鐘琪
摘要 在介紹耐鹽突變體篩選技術(shù)的基礎(chǔ)上,綜述了利用組織培養(yǎng)技術(shù)篩選植物耐鹽突變體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了存在的問題,并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞 土壤鹽漬化;組織培養(yǎng);耐鹽突變體
中圖分類號(hào) Q813.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2016)05-145-04
Abstract On the basis of introducing screening technology of salt tolerant mutant, research status about screening of plant salt tolerant mutant with tissue culture technology at home and abroad was reviewed, existing problems were pointed out, the future prospect was forecasted.
Key words Soil salinization; Tissue culture; Salt tolerant mutant
據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織 (UNESCO)和世界糧農(nóng)組織(FAO)不完全統(tǒng)計(jì),全世界鹽漬土面積約 10億hm2[1],有100多個(gè)國(guó)家不同程度地遭受其害[2]。我國(guó)鹽漬土面積約3.6×107hm2[3],土壤鹽漬化嚴(yán)重制約農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,破壞了土地資源環(huán)境,進(jìn)一步導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡化,影響了人們正常的生產(chǎn)生活。鹽堿地改良利用可增加糧食產(chǎn)量,改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,開發(fā)利用鹽堿地成為當(dāng)務(wù)之急。
開發(fā)利用鹽堿地主要有工程措施和培育耐鹽堿植物品種2種途徑。工程治理需耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力,加上淡水資源的貧乏,受到了很大限制。而培育耐鹽堿植物品種投資少、見效快,在我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)條件下成為行之有效的手段而被人們所接受。
雖然通過常規(guī)育種途徑選育出一些耐鹽植物品種,但大多缺乏抗鹽種質(zhì)資源,而非鹽堿條件下的選育使其耐鹽性遺傳變異非常有限,且易丟失。另外,常規(guī)育種周期相對(duì)較長(zhǎng),難以培育出理想的耐鹽品種。20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)為選育抗鹽植物提供了新的手段。植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)過程中會(huì)發(fā)生高頻率的廣泛變異[4],通過誘變處理能大幅度提高變異的頻率和范圍。另外,因其具有操作方便、可控性強(qiáng)、周期短、成本少等優(yōu)點(diǎn)而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。筆者在介紹耐鹽突變體篩選技術(shù)的基礎(chǔ)上,綜述了利用組織培養(yǎng)技術(shù)篩選植物耐鹽突變體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出了存在的問題,并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
1 耐鹽突變體的篩選技術(shù)
1.1 建立能夠長(zhǎng)期保持高頻率分化能力的無性系
