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        馬鈴薯離體再生與遺傳轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展

        2017-01-18 06:18:14郭陽鑫佘躍輝薛紅衛(wèi)許智宏衛(wèi)志明朱木蘭
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年36期
        關(guān)鍵詞:莖段離體外植體

        郭陽鑫, 佘躍輝, 薛紅衛(wèi), 許智宏, 衛(wèi)志明, 朱木蘭*

        (1.中國科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所,上海 200032;2四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,四川成都 611130)

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        馬鈴薯離體再生與遺傳轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展

        郭陽鑫1,2, 佘躍輝2, 薛紅衛(wèi)1, 許智宏1, 衛(wèi)志明1, 朱木蘭2*

        (1.中國科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所,上海 200032;2四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,四川成都 611130)

        探討了以馬鈴薯莖段、葉片及塊莖為起始外植體不同離體再生體系的建立和相關(guān)影響因素,分析了基因型、受體外植體類型、菌液濃度、侵染時間、共培養(yǎng)和預(yù)培養(yǎng)等對遺傳轉(zhuǎn)化效率的影響,為建立馬鈴薯高效離體再生體系和遺傳轉(zhuǎn)化體系提供理論參考。

        馬鈴薯;植物激素; 離體再生; 遺傳轉(zhuǎn)化

        馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)為雙子葉綱茄科茄屬一年生草本植物,核型為4X=48同源四倍體。馬鈴薯具有營養(yǎng)豐富、適應(yīng)性強(qiáng)、生育期短、產(chǎn)量高、產(chǎn)業(yè)鏈條長等特點,被列為我國第四大糧食作物,僅次于小麥、水稻和玉米[1]。馬鈴薯既屬于糧食作物,又是常見的時鮮蔬菜[2];還可以加工成淀粉、全粉及酒精葡萄糖等原料產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥和造紙等行業(yè)[3]。馬鈴薯起源于秘魯和玻利維亞的安第斯山脈,距今已有8 000年的栽培歷史。我國馬鈴薯栽培始于明朝萬歷年間,最早見于京津冀地區(qū),由西班牙人帶到我國,隨后在東北和西南等地區(qū)種植[4]。目前,我國馬鈴薯共審定品種94個,國家級品種16個,多為具備抗病、抗蟲、高產(chǎn)、耐寒和耐旱等性能的品種[5]。

        自20世紀(jì)80年代以來,馬鈴薯高效離體再生體系的建立成為研究熱點。馬鈴薯易受到病毒病影響而造成塊莖退化,生產(chǎn)上每年都需要繁殖大量的脫毒苗,而脫毒苗只能經(jīng)由離體再生方式獲得。馬鈴薯的遺傳改良需要利用基因工程手段來開展,遺傳轉(zhuǎn)化是基因工程的限速步驟,而高效的離體再生體系是遺傳轉(zhuǎn)化體系的先決條件。筆者對馬鈴薯離體再生與遺傳轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

        1 離體再生

        1.1 莖段再生 莖段是馬鈴薯離體再生體系中使用較多的一種起始外植體。主要原因:莖段較易消毒,從而容易獲得大量的起始外植體材料;莖段上具有定芽,定芽發(fā)生區(qū)廣泛分布高再生性能的類干細(xì)胞性質(zhì)的細(xì)胞,這類細(xì)胞或組織在植物激素的誘導(dǎo)下,可以產(chǎn)生大量的不定芽。

        邱礽等[6]對夏波蒂和費烏瑞它的莖段進(jìn)行再生,2個品種莖段愈傷誘導(dǎo)率均達(dá)100%。不定芽分化采用MS+2.0 mg/L ZT+0.1 mg/L NAA+5.0 mg/L GA3和MS+2.0 mg/L 6-BA+2.0 mg/L ZT+5.0 mg/L GA3,其分化率分別達(dá)`52.38%和53.60%。

