小麦花药培养效率的影响因素研究

【目的】研究影响小麦花药培养特性的因素,优化小麦花药培养条件,提高小麦花药培养效率。【方法】以10个普通小麦品种(系)及其16个杂交F1代花药为材料,研究了普通小麦基因型、基本培养基种类及低温预处理时间、诱导培养基附加脯氨酸和硝酸铈对小麦花药培养特性的影响。【结果】不同基因型小麦花药培养特性差异较大,供试基因型的花药反应率与愈伤组织诱导率相关性高,而两者与绿苗分化率无相关性。荔高6号×置丰0502F1、周麦16×BI0452F1、烟农19×开麦18F1、豫麦69×新麦208F1、煤生0308和皖麦41×烟农19F1有较高的绿苗产率;基本培养基种类对供试小麦花药愈伤组织诱导率、反应率、绿苗产率有显著影响,对绿苗分化率影响不显著,癸培养基小麦花药培养特性总体优于C17培养基;小麦花药低温预处理时间以0.5d最佳;在诱导培养基中加入3.0～4.5mg/L硝酸铈后,小麦花药愈伤组织诱导率提高83%～430%,绿苗产率提高82%～557%;600mg/L的脯氨酸可以使小麦花药的愈伤组织诱导率提高118%,绿苗产率提高222%。【结论】选择花药培养特性好的基因型、对花药低温预处理0.5d、在癸诱导培养基中添加4.5mg/L硝酸铈和600mg/L脯氨酸,可大幅度提高小麦花药的培养效率。

低温预处理对小麦花药内源激素的影响

以烟农19和皖麦41为材料,应用酶联免疫吸附法(ELISA)测定不同时间低温预处理的小麦花药内源激素ABA、GA3、JA、IAA含量,并统计了低温预处理后小麦花药愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织比例,分析了低温预处理过程中小麦花药内源激素的变化规律及其对花药培养特性的影响。结果显示,小麦花药低温预处理2d愈伤组织诱导率最高,低温预处理6d胚性愈伤组织比例达到最大;低温预处理改变了花药内源激素ABA、GA、JA、IAA的含量,ABA、GA、JA含量随预处理时间的延长呈较大的波动变化;低温预处理6d时ABA,JA含量达最大值,GA呈波动下降趋势,IAA含量在低温预处理2d达到最高值,其后逐渐下降;IAA、IAA/ABA、IAA/JA变化与花药愈伤组织诱导率表现出很强的正相关,ABA、JA与胚性愈伤组织比例表现出很强的正相关,GA/ABA与胚性愈伤组织比例表现出负相关。表明低温预处理改变了小麦花药内源激素的含量和比例,阻断了花粉原来的发育方向,使其由配子体的发育途径转向孢子体的发育途径,从而影响了小麦花药培养诱导产生的愈伤组织的数量和质量。

水杨酸对高温胁迫下半夏幼苗内源激素含量的影响

以半夏37℃高温倒苗过程中的叶片和块茎为材料,考察了不同浓度外源水杨酸(SA)处理的倒苗率,采用ELISA方法研究了0.5 mmol/L外源SA对半夏叶片和块茎中内源激素GA3、IAA、ABA、ZR和JA含量的影响。结果表明:随着高温胁迫时间的延长,半夏出现倒苗现象,并以0.5 mmol/L的SA处理后半夏倒苗率最低。倒苗过程中叶片和块茎中GA3、IAA、ZR含量逐渐下降,而ABA和JA含量显著上升。0.5 mmol/L SA处理条件下叶片中生长促进类激素GA3、IAA、ZR含量高于同期对照,生长抑制类激素ABA和JA含量低于同期对照;块茎中ABA、IAA和JA的含量低于同期对照,GA变化不明显,而ZR处理前期低于对照,后期高于对照。可见,一定浓度的外源SA可通过改变高温胁迫下半夏内源激素水平来促进其生长,延缓其倒苗。

芦荟试管微克隆繁育中芽增殖体系的建立

研究了库拉索芦荟茎尖组织、叶盘组织和茎盘组织的离体培养特性,发现芦荟茎尖组织芽增殖效率较低,叶盘组织无再生能力,而茎盘组织是芦荟试管克隆芽增殖系建立的最佳外植体。利用茎盘组织建立微克隆增殖系与茎盘组织在茎段上的位置有关,库拉索短宿茎的中部茎段不定芽形成能力最强。细胞分裂素是诱导库拉索芦荟芽增殖的主要激素,但质量浓度过高,不定芽生长弱,玻璃化现象严重。1.0mg/L6-BA,1.5mg/LKT和0.5mg/LNAA组合的MB培养基(该培养基由MS培养基大量元素、微量元素、铁盐,B5培养基的有机物质构成)是库拉索芦荟试管苗增殖的最佳培养基。