同一植物不同基因型、不同年齡、不同部位以及不同生理狀態(tài)的外植體,培養(yǎng)基種類、激素成分與濃度均影響分化頻率,隨著繼代培養(yǎng)次數(shù)增加分化頻率逐漸降低。耐鹽突變體篩選需要長(zhǎng)期反復(fù)繼代培養(yǎng),因此,能否建立長(zhǎng)期保持高頻率再生分化能力的無性系也是該項(xiàng)工作能否成功的重要基礎(chǔ)。隨著組織培養(yǎng)技術(shù)的不斷完善和提高,對(duì)不同植物,選取不同發(fā)育時(shí)期的外植體,不同種類的培養(yǎng)基和激素,采用不同的培養(yǎng)方法,誘導(dǎo)出分化頻率較高的愈傷組織,經(jīng)過多次繼代培養(yǎng)仍具有分化能力。
1.2 篩選耐鹽愈傷組織變異系的方法
建立愈傷組織無性系后,一般采用典型的直接選擇法篩選耐鹽愈傷組織變異系。選擇程序分為一步選擇和多步選擇。2種選擇程序的步驟一般為:從抑制培養(yǎng)基中分離出假定的突變體,通過有鹽無鹽連續(xù)幾代培養(yǎng),清除可能逃脫選擇劑抑制而漏網(wǎng)的野生型細(xì)胞和對(duì)選擇劑上癮的野生型細(xì)胞,從而獲得穩(wěn)定的耐鹽細(xì)胞系。
1.2.1 一步選擇。王侖山等[5]將誘變處理后存活的枸杞下胚軸誘導(dǎo)的愈傷組織轉(zhuǎn)入含1.5%NaCl的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)28 d,再將存活的愈傷組織轉(zhuǎn)入含1.0%NaCl的相同培養(yǎng)基上培養(yǎng),每21 d轉(zhuǎn)移一次,共繼代14次,最終獲得耐1.0%NaCl愈傷組織的變異體。李娟等[6]以4個(gè)馬鈴薯栽培品種的葉片為外植體采用一步直接篩選法獲得了耐不同濃度NaCl的愈傷組織。戴偉民等[7]以番茄下胚軸為外植體誘導(dǎo)的愈傷組織,將其培養(yǎng)在10 g/L NaCl的選擇培養(yǎng)基上,經(jīng)過3次繼代篩選得到耐鹽愈傷組織。
1.2.2 多步選擇。王存喜等[8]以中華獼猴桃101品系試管苗葉片為外植體,將誘導(dǎo)出的愈傷組織轉(zhuǎn)入含NaCl的MS培養(yǎng)基選擇8次,培養(yǎng)基中NaCl濃度逐步增加,γ射線做誘變劑,篩選出耐0.5%、0.7%、1.0%NaCl的變異細(xì)胞系。周榮仁等[9]將栽培煙草葉片誘導(dǎo)的愈傷組織采用逐步提高0.5%NaCl的方法,挑選生長(zhǎng)良好的愈傷組織繼代培養(yǎng),獲得了耐0.5%、1.0%、1.5%、2.0%NaCl的細(xì)胞系。張亞蘭等[10]以短芒大麥幼穗、幼胚和成熟胚為外植體,建立了胚性懸浮細(xì)胞系,以此為材料,結(jié)合誘變劑EMS處理,獲得了耐不同濃度NaCl愈傷組織變異體。薛建平等[11]將藥菊葉片誘導(dǎo)出的愈傷組織用0.2%和0.5%EMS分別經(jīng)浸漬法和滴加法處理,將恢復(fù)增殖14 d后存活的愈傷組織逐級(jí)轉(zhuǎn)移至0.5%、1.0%、1.5%NaCl的培養(yǎng)基,每級(jí)濃度培養(yǎng)14 d,獲得了耐鹽愈傷組織變異體。毛桂蓮等[12]對(duì)枸杞葉片誘導(dǎo)的愈傷組織用不同劑量60Coγ射線處理,將恢復(fù)增殖后的愈傷組織,采用逐步提高NaCl濃度的方法,分別接種于含0、0.25%、0.50%、1.00%、1.25%、1.50%NaCl的選擇培養(yǎng)基上,將生長(zhǎng)較快的愈傷組織逐級(jí)提高NaCl濃度,每21 d轉(zhuǎn)移一次,最終篩選出耐1.00%NaCl的愈傷組織變異體。還有在紅豆草[13]、玉米[14]、木槿[15]、水稻[16]、沙打旺[17]、紫花苜蓿[18]、小麥[19]等植物中獲得成功的報(bào)道。
另外,也有學(xué)者對(duì)小麥[20]、番茄[21]、大蒜[22]、結(jié)縷草[23]采用2種程序同時(shí)進(jìn)行耐鹽愈傷組織變異系篩選的報(bào)道。
在篩選耐鹽愈傷組織變異體之前,有學(xué)者進(jìn)行了理化誘變處理,增大了選擇機(jī)會(huì),提高了變異頻率,但也有提高變異頻率不明顯的報(bào)道[15]。物理誘變劑包括60Co γ射線、X射線、快中子、電子束、激光、微波等,多用于照射種子或外植體。其中離子輻射的誘變頻率高于γ射線,并能誘導(dǎo)多個(gè)性狀同時(shí)發(fā)生變異,具有廣闊的前景。化學(xué)誘變劑主要有EMS、抗菌素(平陽(yáng)霉素、正定霉素)、NaN3等,多用于處理愈傷組織。單純用物理誘變或化學(xué)誘變,誘變效果不太理想,誘變范圍較窄,而2種方法結(jié)合使用,誘變效果較為理想。誘變劑的使用劑量一般應(yīng)低于半致死劑量,減少其產(chǎn)生的不良后果,誘變處理后的材料需恢復(fù)培養(yǎng)后再進(jìn)行篩選。因誘變處理可能導(dǎo)致原有的優(yōu)良性狀消失,產(chǎn)生不良的變異,所以在篩選耐鹽突變體時(shí),應(yīng)對(duì)材料部分進(jìn)行誘變處理,部分不加處理,最終確定是否需要誘變處理。