        齊恩芳[7]對隴薯3號、隴薯6號和LK99莖段再生體系進(jìn)行研究,結(jié)果表明,隴薯3號愈傷誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+2.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA+5.0 mg/L GA3+1.0 mg/L 2,4-D,隴薯6號為MS+2.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA+2.5 mg/L GA3+0.5 mg/L 2,4-D,LK99為MS+2.5 mg/L 6-BA+1.0 mg/L NAA。

        張玲[8]以馬鈴薯的莖尖、莖段和芽體為起始外植體,開展再生體系研究,結(jié)果表明,愈傷誘導(dǎo)的最佳培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L NAA+1.5 mg/L 2,4-D,不定芽誘導(dǎo)采用的培養(yǎng)基為MS+1.0 mg/L NAA+0.3 mg/L 6-BA,芽分化率為62%。

        1.2 葉片再生 葉片是高度分化的植物組織器官,再生性能相對低下。但由于葉片為地上部分,比較容易獲得大量的無菌材料,而成為馬鈴薯離體再生的起始外植體。然而,葉片再生頻率遠(yuǎn)低于莖段。

        崔海辰等[9]對克新1號馬鈴薯葉片離體再生體系進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),葉片愈傷的最佳培養(yǎng)基為MS+2.5 mg/L 6-BA+0.2 mg/L NAA ,不定芽的分化培養(yǎng)基為MS+2.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+5.0 mg/L GA3,誘導(dǎo)率為30%。生根培養(yǎng)基為MS+0.2 mg/L NAA,生根率為100%。

        Ahloowalia[10]對CARA和A25 /19馬鈴薯品種的再生系統(tǒng)進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在1/2MS+3.2 mg/L IAA+1.0 mg/L KT+0.5 mg/L 2,4-D中,愈傷誘導(dǎo)率為60%,芽分化培養(yǎng)基為1/2MS+1.0 mg/L ZT+0.5 mg/L 2,4-D,芽分化率為50%。

        楊瓊芳等[11]對云薯501和會-2葉片離體再生體系進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),云薯501和會-2在MS+3.0 mg/L 6-BA+0.5 mg/L NAA+10.0 mg/L GA3培養(yǎng)基上誘導(dǎo)率達(dá)100.0%和95.7%,芽分化在MS+3.0 mg/L 6-BA+10.0 mg/L GA3培養(yǎng)基上分化率為86.3%。會-2芽分化在MS+3.00 mg/L 6-BA+0.02 mg/L NAA+10.00 mg/L GA3培養(yǎng)基上分化率達(dá)65.4%。

        1.3 影響塊莖發(fā)育的因素 塊莖發(fā)育的影響因素。塊莖是馬鈴薯的主要食用部位,其形成和發(fā)育是一個復(fù)雜的過程,具體發(fā)育過程分為匍匐莖的形成、匍匐莖頂端或亞頂端膨大、塊莖發(fā)育及塊莖成熟后物質(zhì)儲藏積累4個階段[12]。這4個生長發(fā)育階段受多種激素和光溫等因素的調(diào)控。

        1.3.1 赤霉素(GA3)。20世紀(jì)70年代研究發(fā)現(xiàn),GA3對馬鈴薯匍匐莖的生長有促進(jìn)作用,對塊莖發(fā)生有抑制作用[13-14]。研究發(fā)現(xiàn),非誘導(dǎo)條件下GA3含量較誘導(dǎo)條件下高,說明馬鈴薯塊莖形成過程中對GA3需求量維持在一個較低水平[15], 即低濃度(0.1~1.0 mol/L )GA3促進(jìn)馬鈴薯塊莖的形成。高濃度GA3在馬鈴薯塊莖形成和發(fā)育過程中,阻礙了碳水化合物在塊莖部位的積累,進(jìn)而影響馬鈴薯塊莖的質(zhì)量[13]。

