燕麦组织培养体系的建立与优化

王迅婧　修谨　倪秀珍

摘要：燕麦（Avena sativa）组织培养体系的建立是通过遗传转化手段对燕麦进行品质改良的基本环节之一，以白燕10号裸燕麦为材料，对该品种燕麦组织培养中外植体的选择、组织培养各阶段所用激素及浓度进行了筛选研究。结果表明，成熟胚是较理想的外植体；诱导愈伤的培养基为MS培养基+0.5 mg/L 2，4-D+0.1 mg/L NAA；诱导分化的培养基为MS培养基+1.5 mg/L 6-BA+0.4 mg/L NAA+0.4 mg/L IAA。

关键词：燕麦（Avena sativa）；组织培养；外植体；激素浓度

中图分类号：Q819 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）16-3936-03

Abstract： The construction of tissue culture system of oat is one of the basic aspects for improving quality with the transgenic method. The Baiyan 10# oat was used as material. The explants， hormone and hormone concentration were optimized for induction and differentiation of callus. The results showed that the mature embryo was the best explants for Baiyan 10# oat. MS+0.5 mg/L 2，4-D +0.1 mg/L NAA was the best culture for callus induction. MS+1.5 mg/L 6-BA +0.4 mg/L NAA +0.4 mg/L IAA was the optimal culture for differentiation of Baiyan 10# oat.

Key words：oat（Avena sativa）； tissue culture； explant； hormone concentration

燕麦（Avena sativa）是一年生禾本科植物，广泛种植于北半球的温带地区，主要分为皮燕麦（带稃型）和裸燕麦（裸粒型）两种类型。裸燕麦是我国种植的主要品种[1]，裸燕麦子粒中含有多种维生素、不饱和脂肪酸和矿物质，并含有人体必需的8种氨基酸，可降低血脂、减少心脑血管等疾病发生的几率，燕麦还具有抗旱、抗寒、耐贫瘠等特点，因此它常是治理盐碱地区的先锋植物[2，3]。在我国北方地区，气温和光照可以很好地满足燕麦的生长需要，但是北方地区土壤的高盐碱化及干旱缺水又限制了燕麦产量。利用植物基因工程技术改良燕麦能提高产量、增强抗旱和抗盐碱能力，而遗传转化的关键是建立稳定的植物组织培养体系。有关燕麦组织培养体系的研究已有不少报道，但相较于小麦（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays）和水稻（Oryza sativa L.）研究较少[4-10]。本研究以白燕10号裸燕麦为试验材料，分别以燕麦种子、成熟胚、成熟胚和幼苗叶基为外植体，对诱导培养基及分化培养基进行了优化，皆在为燕麦愈伤组织的培养提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

白燕10号由吉林省白城市农业科学院惠赠；升汞、乙醇、MS、2，4-D、IAA、6-BA、NAA、蔗糖、琼脂粉、胰蛋白胨、酵母提取物、NaCl均为国产分析纯试剂。

1.2 试验方法

1.2.1 种子的处理 燕麦种子用水冲洗2 h后，70%的乙醇浸泡1 min，无菌水冲洗3次后用0.1% 的升汞浸泡3 min，再用无菌水冲洗3次并浸泡15～20 min。将种子表面的水分用无菌滤纸吸干，并接种到MS固体培养基上培养，培养条件为25 ℃光照16 h，光照度8 000 lx，20 ℃暗培养8 h。

1.2.2 外植体的选择 以燕麦种子、成熟胚、成熟胚的顶端分生组织和幼苗叶基作为外植体进行试验，将不同外植体分别接种到相同的愈伤组织诱导培养基（MS+0.5 mg/L 2，4-D+0.1 mg/L NAA）中，25 ℃光照16 h，光照度8 000 lx，20 ℃暗培养8 h，观察愈伤组织诱导情况。

1.2.3 愈伤组织诱导培养基的筛选 选择出最适的外植体后，将其接种到4种愈伤组织诱导培养基（a.MS+0.5 mg/L 2，4-D +0.1 mg/L NAA；b.MS+0.5 mg/L 2，4-D；c.MS+4 mg/L 2，4-D+1 mg/L NAA[6]；d.MS+3 mg/L 2，4-D[9]）中，每个培养皿接25个外植体，4个重复。所有培养基中均加入3%的蔗糖和0.9%的琼脂，25 ℃光照16 h，光照度8 000 lx，20 ℃暗培养8 h，观察愈伤组织诱导情况，并记录统计。

