玉米组织培养研究进展二

玉米是一种非常重要的粮食和饲料作物， 近些年，地球资源的短缺向玉米等生物能源的供应者提出了迫切的要求， 玉米的转基因工作一直备受关注， 组织培养工作是玉米遗传转化的重要环节。Gr e e n和 P h i l i p s 首先报道了利用玉米幼胚作为外植体进行愈伤组织的诱导并成功地获得了二倍体的再生植株。随后， 玉米组培技术得到了较快的发展。以花药、雌雄幼穗、 成熟胚等作为外植体均能成功获得再生植株。由于玉米幼胚具有接种方便、 易于愈伤组织诱导等优点， 目前仍是玉米组培中广泛使用的外植体。玉米幼胚培养的再生效率受到多种因素的影响，其中基因型起着非常重要的作用。随着体细胞培养技术的不断完善和进步， 目前已经能从幼穗、 叶片、 花药等诱导愈伤组织并再生植株， 不同外植体形成愈伤及分化能力有很大差异，其中幼胚是最易诱导， 也是 目前最常用的外植体， 但幼胚取材的时问受到严格的季节限制， 由芽尖分生组织或丛生芽诱导愈伤组织可以免受季节限制， 且周期较短 ，Z h o n g等第一次培养玉米茎尖分生组织诱导胚状体及丛生芽并获得再生植株， 李学红等离体培养玉米茎尖， 获得再生植株。Ho d g e s t k等发现玉米自交系A188的再生能力明显高于其它自交系，其杂交后代也表现出较高的再生频率。 

2.1 玉米子房和幼胚系统的组织培养研究

玉米子房和幼胚属于二倍体， 且分生能力较强， 研究人员对玉米子房和幼胚开展了研究。在玉米基因工程中，玉米愈伤组织的培养特性对能否实现理想的转化效果具有较大影响， 而决定玉米幼胚诱导愈伤组织效率的因素很多， 如材料的基因型、 胚龄、 幼胚大小以及培养基成分等，其中最重要的影响因素是供试材料的基因型及培养基成分。C a2+ 与钙调蛋白( C A M) 结合 ， 能提高植物对逆境的抵抗能力。植物细胞 Ca2+浓度的微小变化， 都将引起一系列生理生化反应。郑乐娅等考查了由玉米雌幼穗培养获得的 6 3株再生植株 R1的自交结实性以及 R 2自交结实植株的株高、 果穗、 籽粒等多种性状， 均表现出不同程度的变异。李明军等以青、 饲料玉米为材料， 对幼胚愈伤组织的诱导、 继代、 植株再生、再生苗培养和移栽、 生长及开花结实等方面进行了系统的研究。郭丽红等对玉米幼根根尖和成熟胚都以 MS为基本培养基，分别在不同的激素配比、 不同浓度的蔗糖和水解乳蛋白下， 进行愈伤组织的诱导， 得到分散性好、 生长快的悬浮细胞系。付迎军等探讨了不同材料、 不同培养基对玉米未授粉子房的影响，确定了未授粉子房最佳培养时期， 筛选出一批用于玉米未授粉子房诱导频率高的培养材料。付凤玲等认为， 在以N6培养基为基础的诱导培养基和继代培养基中添加 5mol/LCa2+， 在诱导培养基和继代培养基中分别添加 1.00mg/L  和 0.50mg/L  S - 3 3 0 7 ， 可提高胚性愈伤组织的诱导率和生长量， 而不影响胚性愈伤组织的分化再生。分化培养基添加 0.2 5mg/L S - 3 3 0 7 ， 可显著提高分化再生率。胡彦民等用6个玉米基因型的幼胚进行离体培养幼苗分化试验，从培养基种类、 基因型和细胞质效应、 激动素、 分化前最后一次继代培养基 中 2,4-D质量浓度、 蔗糖质量、浓度等 6个方面分析了幼苗分化的影响因素。玉米幼胚和子房组织的培养有利于培育正常的二倍体植株，有助于玉米品种的改良和改进， 为玉米育种提供新的品种资源，因此玉米幼胚和子房组织的培养必将成为玉米研究的工作重点。
2.2 玉米茎尖和根尖离体培养研究

张一等探索 了适于玉米根尖离体培养的多层滤纸床液体静止培养方法， 培养的适宜体系为 1 ／ 4 MS 大量元素改良+1 ／ 2MS微量元素+I B A0. ～O.3   mg/L ， 黑暗培养。高树仁等以黑龙江省 8个优良玉米自交系为试验材料， 研究了玉米茎尖培养诱导愈伤组织及愈伤组织继代培养和植株再生， 结果表明， 不同培养基和基因型的愈伤组织诱导再生能力差异大，单一培养基效果不如复合培养基。刘世强等以玉米的 3个自交系及其配制的 3 个单交种的 5种不同外植体诱导愈伤组织， 7 ～8叶期的幼茎切段和授粉后 22d的幼胚表现有较高的出愈率。李学红等利用不同基因型的玉米芽尖分生组织在添加适宜浓度 6-BA( 6-苄基嘌呤) 的改良MS培养基上，经过 4周诱导培养和 4周芽发育培养， 获得高频率的丛生芽和再生植株， 每个芽尖倍增数可达 3~8芽。通过玉米植株的茎尖和根尖离体培养， 可以较为迅速地得到新的品种资源， 因此，发展前景广阔。 

2.3 玉米花粉和花药培养研究

玉米花粉和花药的培养一般可获取单倍体植物，有利于促进玉米遗传育种工作的有效进展。叶珍等在玉米花药培养过程中，对花药的雄核发育过程及其药壁组织变化进行观察发现， 玉米离体花药培养的雄核发育途径主要有 3种， 即 A2V途径、 A2G途径 和 A2VG途径， 药壁组织对雄核发育起着一定的作用。徐龙珠等研究发现磁场对提高玉米花药培养诱导率具有明显的促进作用。朱海山研究发现高温高压灭菌和过滤灭菌对于胚状体产生和绿色植株分化没有实质性差异，而将蔗糖分开灭菌则可明显提高胚状体产生的数目。张慧英等发现杂种花药愈伤组织诱导率和绿苗分化率高。王子霞等研究发现玉米培养基最好， 活性炭有利于玉米花药培养。文仁来等研究发现在接种后 10d 添加秋水仙碱 ，愈伤组织诱导率最高。对于玉米组织的花粉和花药培养， 研究人员做了较为细致的研究， 结果表明， 花药和花粉培养较为容易产生新品种。 

3   展望

组织培养技术正 日趋成熟， 其发挥的作用也越来越明显。玉米组织培养的研究有利于种质资源的拓宽和新品种的诞生，能够缩短传统遗传育种的周期， 并能促进生产力的提高。综上所述,可以从三个方面促进发展 ： 一、 搞好玉米后期再生植株的培育工作，使其有利性状能够稳定遗传，提高生产力的转化水平； 二、 加强玉米种子组织培养的细致研究， 选择更为有效的培养基配方， 提高组织培养的成功率 ； 三 、 增强植物组织培养在种子培育和供应中的作用，为育种领域提供新的育种材料。          

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