        1.3.2 脫落酸(ABA)。ABA 對馬鈴薯塊莖的形成具有促進(jìn)作用,與其濃度基本無關(guān)。在離體培養(yǎng)條件下,馬鈴薯在富含10 g/L蔗糖的非誘導(dǎo)培養(yǎng)基上不結(jié)薯,在富含80 g/L蔗糖的誘導(dǎo)培養(yǎng)基上結(jié)薯;在富含10 g/L蔗糖和ABA的培養(yǎng)基上結(jié)薯,在富含80 g/L蔗糖和ABA的培養(yǎng)基上提前結(jié)薯[16]。這表明外源ABA明顯促進(jìn)塊莖的形成。研究發(fā)現(xiàn),外源ABA并非是塊莖形成的主要調(diào)節(jié)因素,具體體現(xiàn)為ABA與GA3之間的拮抗作用,ABA可以抵消GA3對塊莖形成的抑制作用,從而抑制匍匐莖的生長和促進(jìn)塊莖的發(fā)育[17]。柳俊等[18]認(rèn)為只有當(dāng)GA3/ABA達(dá)到一定范圍時(1.1~1.3)才能獲得較高的試管塊莖誘導(dǎo)頻率。

        1.3.3 吲哚-3-乙酸(IAA)。研究發(fā)現(xiàn),施加外源 IAA塊莖提前生成,匍匐莖(地上部分)伸長受阻。因此,IAA對馬鈴薯的作用效果具有一定的普遍性和穩(wěn)定性,即具有促進(jìn)塊莖生長和抑制匍匐莖生長的雙重作用。GA3和 IAA 同時存在會形成更多的塊莖,且全部為無柄塊莖,而只有GA3存在時不會產(chǎn)生塊莖[18]。

        1.3.4 細(xì)胞分裂素。細(xì)胞分裂素類主要包括ZT、6-BA、KT等,對馬鈴薯的生長發(fā)育具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用。主要表現(xiàn):KT促進(jìn)塊莖形成,ZT抑制塊莖形成,6-BA打破塊莖休眠、促進(jìn)其細(xì)胞分裂[19]。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞分裂素對于馬鈴薯塊莖的形成與發(fā)育具有重要作用,可能與馬鈴薯中ZT含量的積累以及2-ip和2IPA的含量有關(guān),進(jìn)而促進(jìn)馬鈴薯塊莖的形成[20-21]。

        1.3.5 乙烯(ETH)。ETH 是馬鈴薯離體生長過程中產(chǎn)出的一種氣體,對馬鈴薯的離體生長具有反饋調(diào)節(jié)作用,即抑制匍匐莖伸長、促進(jìn)匍匐莖和塊莖增粗。研究表明,通風(fēng)條件下,降低培養(yǎng)容器中乙烯濃度,產(chǎn)生的試管薯數(shù)量雖無明顯變化,但鮮重卻增加了1倍[22]。

        1.3.6 茉莉酸(JA)、茉莉酸甲酯(MeJA)及其衍生物。JA和MeJA及其衍生物對馬鈴薯塊莖的發(fā)育與調(diào)控具有重要作用[23]。馬鈴薯塊莖發(fā)育形成時伴隨著JA含量的迅速升高,證明JA是塊莖形成的直接誘導(dǎo)物質(zhì)[18]。JA和 MeJA 對馬鈴薯塊莖有強(qiáng)烈的誘導(dǎo)活性[24]。研究發(fā)現(xiàn),馬鈴薯在離體條件下,用大于0.1 μmol/L JA和MeJA處理其單莖節(jié)段,并經(jīng)21 d暗培養(yǎng)后,長出的枝條可形成許多小塊莖。同時發(fā)現(xiàn)其濃度越高塊莖的形成率越大,當(dāng)達(dá)到10.0 μmol/L時,塊莖形成率接近 100%[25]。Koda 等[26-27]認(rèn)為JA和 MeJA可以改變馬鈴薯塊莖成熟的時間。在離體誘導(dǎo)下,其對塊莖的促進(jìn)可能與CTK含量有關(guān)。而Jackson[28]認(rèn)為JA不能促進(jìn)晚熟品種的塊莖形成。

