组织培养

农学院课程论文

（ 2016至2017学年度第二学期）

课程名称：植物组织培养

课程编号：01600086z

学生姓名：姜小红

学号：A01150464

班级：种子1502班

任课教师:魏峭嵘

提交日期： 2017年 6 月 28 日评阅日期：年月日

玉米组织培养的研究

作者姜小红

（东北农业大学农学院，哈尔滨，150030）

摘要：玉米是四大粮食作物之一，不仅用于农业生产，也是工业生产的重要原料，在多个领域均有应用。本文结合组织培养的条件、选择外植体的方法、培养中加入的物质、生长调节剂和对离体培养造成干扰的多种外界环境因素综述了玉米组织培养的探索进展，在此前提下，对玉米组织培养存在的问题进行探讨，挖掘其应用的潜在值为玉米的遗传育种及生产应用提供理论依据。

关键词：玉米；组织培养；研究进展

0前言

据统计，2016年，中国种植玉米的面积为5.51亿亩，是粮食种植面积的32.5%；全国产玉米质量是21955.4万吨，是全国总粮食产量的35.63%，由此可见，玉米是四大粮食作物之一名不虚传。玉米不仅用于农业生产，也是工业生产的重要原料，在多个领域均有应用。随着玉米产量的增加，玉米不仅可以作为粮食，还可以转化成乙醇及加工成美味的食品，对发展国民经济意义深远。它为了满足农艺上的性状需求，在其基因上导入所需求性状的基因获得优良性状。建立高效的再生体系对遗传性状转化的成功起到至关重要的作用，诱导愈伤组织是建立再生体的基础条件【1】。

1 外植体的选取

选择外植体密切关系到组织培养能否成功。玉米幼苗愈伤组织的成功诱导对它的离体组织培养奠定了基础。Green和Philips在1975年使玉米未发育的幼胚被顺利地诱导成愈伤组织且第一次获取到了再生的玉米植株。随着研究人员的不断探究，目前玉米愈伤组织能够被很多种式样的外植体都被顺利地诱导，例如由花药、未成熟合子胚、玉米叶片、成熟种子的胚轴、胚根、胚都成功诱导出愈伤组织。由此可以看出外植体的选择多种多样，我们应该勇于尝试。

2 基因型的影响

基因控制性状，即使是同种生物也会因为基因型的差异导致诱导愈伤组织的条件存在差别。基因的不同导致愈伤组织的质量也略有差异。有科学家用多种杂交玉米不同的幼胚作为外植体，其出愈率和愈伤组织的品质与基因型有着密切的联系。愈伤组织的品质可分为3种类型：Ⅰ型为乳白色或绿色，结构紧密，坚硬，难使其分开，表面有条状突起，胚性差，不利于长周期的继代培养。Ⅱ型淡黄色或黄色，结构松散，易碎，呈现明显的颗粒状，具有分化胚状体的能力，并且能够长期继代培养，该愈伤组织类型是组培结果的最佳状态。Ⅲ型愈伤结构松散，松软呈现絮状，呈透明或半透明，极其容易褐化死亡，不具备分化发育的能力【2】。刘小红等人用6种含有不同成分的培养基诱导7种自交系的玉米品种，结果表明不同品种的平均出愈率差异很大，极值分别是100%，8.6%。徐立华等人对4 个玉米品种在培养基成分相同的条件下诱导愈伤组织，研究结果显示培养基完全相同的前提下，玉米品种决定了出愈率和出苗率。实验的时候，理应选择可以成功诱导出具有胚性愈伤组织的基因种类当作外植体，使基因导入及生长发育成再生体可以成功地进行。

3 组培生长调节剂影响

组织培养基中添加的植物生长调节剂及其他成分对诱导出愈伤组织和再生体有着举足轻重的作用，尤其是生长素与细胞分裂素的配用比例。在玉米培养基中通常加入2，4-D 或者NAA，或将2，4-D、NAA和细胞分裂素进行调配。另外，6-苄氨基嘌呤、吲哚-3-乙酸、激动素、吲哚丁酸等也是玉米培养基中经常用到的植物生长调节激素。