1.3 耐鹽愈傷組織變異系的耐鹽性及其耐鹽穩(wěn)定性的分析
篩選所得的耐鹽愈傷組織變異系是否為變異體必須進(jìn)行耐鹽性及耐鹽穩(wěn)定性分析。耐鹽性分析是把對(duì)照和在無鹽的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)多代的耐鹽愈傷組織分別轉(zhuǎn)入含不同濃度鹽分的繼代培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間(對(duì)照愈傷組織基本停止生長(zhǎng)時(shí)),以鮮(干)重的相對(duì)生長(zhǎng)量(相對(duì)生長(zhǎng)量=[培養(yǎng)一定時(shí)間后的鮮(干)重—原鮮(干)重]/原鮮(干)重)表示耐鹽性。在較高選擇壓下,相對(duì)生長(zhǎng)量較高的愈傷組織可認(rèn)為是具有耐鹽性的愈傷組織。而耐鹽穩(wěn)定性分析是把對(duì)照和在無鹽誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)多代的耐鹽愈傷組織轉(zhuǎn)入一定含鹽量的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間(對(duì)照愈傷組織基本停止生長(zhǎng)時(shí)),以鮮(干)重的相對(duì)生長(zhǎng)量(相對(duì)生長(zhǎng)量=[培養(yǎng)一定時(shí)間后的鮮(干)重-原鮮(干)重]/原鮮(干)重)表示,每7 d計(jì)算一次相對(duì)生長(zhǎng)量,相對(duì)生長(zhǎng)量隨培養(yǎng)時(shí)間增加而增加的愈傷組織可認(rèn)為是耐鹽性穩(wěn)定的愈傷組織。
王侖山等[5]將對(duì)照和在無NaCl的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)4代的枸杞耐鹽愈傷組織分別轉(zhuǎn)入含0.25%~1.50%NaCl的誘導(dǎo)培養(yǎng)基培養(yǎng),21 d后以鮮重的相對(duì)生長(zhǎng)量[相對(duì)生長(zhǎng)量=(培養(yǎng)21 d后鮮重-原鮮重)/原鮮重]表示耐鹽性。在不同NaCl濃度下,耐鹽變異體相對(duì)生長(zhǎng)量均高于對(duì)照,說明耐鹽變異體具有耐鹽性。將對(duì)照和在無NaCl的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上培養(yǎng)4代的枸杞耐鹽愈傷組織轉(zhuǎn)入含1.0%NaCl的誘導(dǎo)培養(yǎng)基培養(yǎng),21 d后相對(duì)生長(zhǎng)量持續(xù)增加,說明其耐鹽性穩(wěn)定。還有對(duì)大麥[10]、小麥[24]、菊花[11]進(jìn)行耐鹽性及耐鹽穩(wěn)定性分析的研究。
1.4 耐鹽愈傷組織的分化及其再生植株的耐鹽性鑒定
由于耐鹽愈傷組織變異系分化再生植株較難,所以,應(yīng)建立能長(zhǎng)期保持再生分化能力的愈傷組織無性系,另外,還應(yīng)盡早對(duì)耐鹽愈傷組織進(jìn)行分化培養(yǎng),一般繼代培養(yǎng)2次即可轉(zhuǎn)入無鹽或加鹽的分化培養(yǎng)基培養(yǎng),將分化苗壯苗、移栽,以便在植株水平上進(jìn)一步篩選鑒定。再生植株的耐鹽性鑒定多用正常條件下愈傷組織分化的植株做對(duì)照,將耐鹽再生植株在無鹽條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后,再轉(zhuǎn)至一定濃度鹽壓下生長(zhǎng),分別計(jì)算植株各個(gè)性狀的耐鹽系數(shù)和耐鹽指數(shù),確定耐鹽級(jí)別。還可以測(cè)定植株葉片中K+、Na+等離子含量,游離脯氨酸含量,可溶性糖含量,相對(duì)電導(dǎo)率等生理生化指標(biāo)。經(jīng)過鑒定為耐鹽植株的,將獲得的種子加以繁殖,或取后代植株的葉片、莖段等作為外植體,對(duì)其進(jìn)行鹽脅迫處理,有性繁殖后代具有耐鹽性的,可認(rèn)為是耐鹽突變體。