        1.3.7 光照條件和溫度。馬鈴薯起源于寒冷地帶,屬于短日照植物。因此,光照和溫度對馬鈴薯塊莖發(fā)育的影響很大。研究表明,白天30 ℃,夜間28 ℃,光照18 h,為不結(jié)薯培養(yǎng)條件;相反,白天28 ℃,夜間13 ℃,光照少于10 h,為結(jié)薯培養(yǎng)條件[29]。

        1.3.8 營養(yǎng)條件。研究表明,外源營養(yǎng)物質(zhì)蔗糖對馬鈴薯塊莖發(fā)育的影響顯著。馬鈴薯離體培養(yǎng)條件下,添加外源蔗糖有效促進(jìn)結(jié)薯;當(dāng)蔗糖濃度高于80 g/L時,馬鈴薯離體結(jié)薯進(jìn)程明顯加快。同時,蔗糖和ABA對馬鈴薯塊莖形成具有正向協(xié)同作用[16]。

        1.4 激素對塊莖離體再生的影響 馬鈴薯塊莖的再生分為2種類型,一種為微型薯(試管薯)再生,另一種為大田薯塊再生。微型薯為在無菌條件下形成的小薯,其生長時間短,個頭小,但有較多的腋芽,可以分化出大量的叢生芽。大田薯塊表面具有芽眼,也是再生性能很高的組織器官,可作為馬鈴薯離體再生的起始外植體材料。大田薯塊脫毒難度很高,能將帶芽眼薯塊消毒入瓶的報道較少。

        徐剛[30]對甘農(nóng)薯2號和夏波蒂的馬鈴薯品種試管微型薯的薯片進(jìn)行再生。先將試管苗接種在溫度22 ℃、光照2 000 lx、pH 5.8的MS+30 g/L蔗糖液體培養(yǎng)基上,25 d后轉(zhuǎn)接到MS+80 g/L蔗糖+5 mg/L 6-BA+1.5 g/L活性炭的培養(yǎng)基上暗培養(yǎng)42~48 d進(jìn)行微型薯的誘導(dǎo)。將誘導(dǎo)出來的直徑1~2 cm微型薯接種到分化培養(yǎng)基MS+1.0 mg/L 6-BA+1.0 mg/L IAA+0.2 mg/L GA3+2.0 mg/L ZT 培養(yǎng)基上,50 d后,2個品種均分化出苗,分化率分別為18.4%和12.8%。

        李晶[31]以微型薯塊為受體進(jìn)行再生,薯塊愈傷和分化的最佳培養(yǎng)基為MS+ZT 2.0 mg/L+ 1.0 mg/L IAA。接種的186個薯塊外植體,分化的薯塊有54個,再生了136個植株,分化率僅為29%。

        馬鈴薯離體再生體系的建立對外植體、愈傷誘導(dǎo)和不定芽分化的培養(yǎng)基配方以及外界環(huán)境條件有較高的要求。外植體一般有葉片[32]、莖段、薯塊和花藥等,以莖段誘導(dǎo)再生率較高。培養(yǎng)基采用的是MS培養(yǎng)基,愈傷誘導(dǎo)需要配合使用生長素和細(xì)胞分裂素。常用的細(xì)胞分裂素有2,4-D、NAA和IAA,同一濃度下2,4-D 誘導(dǎo)愈傷組織的能力優(yōu)于NAA[33]。常用的生長素有KT、ZT和6-BA等,但6-BA的使用頻率最高。不定芽的分化和伸長中,高比值(25∶1或10∶1) 培養(yǎng)基上僅1~2苗分化;中等比值的培養(yǎng)基上分化出較多生長良好的苗; 而低比值培養(yǎng)基上愈傷組織不分化或極少量芽分化,相反卻有根的分化[34]。兩者比值為5∶1時分化出苗多且最好[35]。不同外植體的愈傷誘導(dǎo)率明顯不同,由高到低依次為半葉、莖、葉柄[36]。馬鈴薯易生根,生根培養(yǎng)基為MS或1/2MS培養(yǎng)基,其中可以加入少量的IBA以促進(jìn)生根。煉苗3~4 d后可以進(jìn)行移栽,成活率均較高。外界環(huán)境的影響分為光照、光強(qiáng)、溫度以及濕度,愈傷的誘導(dǎo)和苗的分化及生根一般均采用2 000~6 000 lx和16~18 h /d的光照培養(yǎng),溫度為22~25℃,室內(nèi)相對濕度保持在70%~80%[36]。低溫19 ℃、光強(qiáng)4 000 lx有利于不定芽形成[37]。

