小麦组织培养研究进展

小麦组织培养研究进展

李尚中1，赵晖2

1.甘肃省农科院旱地农业研究所，兰州（730070）

2.甘肃农业职业技术学院小麦育种研究所，兰州 (730020)

E-mail ：lisz7751@

摘 要：小麦组织培养是利用基因工程改良小麦品种的重要基础和保证。对不同小麦外植体(幼胚、幼穗、成熟胚、幼叶、根、小孢子、花药、原生质体等)组织培养研究现状进行了综述。

关键词：小麦，外植体，组织培养

1. 前言

小麦是世界上分布范围和栽培面积最广，总产量最多的粮食作物，在我国种植面积仅次于水稻，是我国人民的主要粮食作物之一[1]。随着生物技术的发展，运用基因工程进行小麦品种改良越来越受到国内外育种家的重视，并已成为世界各国作物遗传育种优先研究的课题之一。而外源基因通过基因工程技术向小麦的转移要求建立高效的离体培养系统，这种系统必须对广范围的基因型而言是快速、可靠和适用的。因此，小麦高效组织培养系统的建立仍是许多研究者关注的科学问题之一。

2. 小麦组织培养研究现状

2.1 幼胚组织培养

自1978年Shimada [2]成功地通过小麦幼胚培养获得再生植株以来，幼胚被共认为是小麦组织培养最有效、最理想的外植体来源之一[3]。在小麦幼胚培养中，如何确定胚龄是一个令人困惑的问题，首先是如何确定胚龄的衡量标准问题，一些学者选用“一定长度”或“直径”的胚作为衡量胚龄的标准[4]。而另有学者则倾向于选用“受粉后发育时间”作为衡量胚龄的标准

[5]。其次，是最适胚龄的确定，因为不同品种、不同地区最佳胚龄不同[6]。王常云等[7]认为烟台地区冬小麦的有效胚龄为14-20天，最适胚龄为16天，具体到每个品种，最适胚龄只有一天，且取决于基因型。Ｓ.Ito 等[8]认为取授粉后10天的幼胚培养较为适宜。覃建兵等[9]研究表明最适于培养的未成熟胚大小为0.15-0.20cm 之间。梁竹青等P [4]通过三年的试验，选用直径为1.0-1.5mm 的未成熟胚作为胚培养的的“最适胚龄”,安海龙等[10]认为幼胚直径在0.5-0.8mm 为宜。关于幼胚的取材时机，虽然人们标准各异，但是还有个参照范围。在实际应用中以授粉后的时间间隔为标准进行取材较为方便。

通过对麦基一号、MS 、white 、B 5、Miller 、N 6及C 17等多种培养基进行比较研究，结果发现MS 培养基为最佳的基本培养基。在MS 基本培养基中添加谷氨酰胺、天冬酰胺、椰子乳等物质，有利于愈伤组织的形成及植株分化，在继代培养中提高盐浓度（2MS ）或加适量的水解酪蛋白（300-500mg/ml ）均有利于胚性愈伤组织的生长及绿苗的形成，调节铵态氮和硝态氮的比例可以提高小麦植株分化频。目前，幼胚培养一般均用MS 作基本培养基，少数以MB （MS 无机盐，B [8][10，11][12][13]5有机物）做基本培养基， 生根壮苗时用1/2MS 培养基。

[14]在诱导幼胚愈伤组织过程中，2，4-D 是用的最广泛的生长素类激素。研究者们普遍认为2，4-D 对小麦幼胚培养胚胎发生具有关键作用。2，4-D 的使用浓度在0.5-5mg/ml 不等。2mg/ml2，4-D 是诱导盾片愈伤组织的适宜浓度，并抑制胚的早期萌发[15]。低浓度的2，4-D