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1 再生植株的耐鹽性能通過有性繁殖遺傳給后代
Nabors等[25]通過9次增加NaCl濃度的多次選擇法,于1975年獲得了第一個(gè)煙草耐鹽細(xì)胞系,并分化出耐鹽植株,其連續(xù)自交兩代后能穩(wěn)定地耐受海水的灌溉,這也是首例通過有性繁殖將耐鹽性遺傳給后代的報(bào)道。Zenk[26]用組織培養(yǎng)技術(shù)首次成功地篩選出耐1%NaCl的野生煙草耐鹽細(xì)胞系,在含鹽培養(yǎng)基上培養(yǎng)多代仍保持穩(wěn)定的耐鹽性。Oono[27]用水稻種子誘導(dǎo)的愈傷組織直接培養(yǎng)在含1%NaCl的培養(yǎng)基中,得到了高頻率的耐鹽突變體植株,其后代也具有耐鹽性。鄭企成等[19]用含0.4%NaCl的培養(yǎng)基誘導(dǎo)冬小麥幼穗愈傷組織,在相同條件下繼代1年后,以0.4%NaCl為一梯度,逐級(jí)升高選擇濃度至2.0%。分化再生后獲得21株植株,其中18株獲得了種子,部分后代具有一定的耐鹽性。米海莉等[28]用小麥成熟胚誘導(dǎo)產(chǎn)生胚性愈傷組織,采用恒定濃度篩選法和逐級(jí)篩選法進(jìn)行耐鹽突變體的篩選,將經(jīng)過0.5%NaCl繼代培養(yǎng)存活的愈傷組織轉(zhuǎn)入相同含鹽量的分化培養(yǎng)基上再生出植株,將再生植株后代種子播種到大田鹽地,收獲的種子加鹽水培,得到了耐鹽性幼苗。鄭霞等[29]以玉米幼胚誘導(dǎo)出愈傷組織,采用多步選擇法,在濃度為10~20 mg/L NaCl的N6選擇培養(yǎng)基上連續(xù)選擇3代,得到耐20 mg/L NaCl的愈傷組織變異體,進(jìn)一步在分化培養(yǎng)基上分化出再生植株,其自交后代種子也具有耐鹽性。還有在小麥[30-31]、番茄[32]中獲得成功的報(bào)道。
2.2 分化得到耐鹽再生植株,但其后代不耐鹽或無后代
王侖山等[5]將枸杞無菌苗下胚軸誘導(dǎo)產(chǎn)生的胚性愈傷組織經(jīng)0.34%EMS處理后,將存活愈傷組織轉(zhuǎn)至1.5%NaCl培養(yǎng)基培養(yǎng),再將存活組織轉(zhuǎn)至含1.0%NaCl的相同培養(yǎng)基,篩選出耐1.0%NaCl的愈傷組織變異體,少數(shù)變異體在1.0%NaCl培養(yǎng)基分化出耐鹽再生植株。周榮仁等[9]以煙草葉片為外植體,通過逐漸增加NaCl濃度的方法,獲得耐2.0%NaCl的愈傷組織變異體,但耐2.0%NaCl的愈傷組織在2.0%NaCl的培養(yǎng)基中繼代29次后再轉(zhuǎn)入無鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)11和20代后不能保持2.0%NaCl水平的耐鹽性,分別退化至耐1.5%和1.0%NaCl水平。耐2.0%NaCl的愈傷組織分化的植株,其自交后代的種子、幼苗、植株均未表現(xiàn)出耐鹽性。馮桂苓等[16]采用逐漸增加NaCl濃度多次繼代篩選法對(duì)水稻F2代成熟胚愈傷組織進(jìn)行耐鹽突變體篩選,最終獲得了能在0.3%NaCl土壤中正常生長(zhǎng)的4株耐鹽株系。梁小紅等[23]采用高鹽直接篩選和逐步提高鹽濃度篩選,對(duì)結(jié)縷草成熟胚進(jìn)行耐鹽愈傷組織篩選,將獲得的生長(zhǎng)旺盛的耐鹽愈傷組織轉(zhuǎn)入高鹽分化培養(yǎng)基中,2種篩選方法獲得了15個(gè)耐1.0%NaCl的株系和14個(gè)耐1.2%NaCl的株系。王興軍等[33]以成熟去皮的木槿種子誘導(dǎo)的無菌苗下胚軸為外植體誘導(dǎo)出愈傷組織,用逐步提高NaCl濃度的方法,獲得了耐鹽性穩(wěn)定的細(xì)胞系,耐鹽細(xì)胞系經(jīng)分化培養(yǎng)獲得了再生植株,再生植株具有耐鹽性。另外,還有對(duì)小麥[34]、紅豆草[35]、玉米[36]進(jìn)行相關(guān)研究的報(bào)道。
2.3 得到耐鹽愈傷組織,未獲得耐鹽再生植株
毛桂蓮等[12]以枸杞葉片為外植體誘導(dǎo)出的愈傷組織用不同劑量的60Co γ射線進(jìn)行照射,將恢復(fù)增殖的愈傷組織采用逐步提高含鹽量的方法,獲得了穩(wěn)定的耐1.0% NaCl的愈傷組織變異體。岳瑋等[37]將獐毛匍匐莖莖尖、子房、胚珠等為來源的原始型愈傷組織培養(yǎng)在2.0%NaCl的培養(yǎng)基上連續(xù)篩選,獲得了耐2.0%NaCl的變異型愈傷組織,其在無NaCl培養(yǎng)基中長(zhǎng)期培養(yǎng)后仍能耐2.0%NaCl。
