西洋参体细胞胚胎发生的研究

以西洋参(Panax quinquefolium L.)为材料，从胚、胚乳、多年生主根等外植体诱导筛选得到多种胚性及非胚性愈伤组织，胚来源的胚性愈伤组织经用附加1.0ppm 2,4-D的MS培养基继代保持三年后仍具旺盛的体细胞胚胎发生能力，以胚性愈伤组织建立的液体培养系统可得到大量游离的胚状体，将胚状体包埋制成的人工种子能在附加0.1ppm NAA和1.0ppm GA_3的B_s培养基上萌发形成根、茎、叶健全的再生植株，并且移栽成活。松软型根愈伤组织以过长期继代培养后，也得到了胚状体发生。比较了多种培养因素对体细胞胚胎发生和愈伤组织的影响，其中外植体来源、基本培养基的无机盐组成以及生长素是决定愈伤组织形态结构类型和体细胞胚胎发生能力的主要因素。胚乳愈伤组织、质密型根愈伤组织以及来源于胚的松软型非胚性愈伤组织在多种诱导条件下均未能发生胚状体。 从松软型的胚或根愈伤组织均容易游离大量原生质体，用悬浮培养物游离原生质体的得率更高，从早期胚状体也可酶解得到可用于培养量的原生质体。原生质体体积均很小，培养中的行为也相似，有些形成细胞壁，细胞变形，个别进行细胞分裂，形成少数细胞团，但未形成愈伤组织;有些原生质体仍保持球形，体积剧裂膨大几十倍，小液泡汇聚成大液泡，有些液泡中积累紫红色素。 用石蜡切片、半薄切片、透射电镜和扫描电镜等方法对各种愈伤组织的内部结构及外部形态进行了详细观察，发现胚状体起源于愈伤组织的表皮或表皮下层细胞，有单个发生和成丛发生两种发生方式，不同愈伤组织细胞的显微及超微结构各具特色。胚乳愈伤组织、松软型根愈作组织以及胚状体的细胞虽然都具有某些胚性细胞结构特征，例如细胞体积小、细胞核大、细胞质浓厚、细胞器丰富等，但它们并不具有现实的体细胞胚胎发生能力。发生胚状体的细胞含大量多核糖体和内质网片段，小液泡数量少且形成多泡复合体，细胞壁也由于在组织中所外的位置不同而有厚薄两种类型之分，细胞常形成胚性细胞复合体，位于愈伤组织的外围，边缘可分化为许多小细胞团。胚性细胞复合体的表面质密平整，有许多丝状物和颗粒，细胞轮廓不清，但有显著突出的小细胞，细胞表面具沟脊;而其它各型愈伤组织的表面均为球形或半球形的大型细胞，表面仅具细小的纹理、凸起或颗粒。 胚来源的胚性愈伤组织的总蛋白组成与来源相同，但形态结构截然不同的非胚性愈作组织的总蛋白组成差异显著，后者与形态结构特征相似的根本源公软型愈伤组织具有相似的蛋白质电泳带型，但多一条33KD的蛋白带;培养基中去掉2,4-D后，松软型根愈伤组织的蛋白质组成发生轻微变化。等电聚焦和SDS聚丙烯酰胺凝胶双向电泳揭示出在单向电泳扫描上呈现最高峰的17KD蛋白质在胚性愈伤组织中随等电点的不同而分离，在其它三种构软型愈伤组织中则仅集中在等电点为5.9处，为一个大而染色深的点。 同样培养基上培养的形态结构不同的愈伤组织所含元素的量不同，说明细胞对无机盐的吸收是有选择性的，不同类型的愈伤组织可积累不同的元素。培养基中的元素组成情况在愈伤组织中也有一定反映，在含钠、钾元素较多的B_5培养基上生长的愈伤组织中这两种元素的含量也较高，培养基的离子胁迫作用和细胞对离子一定程度的被动吸收会影响细胞的代谢方式，从而导致细胞类型的分化，基本培养基对愈伤组织类型的转变及体细胞胚胎发生能力的影响可能正是通过影响细胞的离子吸收、代谢平衡而实现。

陆地棉组织培养及转化研究

1．以MS无机盐+B 5有机成分为基本培养基，附加2，4-D，KT，ZT等激素，以农艺性状良好，抗枯萎病的棉花品种“冀492”为材料，建立了愈伤组织诱导，体细胞胚胎发生和植株再生体系． 2．实验结果表明，2，4-D是诱导愈伤组织产生的促进因子，效果明显好于其它生长素类物质，但是随着培养基中2，4-D浓度的升高，愈伤组织状态也会变差，褐化严重，而且，附加O.lppm 2，4-D，O.lppm K T的培养基是较为合适的培养基．IAA，NAA对愈伤组织的诱导不十分理想，此外，愈伤组织的产生还同外植体，基因型和一些物理条件有关， 胚性愈伤组织的产生，需不断调节培养基中激素浓度，逐步降低2，4 -D浓度，并添加低浓度ZT，胚状体要在去除2，4-D的培养基上才能产生．虽然，2，4-D对于胚性愈伤组织的诱导是必须的，但是却抑制胚状体的发育． 3．培养基中硝态氮和氨态氮比例，激素浓度和种类，活性炭的添加，对于胚状体的萌发和成熟有重要影响，硝酸钾加倍，硝酸铵减半，并附加低浓度ABA和活性炭是胚状体诱导和成苗（去除ABA）的适宜培养基，而附加0.2ppm N A A，0.2ppm ZT和活性炭的M S2培养基是胚状体成熟的适宜培养基．通过对胚性愈伤组织的干燥处理，培养基中低浓度ABA和活性炭的添加，比较有效地抑制了畸形胚的产生，大大地提高了正常胚的比例． 4．对陆地棉“冀4 9 2”的下胚轴和子叶利用含Bt抗虫基因的根农杆菌(AgrobacterIIm tumefrens)进行了遗传转化研究，在筛选培养基上获得了大量生长旺盛的阳性愈伤组织，葡糖酸苷检测结果表明，大部分愈伤组织均有G us基因的表达． 5．通过花粉管通道法，进行了将含有Bt抗虫基因DNA的大肠杆菌质粒导入陆地棉“冀492”的实验，并收获了近1 0，000粒种子，为从大量种子中筛选出抗性种质材料，建立了卡那霉素田间初步筛选法． 6．利用活体压片和石蜡切片技术对体细胞胚胎发生过程和胚状体起源进行了观察，发现胚状体发生主要是通过类合子途径进行的，胚状体可能起源于单细胞． 7．通过对相同培养基上的非胚性愈伤组织，胚性愈伤组织和不同时期胚状体的可溶性蛋白SDS - PAGE电泳分析，发现16KD和50K D蛋白特异性地存在于胚性愈伤和各期胚状体中，该蛋白可作为胚性愈伤组织的筛选标记．对不同发育时期的愈伤组织进行了同工酶和可溶性蛋白的IE F/SD S-PA G E双向电泳分析，结果表明，不同发育时期的愈伤组织同工酶酶谱和可溶性蛋白电泳图谱之间具有较大的差别，分化前期的胚性愈伤组织酶的活性强，种类多，并且有新的蛋白斑点的出现，这些都可能与体细胞胚胎发生相关．