原生质体培养操作

1.1.2.3 影响棉花原生质体再生的因素

1.1.2.3.1 分离原生质体的外植体

1.1.2.3.2 培养条件

1.1.2.4 棉花原生质体培养存在问题和解决方法

1.1.2.5 棉花原生质体培养的应用

1.1.2.5.1 利用原生质体融合进行体细胞杂交

1.1.2.5.2 进行遗传转化

1.1.2.5.3 无性系变异筛选和突变育种

1.1.3 利用原生质体融合创造新种资质源相关研究

1.1.3.1 棉花种资质源创新的重要性

1.1.3.2 原生质体融合创造新种资质源

1.2 目的和目标

1.2.1 目的

1.2.1.1

1.2.1.2

1.2.1.3

1.2.2 目标

1.2.2.1

1.2.2.2

1.2.2.3

第二章 二倍体野生棉的体细胞胚胎发生和植株再生

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 方法

2.2.2.1 种子灭菌、萌发和愈伤组织诱导

2.2.2.2 胚性愈伤组织诱导和保存

2.2.2.3 体细胞胚胎发生

2.2.2.4 胚性细胞悬浮系的建立和体细胞胚胎发生

2.2.2.5 叶绿素含量的测定

2.2.2.6 体细胞胚成熟和萌发

2.2.2.7 植株移栽

2.2.2.8 数据分析

2.3 结果与讨论

2.3.1 二倍体野生棉(G.klotzschianum A.)体细胞胚胎发生和植株再生

2.3.1.1 愈伤组织诱导

2.3.1.2 胚性愈伤组织诱导和体细胞胚胎发生

2.3.1.3 胚性细胞悬浮系和体细胞胚胎发生

2.3.1.4 植株再生

2.3.2 讨论

2.3.3 多个野生棉的体细胞胚胎发生和植株再生

2.3.3.1 愈伤组织、胚性愈伤组织的诱导和保存

2.3.3.2 体细胞胚萌发和植株再生

2.3.4 讨论

2.4 小结

第三章 陆地棉(G.hirsutum L.)和克劳茨基棉(G.klotzschianum A.)原生质体培养及植株再生

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.2.1 植物材料和培养条件

3.2.2 方法

3.2.2.1 胚性细胞悬浮系的建立

3.2.2.2 分离原生质体的酶液

3.2.2.3 原生质体的分离

3.2.2.4 原生质体活性的检测

3.2.2.5 原生质体培养

3.2.2.6 G.klotzschianum原生质体再生植株RAPD分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 从陆地棉不同外植体分离的原生质体培养体细胞胚胎发生和植株再生

3.3.1.1 原生质体分离和培养

3.3.1.2 体细胞胚胎发生和植株再生

3.3.2 野生棉(G.klotzschianum)原生质体培养及植株再生

3.3.2.1 原生质体的分离和培养

3.3.2.2 愈伤组织形成和植株再生

3.3.2.3 再生植株RAPD检测

3.3.3 讨论

3.4 小结

第四章 棉花原生质体融合得到体细胞杂种和其形态特征

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.2.1 植物材料

4.2.2 方法

4.2.2.1 原生质体分离和融合

4.2.2.2 原生质体培养

4.2.2.3 体细胞胚胎发生和植株再生

4.2.2.4 流式细胞仪倍性分析

4.2.2.5 气孔观察

4.2.2.6 染色体压片观察

4.2.2.7 RAPD，SRAP和SSR检测再生植株基因组DNA

4.3 结果与讨论

4.3.1 陆地棉(G.hirsutum L.)和野生棉(G.klotzschianum A.)原生质体电融合及体细胞杂种获得

4.3.1.1 原生质体分离、融合和培养

4.3.1.2 体细胞胚胎发生和植株再生

4.3.1.3 器官发生途径再生植株

4.3.1.4 再生植株的形态特征

4.3.1.5 再生植株杂种性鉴定

4.3.1.5.1 流式细胞仪倍性分析

4.3.1.5.2 叶片的气孔观测

4.3.1.5.3 染色体压片记数

4.3.1.5.4 再生植株基因组分析

4.3.1.6 再生杂种植株早花现象

4.3.1.7 讨论

4.3.2 G.hirsutum L.(4x)和G.davidsonii K.(2x)原生质体电融合得到体细胞杂种

4.3.2.1 融合后原生质体培养和植株再生

4.3.2.2 体细胞杂种的鉴定

4.3.2.2.1 再生植株RAPD检测

4.3.2.2.2 杂种植株细胞学检测

4.3.2.2.3 杂种植株SSR检测

4.3.2.3 讨论

4.3.3 陆地棉(G.hirsutum L.cv.Coker201)和野生棉(G.bickii)原生质体融合得到可育的异源六倍体

4.3.3.1 再生杂种植株的形态特征

4.3.3.2 体细胞杂种的鉴定

4.3.3.2.1 流式细胞仪倍性分析

4.3.3.2.2 染色体压片记数

4.3.3.2.3 再生植株的基因组分析

4.3.3.3 讨论

4.3.4 陆地棉(G.hirsutum L.cv.Coker201)及中棉(G.arboreum L.)和野生棉(G.stockii)原生质体融合得到体细胞杂种

4.3.4.1 杂种植株的再生

4.3.4.2 体细胞杂种的鉴定

4.3.4.2.1 流式细胞仪倍性分析

4.3.4.2.2 染色体压片记数

4.3.4.2.3 再生植株的基因组分析

4.3.4.3 讨论

参考文献

附录

作者自传

研究生阶段发表的文章和获奖情况

致谢

发布时间: 2005-12-05

参考文献

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• [2].二倍体马铃薯原生质体培养及体细胞杂交的研究[D]. 袁华玲.中国农业科学院2008
• [3].三种豆科牧草的原生质体培养及体细胞杂交[D]. 金红.西北大学2002
• [4].棉花原生质体不对称融合研究及原生质体细胞壁重建相关基因的表达谱分析[D]. 杨细燕.华中农业大学2009

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• [8].二倍体马铃薯原生质体培养及体细胞杂交的研究[D]. 袁华玲.中国农业科学院2008

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