玉米愈傷組織誘導影響因素的研究進展

楚海嬌

摘 要：在玉米組織培養中，愈傷組織的誘導率受多種因素的影響。本文結合相關文獻資料，綜述了基因型、外植體種類、培養基種類、生長調節物質、溫度及光照等因素對玉米胚性愈傷組織誘導率的影響，旨為玉米遺傳轉化受體系統的開發和利用提供重要的參考價值。

關鍵詞：愈傷組織；外植體；基因型

中圖分類號： S513 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131018

近年來，遺傳轉化技術在玉米育種中取得了一定效果，為玉米育種工作創造了新途徑，而進行玉米遺傳轉化的基礎工作是建立高效的遺傳再生體系。自1975年，研究者首次以玉米幼胚為材料誘導出愈傷組織并獲得再生植株以來[1]，玉米組織培養研究得到迅速發展。大量研究表明，在玉米遺傳再生體系建立過程中，胚性愈傷組織的形成及生長狀態受多種因素的影響。

1 基因型對玉米愈傷組織誘導的影響

基因型是影響玉米胚性愈傷組織誘導率的主要因素。胡建廣等[2]研究表明，采用不同基因型玉米自交系，幼胚的愈傷組織誘導率和發育情況均不同，同時認為自交系的誘導性是可以遺傳的。Hodges等[3]研究發現玉米自交系A188的再生能力最高，并且它的雜交后代也具有較高的愈傷組織誘導率。母貴琴等[4]研究發現，7個玉米78599選系均具有胚性愈傷組織發生能力，但由于基因型不同，其幼胚培養能力也不同。目前僅有少數玉米基因型能夠誘導產生質量、狀態較好的胚性愈傷組織，而很多基因型產生的愈傷組織質地柔軟、水浸化，繼代后逐漸褐化死亡。玉米基因型不同，分化長成植株的難易程度也不同。即胚性愈傷誘導率高的基因型其愈傷組織克隆能力和分化能力較強。

2 外植體對玉米愈傷組織誘導的影響

2.1 幼胚

玉米幼胚的取材雖受季節和發育階段的限制，但其具有接種方便、誘導率高，愈傷組織質量好，易分化成苗等優點，因此是遺傳轉化的首選材料[5]。黃璐等[6]試驗發現玉米幼胚誘導愈傷組織及再生植株的能力明顯高于幼穗。王昌濤等[7]以不同外植體進行愈傷組織誘導發現，幼胚的胚性愈傷誘導率最高。曹俊梅等[8]分別以幼胚和成熟胚為外植體進行誘導研究表明，幼胚誘導的愈傷組織質量較好，分化率較高。

玉米幼胚愈傷組織的誘導率還受胚長的顯著影響。幼胚過?。?lt;1mm），分離困難，產生的愈傷組織小，不易生長；幼胚過大（>2mm），易形成胚芽，且愈傷組織在繼代中增殖能力較差。李慧芬等研究認為玉米幼胚大小為1.2～1.5mm時較適宜接種，誘導產生的愈傷組織為Ⅱ型胚性愈傷組織，且誘導率較高。

2.2 成熟胚

在玉米組織培養中，有關成熟胚的組織培養技術報道較少。以成熟胚作為外植體誘導愈傷組織，取材時不受季節限制，且操作過程簡單，不易污染；但存在誘導率低、愈傷組織質量不穩定等缺點，所以在成熟胚的利用上受到一定限制[9]。

1974年Green等首次使用玉米成熟胚誘導出愈傷組織，為玉米成熟胚的研究奠定了基礎。1987年Wang[10]使用玉米自交系B73和Mo17的成熟胚誘導愈傷組織，獲得再生植株。2004年Huang等[11]分別對7個玉米基因型的成熟胚進行愈傷組織誘導，初步建立了成熟胚途徑的玉米遺傳再生體系，并獲得較高的植株再生率。因此，應加大力度進行玉米成熟胚的研究，以成熟胚為外植體進行愈傷組織誘導一旦取得成功，將會大大加快實驗進程。

2.3 莖尖

玉米莖尖培養開始于20世紀40年代，現己得到廣泛應用。莖尖的產生依賴于成熟種子，因此，同樣具有取材方便，不受季節限制的特點[12]，并且胚性誘導率受基因型的影響較小。李學紅等[13]研究顯示，由玉米莖尖可誘導產生愈傷組織，并且具有較高的胚性誘導率。但莖尖培養仍有缺陷，王昌濤等（2005）[14]研究表明，莖尖培養能夠產生胚性愈傷組織，但愈傷較小，生長緩慢，并且操作過程復雜。因此，直接以莖尖作為受體材料進行玉米遺傳轉化的研究將受到重視。