2.4 其他
在鹽脅迫過程中培養(yǎng)的植物組織或細(xì)胞會(huì)合成新的蛋白質(zhì),在沙打旺[17]、水稻[38]、小麥[39]等植物的培養(yǎng)組織或再生植株中發(fā)現(xiàn)了此種鹽脅迫蛋白,進(jìn)行了一些鹽脅迫蛋白的亞細(xì)胞定位,某些酶的鹽誘導(dǎo)合成和26 ku鹽脅迫蛋白的分離、純化、氨基酸順序分析等研究。
研究者還對(duì)細(xì)胞和植株水平上耐鹽突變體的K+、Na+、Cl-等離子吸收與耐鹽性的關(guān)系進(jìn)行了研究[37,40],發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中Na+濃度與耐鹽性呈正相關(guān),K+濃度與Na+濃度呈負(fù)相關(guān)。
在耐鹽突變體篩選中研究較多的小分子有機(jī)物是脯氨酸,它是滲透脅迫過程中容易累積的一種氨基酸。研究證明,在鹽脅迫過程中,細(xì)胞內(nèi)游離脯氨酸的含量顯著增加。如毫菊耐鹽愈傷組織變異體在0.5%和1.0% NaCl脅迫下,游離脯氨酸含量急劇增加,分別是對(duì)照的14.2倍和48.9倍,在1.5%NaCl脅迫下,游離脯氨酸含量有所下降,但仍是對(duì)照的42.0倍[11]。在枸杞[5]、煙草[9]、獐毛[37]等植物中也有游離脯氨酸含量增加的報(bào)道。而在木槿耐鹽細(xì)胞中,脯氨酸含量增加不顯著[33],與上述試驗(yàn)結(jié)果有所不同。而脯氨酸的積累與耐鹽性的關(guān)系也一直存在爭(zhēng)論,但脯氨酸的積累究竟是鹽脅迫引起植物損傷的結(jié)果, 還是耐鹽脅迫的原因, 目前尚不清楚。有學(xué)者認(rèn)為脯氨酸的積累是耐鹽的原因, 而不是鹽脅迫的結(jié)果。Van Swaaij等[41]建立的土豆無性系在無鹽脅迫條件下也能積累大量脯氨酸,其中有些細(xì)胞系確實(shí)具有較強(qiáng)的耐鹽能力, 表明大量脯氨酸的積累可能具有對(duì)抗鹽害的功能。而有學(xué)者認(rèn)為脯氨酸的積累是鹽脅迫的偶然性結(jié)果,如大豆在同樣鹽脅迫條件下,脯氨酸的積累是一種栽培特性,其含量與抗鹽脅迫能力無相關(guān)性[42]。對(duì)高粱的研究發(fā)現(xiàn),耐鹽性與脯氨酸的積累也無相關(guān)性[43]。因此,脯氨酸的積累與耐鹽性的關(guān)系有待深入研究。
酶是基因的產(chǎn)物,也是遺傳學(xué)研究的重要手段,通過同工酶種類的變化,能了解基因產(chǎn)物的表達(dá)。對(duì)耐鹽突變體同工酶、全蛋白變化的研究發(fā)現(xiàn),耐鹽植物的同工酶譜帶與對(duì)照差異顯著[38,44],耐鹽植物能產(chǎn)生特異表達(dá)蛋白[45]。
通過測(cè)定耐鹽變異體Na+、K+等離子含量、脯氨酸含量和同工酶譜帶等生理生化指標(biāo)還不能充分說明它們發(fā)生了遺傳變異,缺少分子水平的證據(jù),而DNA分子遺傳標(biāo)記彌補(bǔ)了上述不足。目前多采用RFLP、AFLP、RAPD等標(biāo)記進(jìn)行耐鹽突變體的分子鑒定,已成功在分子水平上鑒定的耐鹽突變體有水稻[46]、小麥[47]、小黑麥[48]、豆瓣菜[49]、蘆葦[50]、大豆和苜蓿[51]等。
利用組織培養(yǎng)技術(shù)篩選植物耐鹽突變體,草本植物研究較多,木本植物研究較少,其中楊樹研究較多,其他樹種研究較少。目前已對(duì)不同楊樹品種[52-58]、中華獼猴桃[8]、木槿[15,33]、櫻桃[59]、柑橘[60]、蘋果砧木[61]進(jìn)行耐鹽突變體篩選方面的研究。
3 問題與展望
目前,篩選耐鹽突變體的研究取得了一些進(jìn)展,但也存在諸多問題,尚需進(jìn)一步探索和研究。
所得到的大多數(shù)愈傷組織或細(xì)胞系的耐鹽性和再生植株的耐鹽性并不一致或只是部分相關(guān),即愈傷組織或細(xì)胞系表達(dá)的基因在其再生植株中不一定能表達(dá)。植物的耐鹽性是十分復(fù)雜的數(shù)量性狀,是多性狀的綜合表現(xiàn),受到多基因控制,基因表達(dá)的數(shù)目和程度在植株與細(xì)胞2種水平上可能有些差異,使得2種水平的耐鹽性不完全一致。也有些植物如小麥、番茄等在2種水平的耐鹽性一致,此類植物容易從細(xì)胞水平篩選耐鹽品系。