        2 遺傳轉(zhuǎn)化

        傳統(tǒng)的育種技術(shù)和手段在馬鈴薯遺傳育種中已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸。為縮短馬鈴薯育種進(jìn)程、提高馬鈴薯塊莖品質(zhì),基因工程在馬鈴薯分子育種中得到廣泛運用。自1983年第一株農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯植株獲得以來[38],馬鈴薯轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究已日益完善。影響馬鈴薯遺傳轉(zhuǎn)化因素較多,如基因型、外植體類型、菌液濃度、侵染時間、預(yù)培養(yǎng)以及共培養(yǎng)等。

        2.1 基因型 馬鈴薯作為嚴(yán)格閉花授粉的同源四倍體植物,其基因型對馬鈴薯遺傳轉(zhuǎn)化有很大影響,學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為是馬鈴薯對基因型的依賴造成的[39-40]。因此,不同品種馬鈴薯的遺傳轉(zhuǎn)化效率也存在很大差異。目前,馬鈴薯遺傳轉(zhuǎn)化應(yīng)用較多的品種有大西洋[41]、費烏瑞它[42]等。徐剛[30]采用4個不同基因型的馬鈴薯品種,分別以莖段和試管薯薄片為外植體進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化。結(jié)果顯示,甘農(nóng)薯2號和Shpepody適合采用試管薄片為外植體的轉(zhuǎn)化體系;Favorita適合莖段為受體的轉(zhuǎn)化體系;Anlantic的2種受體材料均不適于。李晶[31]采用東農(nóng)303、克新4號和克新1號的脫毒試管苗進(jìn)行馬鈴薯品種的遺傳轉(zhuǎn)化。此外,馬鈴薯除基因型對其限制外,染色體的倍性對其也存在影響。

        2.2 受體外植體類型 馬鈴薯的遺傳轉(zhuǎn)化采用的外植體有莖段[43-44]、葉片[45-47]、花藥[48]和薯塊[49]。苗齡和植株健壯程度也極顯著地影響遺傳轉(zhuǎn)化率,表現(xiàn)為苗齡在14 d左右,生長健壯的外植體具有較高的轉(zhuǎn)化率和再生率,當(dāng)苗齡超過30 d或試管苗生長較細(xì)弱的外植體轉(zhuǎn)化率較低,再生成苗率則更低。以莖段和葉片2種外植體為受體材料進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化時發(fā)現(xiàn)葉片轉(zhuǎn)化率極顯著低于莖段[43]。研究發(fā)現(xiàn),De-sir-e、Lenape和 Niska馬鈴薯品種葉柄的再生效率最高,達(dá)98%[50]。外植體大小也是一個重要的因素,外植體越大,相對創(chuàng)傷面積越小,褐類物質(zhì)的分布密度越小,一般選用節(jié)段0.5 cm左右[37]、葉片0.1 cm2左右[11],均可提高轉(zhuǎn)化效率。2.3 菌液濃度及侵染時間 農(nóng)桿菌的菌液濃度和侵染時間對轉(zhuǎn)化效率有影響。不同轉(zhuǎn)化體系所采用的菌液濃度和侵染時間不同。一般而言,菌液濃度OD在0.2~1.0較好,侵染時間5~10 min較好[7,31]。同時也應(yīng)根據(jù)不同材料的不同外植體進(jìn)行相應(yīng)的選擇。賈笑英等[44]認(rèn)為農(nóng)桿菌濃度OD為0.2和0.5適合愈傷的侵染,但侵染8 min最佳,過高或過低均不利于轉(zhuǎn)化。