2.4 葉片

以玉米幼苗的幼嫩葉片為外植體進行組織培養不受時間限制，可隨時大量取材。 Ahmadabadi[15]等以玉米Pa91×H99的幼苗葉片為外植體進行愈傷誘導，成功誘導出胚性愈傷組織，并再生植株。董浩[16]等研究表明，玉米的幼嫩葉片可以成為愈傷組織誘導的起始材料，并且玉米葉片生長部位不同，其愈傷組織的形成能力也不同，即基部切段愈傷組織形成率高，愈傷組織質量較好；而中部和上部愈傷組織形成能力較低，繼代后易褐化、水樣化而死亡[17]。陳靖等[18]以6種不同基因型的玉米葉片作為外植體進行愈傷誘導發現，來源于幼苗基部的幼嫩葉片能提供較多的材料，且操作簡單易行。張東向等[19]研究也證實了以上結論，同時認為采用2mg/L 2，4-D 與0.5mg/L 6-BA的組合有利于葉片胚性愈傷組織的誘導。

3 培養基對玉米愈傷組織誘導的影響

在玉米組織培養中，N6、B5、MS是3種經典的基本培養基。選擇不同培養基，同一基因型的愈傷組織誘導率存在差異。寇煒材[20]等研究指出用MS培養基，大豆愈傷組織誘導率高，其次為1/2MS、B5培養基，而在N6培養基中生長緩慢。關淑艷等[21]以高直鏈淀粉玉米自交系為材料，用不同培養基對其幼胚進行誘導研究發現，胚性愈傷組織誘導率因培養基不同而呈明顯差異。培養基成分對胚性愈傷誘導率和愈傷質量均有較大影響，不同基因型均有適于自己愈傷組織發育的培養基。因此，用不同基因型玉米做試驗時，要根據實際情況選擇多種培養基進行試驗，以找到玉米基因型的最適誘導培養基，獲得最高的胚性愈傷誘導率。

4 生長調節物質對玉米愈傷組織誘導的影響

在誘導培養基中，植物激素是其中重要組成成分，它會影響愈傷組織的誘導頻率和生長狀態。劉小紅等[22]實驗表明，2，4-D在愈傷誘導中起重要作用，能顯著提高胚性愈傷誘導率及獲得更好的愈傷組織生長狀態；而KT和6-BA會降低胚性愈傷組織的誘導率，對愈傷組織的生長有明顯抑制作用。玉米愈傷組織的誘導頻率還受激素濃度及不同激素配比的影響，試驗證明，2，4-D濃度為2mg/L時，胚性愈傷組織的出愈率最高，生長狀態最好；2，4-D濃度低于1.5mg/L時，愈傷組織出愈率少，多數幼胚容易出芽出根。何潑等[30]進行玉米愈傷組織誘導時發現，NAA濃度在0.1～1.0mg/L時，出愈時間較長，愈傷組織呈黃綠色無光澤；濃度在1.0～2.5mg/L時，出愈時間較前者早3～5d，愈傷組織為奶油色，質地疏松，繼代后生長旺盛。何婷[23]等研究表明，生長素與細胞分裂素配合使用效果更好，有利于胚性愈傷組織的形成。因此，在愈傷組織誘導培養基中，高濃度的生長素結合低濃度的細胞分裂素對胚性愈傷組織的形成是必要的。

脯氨酸有調節滲透壓和促進愈傷胚性化的作用，竇秉德[22]研究表明，在加入一定濃度脯氨酸的誘導培養基中，愈傷組織的質量狀態較好；杜何為[23]等還研究了AgNO3濃度對玉米幼胚組織培養的影響，發現10mg/L AgNO3有利于胚性愈傷組織的形成，較低濃度對愈傷組織的誘導無促進作用，而較高濃度會抑制玉米幼胚愈傷組織的形成。

5 培養條件對玉米愈傷組織誘導的影響

溫度是影響愈傷組織誘導的重要因素。研究表明溫度為26～27℃時愈傷組織形成最快且狀態最好，最適合進行玉米愈傷組織的誘導。溫度過高或過低都會導致外植體發育受阻而老化，不利于愈傷組織的生長。

愈傷組織誘導通常是在黑暗條件下進行。由于誘導培養基中含有愈傷組織形成所必需的營養成分，無需依賴光和作用，因此黑暗環境更有利于愈傷組織的形成。但光照對于愈傷組織的分化、根的發生和胚狀體的形成是一個必需條件。因此在玉米組織培養過程中應根據組織培養的不同需求，及時調整光照強度。

6 結論

目前，玉米育種仍主要采用傳統的方法。而傳統的育種技術具有周期長、耗時、費力等缺點，已不能滿足生產發展的需要，因此采用轉基因工程技術對玉米的農藝性狀進行改良勢在必行。而玉米組織培養技術是開展遺傳轉化工作的前提和基礎。玉米胚性愈傷組織的誘導率受基因型、外植體、培養基、植物激素及培養條件等多種因素影響，深入研究影響玉米愈傷組織誘導的各種因素，可促進玉米組織培養技術進一步發展和完善，為實踐應用提供理論參考。

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