由于長(zhǎng)期繼代培養(yǎng),耐鹽細(xì)胞系表現(xiàn)出明顯的鹽毒害作用,嚴(yán)重喪失分化能力,難已分化再生植株,即便分化,植株也多為畸形,移栽至土壤中成活率極低,而存活下來的也多為不育植株,難以獲得種子。因此,篩選耐鹽突變體應(yīng)建立能長(zhǎng)期保持高頻率再生分化能力的無性系,不斷完善耐鹽篩選的程序,使耐鹽細(xì)胞系在長(zhǎng)期選擇后仍具有較高的再生分化能力。
篩選耐鹽突變體過程中,利用離體培養(yǎng)的器官、組織等材料進(jìn)行誘變處理會(huì)出現(xiàn)嵌合體,為突變體篩選和鑒定增加了難度,且突變頻率很低,影響篩選效率,而利用懸浮細(xì)胞可以很好地解決此問題,但懸浮培養(yǎng)技術(shù)難度大,需加強(qiáng)該方面的研究。
當(dāng)前篩選耐鹽突變體只是針對(duì)耐鹽性狀的研究,很少考慮到育性、品質(zhì)、產(chǎn)量等方面性狀,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,將耐鹽突變體育種同常規(guī)育種和基因工程的手段相結(jié)合,以期培育出耐鹽堿、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)的優(yōu)良品種,更好地為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務(wù)。
我國(guó)具有大面積以碳酸鹽、硫酸鹽以及混合鹽為主的鹽漬土,目前研究多是以NaCl為選擇劑篩選耐鹽突變體,即使獲得了耐鹽植株,其是否能在其他類型鹽漬土上長(zhǎng)期正常生長(zhǎng)尚未知,所以應(yīng)開展耐其他類型鹽分突變體篩選的研究。
作為對(duì)保護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境具有重要意義的林木,利用組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行耐鹽突變體篩選研究較少,可嘗試應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行耐鹽突變體篩選的研究,以期篩選出耐鹽堿的林木。
參考文獻(xiàn)
[1]王遵親.中國(guó)鹽漬土[M].北京:科學(xué)出版社,1993:325-344.
[2]王侖山,王鳴剛,王亞馥.利用組織和細(xì)胞培養(yǎng)篩選作物耐鹽突變體的研究[J].植物學(xué)通報(bào),1996,13(2):7-12.
[3]楊勁松.我國(guó)鹽漬土資源利用與管理研究的回顧與展望[C]//中國(guó)土壤學(xué)會(huì).中國(guó)土壤科學(xué)的現(xiàn)狀與展望.南京:河海大學(xué)出版社,2005:211-215.
[4]朱至清.體細(xì)胞無性系變異與植物改良[J].植物學(xué)通報(bào)1991,8(S1):1-8.
[5]王侖山,陸衛(wèi),孫彤,等.枸杞耐鹽變異體的篩選及植株再生[J].遺傳,1995,17(6):7-11.
[6]李娟,程智慧,張國(guó)裕.馬鈴薯耐鹽突變體的離體篩選[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,32(8):43-48.
[7]戴偉民,趙艷,蔡潤(rùn),等.番茄耐鹽愈傷組織的篩選及顯微結(jié)構(gòu)觀察[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào) (農(nóng)業(yè)科學(xué)版),2001,19(2):112-116.
[8]王存喜,程炳嵩,李雅志,等.中華獼猴桃耐鹽變異體篩選[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),1990,4(4):206-212.
[9]周榮仁,楊燮榮,季玉鳴,等.煙草耐鹽愈傷組織變異體對(duì)鹽漬的適應(yīng)性[J].植物生理學(xué)報(bào),1993,19(2):188-194.
[10]張亞蘭,李彥舫,楊柏明,等.短芒大麥耐鹽變異體的篩選與鑒定[J].草業(yè)科學(xué),1998(2):30-32.
[11]薛建平,張愛民,高翔,等.安徽藥菊耐鹽突變體的篩選[J].中國(guó)中藥雜志,2004,29(9):834-836.