        2.4 共培養(yǎng)和預(yù)培養(yǎng) 共培養(yǎng)和預(yù)培養(yǎng)時間的長短對轉(zhuǎn)化效率有影響。外植體預(yù)培養(yǎng)2 d后,轉(zhuǎn)化率極顯著高于未經(jīng)預(yù)培養(yǎng)的外植體,可能是因為預(yù)培養(yǎng)可調(diào)整外植體的生理狀態(tài),促進(jìn)細(xì)胞分裂,減輕脅迫傷害,從而使受體細(xì)胞更易整合外源DNA,從而提高遺傳轉(zhuǎn)化率[43]。熊偉等[51]以PB04馬鈴薯品種為材料,預(yù)培養(yǎng)2 d的抗性愈傷誘導(dǎo)率最高。但有些品種不經(jīng)預(yù)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)化效率反而高。齊恩芳等[52]采用馬鈴薯6個品種的莖段和微型薯建立遺傳轉(zhuǎn)化體系,結(jié)果表明,6個品種不經(jīng)預(yù)培養(yǎng)體系的轉(zhuǎn)化效率高于經(jīng)預(yù)培養(yǎng)的體系。預(yù)培養(yǎng)和共培養(yǎng)均在2~4 d,可以提高其轉(zhuǎn)化效率。

        周鶴峰等[53]以莖段作為起始受體外植體, OD600為0.5的工程菌液體浸染時間為5 min,共培養(yǎng)時間為3 d,抗性愈傷組織篩選和不定芽誘導(dǎo)篩選的Km濃度均為100 mg/L,不定根誘導(dǎo)的Km濃度為50 mg/L,獲得轉(zhuǎn)基因植株。

        王丹等[54]以馬鈴薯無菌苗葉片為起始受體材料,在卡那霉素Km濃度為15~25 mg/L,羧芐青霉素(Cb)濃度為200~400 mg/L的篩選壓力下,經(jīng)60 d培養(yǎng),可獲得抗性芽,其誘導(dǎo)頻率為27%~36%,抗性植株的生根頻率為100%。Valkov等[55]采用不同方案對馬鈴薯無菌苗幼葉質(zhì)體利用基因槍法進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,獲得轉(zhuǎn)化葉片的愈傷組織,其葉片的質(zhì)體轉(zhuǎn)化率達(dá)3.67%,但該試驗未獲得轉(zhuǎn)基因植株。Zhang等[56]以馬鈴薯葉片質(zhì)體作為遺傳轉(zhuǎn)化的受體系統(tǒng),獲得了轉(zhuǎn)基因煙草和馬鈴薯抗性植株。雖然Zhang等和Valkov等在愈傷誘導(dǎo)培養(yǎng)基和基因槍導(dǎo)入目的基因轉(zhuǎn)化方法類似,但兩者也具有諸多差異:①Zhang等進(jìn)行了質(zhì)核轉(zhuǎn)化,而Valkov等僅進(jìn)行質(zhì)體轉(zhuǎn)化;②在抗性芽的誘導(dǎo)和伸長方面,Zhang等采用MS+B5+6 g/L 瓊脂粉+30 g/L 蔗糖+16 g/L 葡萄糖+2.0 mg/L IAA+400.0 mg/L奇霉素+3.0 mg/L ZT +1.0 mg/L GA3培養(yǎng)基進(jìn)行抗性芽的誘導(dǎo)和MS+B5+6 g/L 瓊脂粉+30 g/L 蔗糖+0.1 mg/L IAA+3.0 mg/L ZT+400.0 mg/L奇霉素培養(yǎng)基進(jìn)行抗性芽的伸長,而Valkov等未仔細(xì)說明;③在生根培養(yǎng)基上,Zhang等采用MS +30 g/L蔗糖+400.0 mg/L培養(yǎng)基誘導(dǎo)生根,而Valkov等采用MS+200.0 mg/L 奇霉素培養(yǎng)基誘導(dǎo)生根;④Zhang等對質(zhì)和核的轉(zhuǎn)化不但進(jìn)行了基因結(jié)構(gòu)功能表達(dá)的驗證,而且還獲得了基因表達(dá)的抗性植株,且對抗性植株和野生型植株進(jìn)行抗蟲性驗證,結(jié)果表明,兩者在表型上有明顯差異,Valkov等[55]只進(jìn)行了功能基因的表達(dá)驗證,并未進(jìn)行抗性植株和抗性驗證試驗;⑤在轉(zhuǎn)化效率上,Zhang等的轉(zhuǎn)化效率僅為0.4%,而Valkov等的轉(zhuǎn)化效率提高了15~18倍,達(dá)3.67%。

