向日葵转化和再生的研究进展

苏周

摘 要： 向日葵是一种非常重要的油料作物，其转化和再生却非常具有挑战性，本文讨论了向日葵的转化和再生的几个影响因素。

关键词： 向日葵；组织培养；遗传转化

向日葵是世界上非常重要的油料作物之一，并且从转化和再生的角度来说，它也是一种非常具有挑战性的物种[1]。关于向日葵转化和再生，国内外都有许多尝试，但是转化效率都不高，并且可重复性较低[2]。向日葵的离体培养和转化，大多通过器官发生和胚胎发生。向日葵的转化和再生受到许多方面的影响，本文着重讨论影响向日葵转化和再生的几个方面。

1.向日葵的再生

1.1向日葵品系的选择

向日葵的品种众多，在研究的过程中，不同的研究者选择了不同的株系，有HA300B自交系、KBSH、Ha89等一系列株系。关于不同的株系的再生和转化，刘海学选取了RHA266， HA300， 2603， 2736和PR29等五个株系研究向日葵的转化，其中RHA266具有最高的转化效率[1]，除此之外，在研究不同日龄未成熟胚的分化情况时，还选取了89B1、PR29、HA300、RHA265、RHA266、JK6（品系）、JK8（品系）和龙葵杂等株系，其实验结果表明，89B1诱导分化的效率最高[3]；马雪霞选取了936011、936012、No5B、926021× 6022、934002、956012、7961等几个油用向日葵品系作为研究对象，其中只有956012在实验中的一种培养基上成功诱导出芽，而且再生频率非常低，仅有5%[4]。

1.2不同的外植体对向日葵再生的影响

向日葵离体再生现已从子叶、花药、下胚轴、茎尖、原生质体和未成熟胚等材料获得成功。但是虽然这些外植体诱导成苗均有报道，但实际上很多材料都很难重复，即使可以重复，其分化效率都比较低。就目前研究结果来看，子叶、未成熟胚、下胚轴和茎尖这四种类型的外植体较易诱导分化出再生植株[2]。

1.2.1器官发生

向日葵的器官诱导在子叶、下胚轴、茎尖、真叶都在不同程度上诱导分化出成苗。其中，子叶、下胚轴和茎尖相对来说较易诱导出再生植株，但是诱导出不定芽的效率不高，仅有2.5%-12%[2]。卫志明等人使用幼嫩子叶和下胚轴作为材料，诱导愈伤组织，并成功分化出芽，但下胚轴的愈伤的形成和分化明显高于子叶[5]。并且，据研究发现，就子叶、真叶和下胚轴而言，真叶不易诱导出芽，子叶在靠近生长点附近易形成单个植株，下胚轴离生长点越近越容易诱导出芽，这几种外植体的诱导分化出不定苗的能力为：子叶节>下胚轴>子叶>真叶[4]。

1.2.2胚胎发生

最近的研究中关于使用未成熟胚作为组织培养材料并成功获得离体植株的报道越来越多。从1990年开始，宋英凯就对未成熟胚诱导不定芽进行了研究。刘海学选择了未成熟胚中的体细胞，并发现在胚胎大小小于2mm时，在含有 0.4 mg/l 2，4-D 和 120 g/l 蔗糖的MS培养基上具有高转化率（45.5%）[1]。在此之前，他也曾尝试过萌发用未成熟胚取子叶诱导分化，研究表明，对授粉后的10-12天的未成熟胚诱导分化时的分化率最高，可高达73%，如果幼胚过小，则无法发育成苗，但若幼胚过大，种子则很容易进入休眠[2]。

1.3不同激素对再生植株的影响

在植物的组织培养中，内外源激素的比例是影响植物向日葵是一种内源生长素较高的植物，所以添加外源细胞分裂素十分重要，只有细胞分裂素的浓度较高时，诱导出芽的可能性才更高[10]。对于诱导子叶和下胚轴分化，NAA与6-BA的组合，能够分化成苗，IAA与KT和6-BA的组合均不可以，并且在NAA的浓度高于0.5mg时，分化率也很低[5]；而对于未成熟胚来说，6-BA与IAA的激素配比为40：1是，分化效率最高，可高达80%[4]。

2.向日葵的转化

转基因技术是现代生物学和农业生物技术领域非常重要的一种研究方法之一，对于研究特定的基因的功能以及改善植物的性状都提供了有力的技术支持。1978年，Everett等人以下胚轴为外植体，通过农杆菌的介导首次成功地将未知外源基因转入向日葵的基因中，并用卡那霉素筛选出阳性再生植株[6]。目前，关于向日葵的遗传转化主要的方法有：农杆菌介导、基因枪法、聚乙二醇（PEG）法等转化方法，目前应用较广的是农杆菌介导的转化方法。转化效果可通过卡那霉素筛选、GUS瞬时表达筛选、PCR、将GFP作为报告基因和southren印记的方法来鉴定阳性植株。

小结

关于向日葵的转化和再生，雖然已有成功案例，但是其再生能力有限和转化效率较低仍是需要攻克的难题，有待进一步的实验和探索。

参考文献

[1]Liu H X， Xie D， Sun S J， et al. Optimization of Agrobacterium-mediated transformation of sunflower （Helianthus annuus L.） immature embryos.[J]. Australian Journal of Crop Science， 2011， 5（12）：349-376.

[2]刘海臣. 向日葵组织培养研究进展[J]. 内蒙古民族大学学报（自然科学版）， 2011， 26（2）：190-192.

[3]刘海学， 季静， 王萍，等. 向日葵未成熟胚组织培养及再生芽的研究[J]. 内蒙古民族大学学报：自然科学版， 2003， 18（5）：411-414.

[4] 马雪霞， 蓝海燕， 宋荣. 向日葵（Helianthus annus）的组织培养及芽分化研究[J]. 新疆农业科学， 2002， 39（1）：23-24.

[5] 卫志明， 许智宏. 向日葵的组织培养和植株再生[J]. 植物生理学报， 1983（5）：44.

[6] Everett N P， Robinson K E P， Mascarenhas D. Genetic Engineering of Sunflower （Helianthus Annuus L.）[J]. Nature Biotechnology， 1987， 130（2-3）：1201-1204.