[12]毛桂蓮,許興.枸杞耐鹽突變體的篩選及生理生化分析[J].西北植物學(xué)報(bào),2005,25(2):275-280.
[13]祁翠蘭,李志勇,劉秉信.紅豆草耐鹽突變體的研究[J].中國(guó)草地,1998(3):44-46.
[14]韋小敏, 季良越,胡彥民,等.玉米耐鹽愈傷組織變異體的篩選初報(bào)[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,34(4):324-328.
[15]劉彭昌,王興軍,劉宗華,等.木槿(Hibiscus syriacus L.)耐鹽變異體的選擇[J].山東師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1995,10(2):197-199.
[16]馮桂苓,謝兆印,楊文珍,等.水稻成熟胚愈傷組織耐鹽變異體的篩選[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),1996,2(2):6-8.
[17]王瑛,賈敬芬.沙打旺耐鹽細(xì)胞系的篩選及特性分析[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),1999,5(6):547-550.
[18]楊寶靈,姜健,封德全,等.紫花苜蓿耐鹽突變體篩選[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào),2006(3):40-43.
[19]鄭企成,朱耀蘭,陳文華,等.小麥耐鹽變異體離體篩選初報(bào)[J].核農(nóng)學(xué)通報(bào),1990,11(5):201-203.
[20]趙瑞堂,高書國(guó),喬亞科,等.用花藥培養(yǎng)篩選耐鹽變異體培育小麥耐鹽品種的新途徑[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),1994,9(1):34-38.
[21]張建華,陳火英,莊天明.番茄耐鹽體細(xì)胞變異體的離體篩選[J].西北植物學(xué)報(bào),2002,22(2):257-262.
[22]張恩讓,程智慧.大蒜耐鹽愈傷組織變異系的選擇研究[J].西北植物學(xué)報(bào),2003,23(9):1571-1576.
[23]梁小紅,韓烈保,齊春暉.結(jié)縷草耐鹽變異體的篩選[J].四川草原,2005(8):18-20.
[24]王鳴剛,陳睦傳,沈明山,等.小麥耐鹽突變體篩選及生理生化特性分析[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào),2000,39(1):111-115.
[25]NABORS M W,GIBBS S E,BERNSTEIN C S.NaCl-toleranr tobacco plants from cultured cell[J].Z Pflenzenhysiol,1980,97:13-17.
[26]ZENK M H.Haploids in physiological and cioche mical research[M]//KASHA K J.Haploids in higher plants advances potential.Guelph:Guelph Univ,1974:339-354.
[27]OONO K.In vitro methods applied to rice[M]//THPE T A.Plant tissue method and application in agriculture.New York:Academic Press,1981:273.
[28]米海莉,許興,李樹華,等.春小麥耐鹽突變體的篩選及耐鹽性的研究[J].寧夏農(nóng)林科技,2001(3):1-4.
[29]鄭霞,韋小敏,季良越,等.玉米體細(xì)胞抗鹽突變體的篩選及耐鹽性鑒定[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,38(2):139-143.
[30]鄭企成,傅秀云.應(yīng)用花藥培養(yǎng)途徑篩選小麥耐鹽變異體[J].植物學(xué)報(bào),1993,35(2):121-128.
[31]肖海林,趙世緒.用幼穗組織培養(yǎng)篩選小麥耐鹽突變體[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),1989,3(2):85-90.
[32]陳火英,張建華,張曉寧.栽培番茄耐鹽突變體的離體篩選[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)科學(xué)版),2002,20(1):1-6.
[33]王興軍,姚墩義.運(yùn)用多步正選擇系統(tǒng)篩選木槿耐鹽變異體[J].植物生理學(xué)通訊,1994,30(1):22-24.
[34]沈銀柱,孟慶昌.誘發(fā)小麥成熟胚愈傷組織及其再生植株抗鹽性變異的研究[J].遺傳學(xué)報(bào),1993,20(3):253-261.
[35]谷祝平.快中子輻射誘變和鹽培養(yǎng)基選擇紅豆草耐鹽愈傷組織變異系的研究[J].生物工程學(xué)報(bào),1991,7(1):72-76.
[36]張舉仁,高樹芳,于家駒,等.玉米耐鹽愈傷組織的篩選及植株再生[J].植物學(xué)報(bào),1991,33(11):887-893.
[37]岳瑋,夏光敏,陳惠民,等.獐毛愈傷組織耐鹽性研究及耐鹽變異體的篩選[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,35(3):338-343.