        盧翠華等[57]以微型薯作為受體外植體,對馬鈴薯品種黃麻子進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,結(jié)果表明,MS+4.0 mg/L ZT+1.0 mg/L IAA為最佳不定芽誘導(dǎo)培養(yǎng)基配方;農(nóng)桿菌菌液濃度OD600為0.5、侵染5 min、共培養(yǎng)2 d為適宜的外源基因?qū)霔l件;最終獲得35株抗性植株,遺傳轉(zhuǎn)化效率達(dá)55.3%。但筆者認(rèn)為該結(jié)果(即轉(zhuǎn)化效率)值得商榷。

        3 小結(jié)與展望

        近年來,通過離體再生和遺傳轉(zhuǎn)化對馬鈴薯進(jìn)行遺傳改良,已成為馬鈴薯分子育種的重要內(nèi)容;同時也是實現(xiàn)我國馬鈴薯主食化目標(biāo)的最主要手段之一。不同品種馬鈴薯的不同器官再生體系具有顯著差異。因此,構(gòu)建馬鈴薯不同器官高效的、穩(wěn)定的再生體系是目前馬鈴薯組織培養(yǎng)的研究熱點。馬鈴薯目前最常采用的遺傳改良方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)法。但在農(nóng)桿菌介導(dǎo)馬鈴薯遺傳轉(zhuǎn)化過程中,因基因整合的隨機(jī)性和基因沉默等問題遏制了馬鈴薯遺傳轉(zhuǎn)化效率。目前重組位點定點整合技術(shù)的開發(fā)降低了基因整合的不可控性,保障了遺傳轉(zhuǎn)化的高效性和時效性。

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        The Research Progress ofinvitroRegeneration and Genetic Transformation System in Potato

        GUO Yang-xin1,2,SHE Yue-hui2,XUE Hong-wei1, ZHU Mu-lan2*et al

        (1.Institute of Physiology & Ecology,Shanghai Institutes for Biological Sciences,CAS,Shanghai 200032;2.College of Agronomy,Sichuan Agricultural University,Chengdu,Sichuan 611130)

        The establishment of different potatoinvitroregeneration systems and related impact factors were discussed with stem,leaf and tuber as initial explant; and the effects of genotype,type of receptor system,bacterial concentration,infection time,co-culture and pre-culture on genetic transformation efficiency were analyzed, so as to provide important reference for establishment of high efficiencyinvitroregeneration and genetic transformation system in potato.

        Potato;Plant hormone; Phytohormone regenerationinvitro;Genetic transformation

        復(fù)旦大學(xué)遺傳工程國家重點實驗室開放課題(SKLGE-1410);國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃“863”計劃(2013AA102704)。

        郭陽鑫(1991- ),男,甘肅慶陽人,碩士研究生,研究方向:大豆和馬鈴薯的再生和遺傳轉(zhuǎn)化。*通訊作者,副研究員,博士,從事植物分子遺傳學(xué)研究。

        2016-10-19

        S 503

        A

        0517-6611(2016)36-0029-04

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