1.2.4 分化培养基的筛选 以6-BA、NAA、IAA为影响因素，以分化率为考察指标，采用L9（34）正交试验，筛选最优分化培养基，正交试验因素与水平见表1。

2 结果与分析

2.1 白燕10号裸燕麦组织培养外植体选择结果

取燕麦不同外植体置于培养基中（MS+0.5 mg/L 2，4-D+0.1 mg/L NAA），选择白燕10号最适外植体。经过4周观察，发现以种子为外植体在此种培养基上愈伤组织生长较慢，到4周后愈伤组织仍然很小，而且逐渐开始萎缩、死亡，接到分化培养基上后几乎不分化；成熟胚产生愈伤组织诱导率高，约有95%的外植体产生愈伤组织，而且分化时间较早，分化率相对较高，达到50%左右；以叶基和胚顶端为外植体进行培养时发现虽然二者愈伤组织诱导率较高，但是愈伤组织开始分化时间较迟，而且能够分化出燕麦苗的比例没有成熟胚高，试验结果如表3所示，成熟胚是白燕10号比较理想的外植体（以下试验的外植体均采用成熟胚）。endprint

2.2 愈伤组织诱导培养基的筛选结果

为了确定成熟胚诱导愈伤组织的最佳状态，以成熟胚作为外植体，分别置于4种不同培养基上诱导愈伤组织（表3）。由表3可以看出，在a、b两种培养基上愈伤组织形成较早，c、d两种培养基诱导形成愈伤组织较晚，愈伤组织培养3周后虽然大小基本相同，但b、d培养基上的愈伤组织颜色白、松软而且水分较多，而a和c培养基上的愈伤组织颜色微黄、结构紧密且水分少，有利于进一步分化（图1）。本研究选择a培养基作为诱导愈伤组织的培养基，即在MS培养基中加入0.5 mg/L 2，4-D和0.1 mg/L NAA。

2.3 白燕10号分化培养基的筛选

为了提高燕麦分化率得到相对健康的再生苗，以出苗率为考察指标，对6-BA、NAA及IAA 3种激素组合进行正交试验，结果见表4。由表4可以看出，9种分化培养基均能使燕麦愈伤组织分化，但是不同培养基之间存在差异性，6-BA对分化影响最大，其次是IAA，最后是NAA。3号培养基对应的愈伤组织分化率最高，达到57.3%，培养基中激素组合是1.5 mg/L 6-BA、0.4 mg/L NAA、0.4 mg/L IAA，最佳培养基组合也是A1B3C3。因此，MS+1.5 mg/L 6-BA+0.4 mg/L NAA+0.4 mg/L IAA为诱导白燕10号成熟胚愈伤组织分化的最适培养基。采用最佳分化培养基进行分化培养的白燕10号再生苗如图2所示。

3 小结与讨论

不同植物以及同类植物的不同品种在进行组织培养过程中涉及的因素均有差异，如外植体的选择、激素的选择及配比等都会影响结果。本研究以白燕10号为材料，首先对外植体进行了选择，结果表明，成熟胚是白燕10号最适外植体，以白燕10号成熟胚作为外植体在4种不同培养基上诱导愈伤组织，其中MS培养基+0.5 mg/L 2，4-D+0.1 mg/L NAA的激素配比所诱导愈伤组织结构紧实、颜色微黄适于诱导分化苗。一般认为6-BA是禾本科作物绿苗分化的主要细胞分裂素，在燕麦分化过程中是必不可少的激素，在诱导愈伤组织进行分化的培养中6-BA的极差最大，表明6-BA是影响燕麦分化的关键条件，3种激素对燕麦愈伤组织分化的作用不同，6-BA影响最大，NAA影响最小。正交试验结果表明， MS+ 1.5 mg/L 6-BA+0.4 mg/L NAA +IAA 0.4 mg/L为最佳培养基，能够较好地诱导白燕10号愈伤组织产生再生苗。

参考文献：

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