3.1 愈伤组织的诱导

植物生长调节剂的选用与配比是愈伤组织诱导的关键，单一的植物生长调节剂或两种或两种以上的植物生长调节剂按适当比例进行配合使用都可以将愈伤组织诱导出来，但是不同条件下的出愈率不同。赵锦慧等人的试验结果显示，2，4-D 浓度值在2 mg/L时已经成熟的胚，它的平均诱导率达到最大值，但不同外植体最适合的2，4-D 浓度有差异。Duncan等人的研究显示，在培养基中各项成分均相同的前提下，Dicamba能有效阻止胚根、胚芽的生长，然而2，4-D却没有该效果。刘小红等人的试验也显示浓度适宜的Dicamba比2，4-D的诱导作用更强。

3.2 愈伤组织的分化及植株再生

玉米愈伤组织的分化需要激素的调节，6-BA 是常用的激素，张立军等【3】的研究显示，细胞分裂素的促进作用很明显，含有0.5 mg/L BA 的培养基对再生胚植株分化促进作用比不含BA的培养基更明显。添加重量适宜的AgNO3到玉米分化培养基中对植株再生有着显著的效果。孙红炜等【4】试验结果证实了在分化培养基上添加8mg/L AgNO3可以有效提升玉米再生率。同时，他们的研究呈现了pp333可以有效抑制组培苗伸长的结果，

控制其高度，组培苗吸收的营养用于直径的扩大，根的数量增多，叶片颜色加深，提高移栽再生体的存活率。也有研究发现pp333有毒杀幼芽的作用且对根的生长具有抑制作用。吴敏生等【5】试验显示，适宜浓度的6-BA对芽的再生有促进意义，IBA 浓度在0.4～0.7 mg/L 时，能使玉米小植株更易生根，脱乙酰吉兰糖胶能够替换琼脂粉促进玉米再生植株生根。

4 褐化控制

褐化是指在植物组织培养过程中，外植体向培养基中释放醌类物质，导致培养基渐渐转变为褐色，从而外植体也随之褐变而死亡的现象【2】。褐化这一现象在组培中是常见的，这种现象是组培失败的主要原因之一。向植物组织培养基中加入活性炭、抗坏血酸、较高浓度的2,4-D、适量的AgNO3等物质来抑制褐化。添加1g/L NaCl和0.5g/L KCl 可通过离子来调节植物组织培养基的渗透压，可以有效减少愈伤组织的褐化现象。王宏伟等【6】证明了含有甘露醇的玉米组织培养基底也可调节渗透压，大大降低了幼胚褐化的机率。此外，光照、温度等基本环境因素同时也会对褐化现象有所影响。

5其他因素的影响

在玉米组织培养中，N6、B5、MS、LS、MN 等是经常使用到的基本培养基，而N6和 MS 使用最频繁。它们对于不同基因型的玉米再生体的产生的影响大相径庭。对于诱导愈伤组织，MS比N6效果更佳；若直接由幼胚培育再生体，则N6培养基更适用。继代培养的外界环境控制在温度25~27℃，光照12h/D，光照强度 800～1000lx范围内进行。分化时，则外界环境在27℃、2000lx光强、光照16h/D进行。

6 展望

近年来，科研人员在玉米组织培养方面的投入越来越多，研究成果越来越丰硕，对玉米组培的环境因素、培养基成分选择、玉米组培适用的实际生产这些方面的突破很显著。这些通过导入基因改变性状的方法为玉米品种的改良提供很好的路径，很多科研人员在这方面有所建树。目前，多种转基因型玉米技术已经成熟，而且大都投入商业生产。科技终究是要发展，为了使玉米易获得愈伤组织，满足专业化、规模化生产的需求，还应该从下列几方面展开必要的探索。

6.1 优化玉米组培的培养基成分

植物生长调节剂在玉米组织培养中发挥的作用不容小视，尤其是愈伤组织的诱导、增殖、细胞的分裂分化等环节的促进作用，但是它们的最佳比例也有待探究，科研人员的研究成果纷纷存在差异。所以，培养基所含的成分及激素的选择和用量的探究是必不可少的。

6.2 正确选择外植体和考虑基因型的影响