[38]王振英,鄭堅(jiān)瑜,陳瑞陽(yáng).鹽脅迫、輻射條件下耐鹽與不耐鹽水稻POD同工酶、全蛋白變化的研究[J].南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999,32(1):23-27.
[39]王翠亭,黃占景,何聰芬,等.小麥耐鹽突變體生化標(biāo)記的研究[J].麥類作物學(xué)報(bào),2002,22(1):10-13.
[40]徐云遠(yuǎn),王鳴剛,賈敬芬.紅豆草耐鹽愈傷組織的篩選及植株再生[J].西北植物學(xué)報(bào),2000,20(1):15-21.
[41]VAN SWAAIJ A C,JACOBSEN E,KIEL J A K W.Selection,characterization and regeneration of hydroxyproline resistant cell lines of Solanum tuberosum:Tolerance to NaCl and freezing stress[J].Physiol plant,1986,68:359-366.
[42]MOFTAH A E,MICHEL B E.The effect of sodium chloride on solute potential and proline accumulation in soybean leaves[J].Plant physiology,1987,83:238-240.
[43]BHASKARAN S,SMITH R H,NEWTON R J.Physiological changes in cultured sorghum cells in response to induced water stress[J].Plant physiology,1985,79:266-269.
[44]陶晶,秦彩云,姚露賢.楊樹耐鹽性突變體育種的研究進(jìn)展[J].吉林林業(yè)科技,2000,29(2):5-8.
[45]許祥明,葉和春,李國(guó)鳳,等.蘆葦耐鹽變異體與野生型植株某些特性的比較[J].植物學(xué)報(bào),2000,42(11):1126-1130.
[46]李金花,蘇曉華,張綺紋,等.細(xì)胞工程—林木耐鹽體細(xì)胞突變體育種研究進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究,1997(6):15-20.
[47]王翠亭,黃占景,何聰芬,等.PCR-SSCP與測(cè)序技術(shù)相結(jié)合檢測(cè)小麥耐鹽突變體[J].遺傳學(xué)報(bào),2001,28(9):852-855.
[48]王小軍,鮑文奎.八倍體小黑麥耐鹽細(xì)胞系產(chǎn)生的遺傳機(jī)制[J].植物遺傳學(xué)報(bào),1998,40(4):330-336.
[49]杜立群,李銀心,李洪杰,等.在1/3海水培養(yǎng)基上篩選豆瓣菜耐鹽變異體[J].植物學(xué)報(bào),1999,41(6):633-639.
[50]陳可詠,葉和春,陳建林,等.蘆葦耐鹽變異植株及其細(xì)胞學(xué)鑒定[J].植物學(xué)報(bào),1994,36(12):930-933.
[51]楊青川,卞桂虹,劉德福,等.植物耐鹽遺傳性及分子標(biāo)記研究進(jìn)展[J].中國(guó)草地,2002,24(2):59-62.
[52]李駒,陳維玥.楊樹耐鹽細(xì)胞系的篩選及不定苗再生的研究[J].林業(yè)科技通訊,1984(1):1-3.
[53]趙茂林.組培方法篩選楊樹耐堿性鹽變異體的研究[J].山西林業(yè)科技,1989(4):19-22.
[54]李玲,韓一凡.楊樹耐鹽突變體篩選的研究[J].林業(yè)科學(xué),1990,26(4):359-362.
[55]張望東,張綺紋.群眾楊懸浮細(xì)胞系的建立和耐鹽體細(xì)胞變異體的初步篩選[J].林業(yè)科學(xué),1994,30(5):412-418.
[56]李周岐,周志華,郭軍戰(zhàn),等.河北楊體細(xì)胞抗鹽性突變體離體篩選的研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),1995,10(3):1-7.
[57]張綺紋,張望東.群眾楊39無性系耐鹽懸浮細(xì)胞系的建立和體細(xì)胞變異體完整植株的誘導(dǎo)[J].林業(yè)科學(xué)研究,1995,8(4):395-401.
[58]陳麗,董舉文,唐寅,等.EMS誘變處理定向篩選楊樹耐鹽突變體研究[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,23(3):86-91.
[59]OCHATT S,POWER J B.Selection for salt and drought tolerance in protoplast and explant-derived tissue cultures of Colt cherry(Prunus avium×pseudocerasus)[J].Tree physiology,1989,5(2):259-266.
[60]BENHAYYIM G,KOCHBA J.Growth characteristics and stability of tolerance of citrus callus cells cubjected ro NaCl stress[J].Plant Scl Lett,1982,27:87-94.
[61]李振俠,徐繼忠,邵建柱.蘋果砧木耐鹽變異體的生理生化及分子生物學(xué)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(17):10227-10228,10243.