（小于0.1mg/ml）对愈伤组织没有促进作用，其浓度较大时（大于2.5mg/ml）可以提高愈伤组织活力，但将降低植株再生能力，使胚性愈伤组织转变成非胚性愈伤组织[16]，Nabors et al[17]认为2，4-D单独使用时会促进非胚性愈伤组织的形成。不同品种对2，4-D浓度的反应均不相同，各品种分化率的变化随2，4-D浓度的增加呈单峰曲线变化[14]，2，4-D浓度的变化对出愈率影响研究结果并不一致[18]。安海龙等[10]认为，对小麦致密愈伤组织而言，愈伤组织本身分化潜能对小麦幼胚愈伤组织分化特性的影响似乎要大于外源激素的影响。在愈伤组织的再分化研究方面，主要有两种分化培养基被研究者采用。一种是培养基中不加任何激素[19]。另一种是在基本培养基中添加KT、BA等细胞分裂素和少量的生长素如IAA等[20]。在生根方面，人们常用低浓度的NAA或适度浓度IAA来促进生根[5]。对于小麦幼胚的培养条件，研究者得出了许多观点，Tiwari VK 等[20]认为液体培养基比固体培养基好，液体培养基有利于幼胚及其愈伤组织吸收营养。Mukesh Dahiya 等[21]认为愈伤组织诱导时，对光的需要随基因型而定。

在其它方面研究表明，盾片向下放置易使胚直接萌发，盾片向上放置易产生愈伤组织[7，10]，致密愈伤组织诱导盾片向上显著高于盾片向下，而分化频率没有显著的差异[10]。李洪杰等[22]研究表明，适当地辐射处理小麦幼胚，可以提高植株再生频率或分化率。于晓红等[5]认为，干燥处理适当的时间，可以有效的提高植株的分化频率。4℃处理幼胚时间超过3天，则使愈伤组织诱导率和分化率降低[10]。不少研究者认为，随着培养时间的延长，愈伤组织分化能力呈下降的趋势[22，23]。

小麦幼胚培养中，小麦基因型、培养基等对小麦愈伤组织的形成及植株在生有重要的影响，但对于每一个基因型，都能找到合适的培养基提高培养效率[22，24]。

2.2幼穗组织培养

自Chin等[25]从小麦幼穗诱导产生愈伤组织以来,小麦幼穗组织培养的研究主要集中在

培养基、培养条件及基因型等几个方面。颜昌敬等[26]研究表明， 0.3-1.0cm的小麦幼穗愈伤组织出现早，生长快，小于1mm的则较难培养，2cm愈伤组织出现的少而迟。刘瑞凝等[27]报道护颖分化期的培养效率最高，而肖海林等[28]报道，护颖分化期最差。何勇刚等[29]的研究表明，0.5-1.0cm长的幼穗处于诱导分化的最佳时期。而Yadava R等[30]认为，1-2cm长的幼穗适宜于诱导愈伤组织及植株分化培养。关于幼穗最佳取材时期，虽然研究结果不一，但可以提供一个参考范围。

小麦幼穗愈伤组织诱导及愈伤组织分化等方面受基因型影响很大，长时间的培养使得培养物分化能力减弱[29，30]，固体培养基比液体培养基诱导的愈伤组织有更高的形态建成能力[31]。Yadava R 等[30]在培养基中添加不同的氨基酸、椰子乳、水解酪蛋白（CH）取得了很好的效果。Hou bingkai 等32]认为，短时间的低温处理幼穗明显提高再生频率。肖海林等[28]认为在培养基中添加CH、BAP、NAA不利于幼穗愈伤组织生长。李士生[33]研究表明提高6-BA的浓度，添加AgNO3有利于小麦愈伤组织分化成苗。小麦幼穗离体培养与幼胚的离体培养幼许多相似之处，但从幼穗培养中获得的高频再生体系的报道并不多。

2.3 成熟胚组织培养

小麦成熟胚作为外植体具有取材方便、不受季节的限制等优越性[34]。所以，它作为外植体进行离体培养，引起了研究者的关注[35]。

在小麦成熟胚离体培养中，培养效应同样受基因型的影响，成愈率高的基因型，其愈