达摩稗组培体系优化及同源多倍体诱导

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达摩稗(Echinochloa damo)原产于日本,是稗属中的一个可食用稗品种。它具有较高的光合作用效率,且具有抗性强、适应性广,以及不落粒等特点,有望作为改良水稻的远源物种之一。由于达摩稗在广州地区的光温特性还不明确,且未见有同源多倍体达摩稗的报道,无法利用多倍化的达摩稗克服水稻远缘杂交的不亲和性和杂种的不孕性。因此,本研究以达摩稗成熟种子为材料,一是通过设置不同播种期对其光温反应特性进行研究;二是对其组织培养特性进行研究,建立优化的培养体系;三是利用组织培养结合秋水仙素处理,进行染色体加倍诱导同源多倍体达摩稗。主要研究结果如下:  (1)达摩稗光温反应特性。通过对不同播种时期达摩稗植株的成活率、株高、分蘖数、单株穗粒数与生长周期的对比,结果表明播种时期在1月23日~5月10日的达摩稗的生殖性状指标较好,其中在5月10日播种的单株穗粒数最高,接近2300粒,4月20日次之,约为2200粒。生长周期约为55~75天,其他处理为45~75天。结合其他性状表现,达摩稗在广州地区种植适宜的播种期为4月下旬至5月中旬。  (2)达摩稗组培体系优化。以达摩稗成熟胚为外植体,愈伤组织诱导的最适培养基为N6+3.0mg/L2,4-D(pH5.4~5.8);继代增殖的最适培养基是N6+2.0mg/L2,4-D+0.05mg/L6-BA(pH5.4~5.8);经改良激素配比后的1/2MS分化培养基上,愈伤组织分化率最高为99.33%。在生根培养基1/2MS不添加激素的条件下,生根率为90%以上。  (3)达摩稗同源多倍体诱导。以丛生芽为诱导材料,通过秋水仙素处理再生植株中获得变异植株,但未检测出多倍体。以继代两次生长旺盛的愈伤组织为材料,利用秋水仙素以浸渍法和共培养法处理条件下均能诱导出多倍体。浸渍法中秋水仙素200mg/L(24、48h)、300mg/L(24h)、800mg/L(24h)4种处理多倍体诱导率分别为6.67%、10%、3.33%和3.33%。共培养条件下处理不同天数时,多倍体诱导率最高为6.67%。通过比较筛选出最合适的诱导浓度和处理时间。  (4)达摩稗同源多倍体的形态特征。达摩稗原种体细胞染色体数54条,加倍后染色体条数为108条。与原种比较,同源多倍体的达摩稗植株形态发生明显的变化,包括叶片颜色加深、叶片较宽、茎明显变粗、株高变低、分蘖数减少、结实率降低等,根据这些指标可以进行达摩稗多倍体的初步筛选。通过对叶片表面气孔的观察,发现多倍体植株单位面积气孔密度减小、体积增大。同源多倍体的达摩稗后代植株倍性不稳定,部分发生回复突变,但共培养材料多倍体保持率为83.33%。  通过以上研究,弄清了达摩稗在广州的适宜播期,建立了达摩稗同源多倍体诱导体系,获得多倍体的达摩稗,有望为进一步利用达摩稗有利基因改良作物品种提供物质基础。
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