小麦抗条锈新种质的创制 Ⅲ.小麦抗条锈新种质细胞遗传学初步鉴定

从六倍体小黑麦和普通小麦杂交后代中选育了9个具不同抗条锈特性的新种质,对其细胞学和主要性状特点进行了初步鉴定。结果表明,抗条锈新种质材料的田间表现无不良的农艺性状;细胞学初步鉴定表明,WT341为小麦-黑麦代换系,其余8个材料为小麦-黑麦易位系,并且这一易位不同于1B/1R易位。

小麦花药愈伤组织诱导率的基因型差异和配合力分析

为探究小麦花药愈伤组织诱导率(callus induction rate,CIR)的遗传规律,筛选小麦花药CIR配合力和遗传力表现优良的亲本,采用完全双列杂交方法对部分皖北栽培小麦花药CIR进行一般配合力效应、特殊配合力效应分析,并估算其遗传参数。结果表明,小麦花药CIR基因型间差异显著,新麦208、烟农19、煤生0308具有较高的CIR;小麦花药CIR的遗传差异既包括加性效应,也包括显性效应,但以加性效应为主;一般配合力和特殊配合力方差均达极显著水平,新麦208一般配合力高,其相对效应值为7.24,其配制的杂交组合特殊配合力也普遍具有正效应,是开展小麦花药培养的理想桥梁亲本;小麦花药CIR具有较高的遗传力,其广义遗传力和狭义遗传力分别为94.90%和76.02%。因此,可以通过大规模筛选一般配合力效应高的亲本材料来提高小麦花培育种的效率。

马兜铃不含腋芽茎段不定芽的诱导

为建立马兜铃(Aristolochia debilis Sieb.et Zucc)不含腋芽茎段的不定芽诱导体系,采用正交设计方法研究植物生长调节剂、预培养方式和AgNO3对不定芽诱导的影响。结果表明:植物生长调节物质对不定芽诱导的影响以TDZ>6-BA>IAA,其中TDZ的影响极显著(P<0.01),6-BA的影响显著(P<0.05)。不定芽诱导的最适培养基为MS+0.5 mg L–1 TDZ+0.1 mg L–1IAA+0.5 mg L–1 6-BA+2 mg L–1 AgNO3+3%蔗糖+0.6%琼脂(pH 5.8);预培养方式为在MS+0.1 mg L–1 2,4-D+3%蔗糖+0.6%琼脂培养基上暗培养2 d。马兜铃不含腋芽茎段的不定芽诱导率最高可达37.5%。

基因工程教学中人文精神的渗透

大学生除了需要有丰富的专业知识外,还需要有较广阔的人文视野及较厚重的人文素养。但当代大学生人文精神严重缺失,特别是一些理工科学生。在专业课程教学过程中渗透人文精神,是对大学生进行人文素质教育的有效途径。文章结合教学实践阐述了基因工程教学中培养人文精神的必要性及渗透人文精神的途径:提高教师人文素养;利用基因工程相关公众事件、科幻电影等素材激发学生社会道德责任感;深挖教学内容,唤醒学生关爱生命,以人为本的情怀;通过科学史实和科学家的故事,搭建人文精神与科学精神的桥梁。

基于校企合作基因工程应用型人才培养教学模式探索

针对目前基因工程教学与生产实际联系不紧密、对学生实践应用能力培养不足的现状,在校企深度合作的基础上,分别从教学培养体系的改革、“双师型”师资的培养、职业生涯教育的渗透等方面对校企深度合作开发基因工程课程教学进行探索,为提高基因工程的教学效果、深化产教融合和培养生物工程应用型人才打下基础.

《细胞工程学》教学改革与探索

为提高《细胞工程学》教学质量,本文结合教学实践,从加强师资队伍建设、改革教学内容、教学方法与手段、以及考核方式等方面进行了探讨,提出了实施教学改革的具体措施。

基于慕课的基因工程混合式教学改革

如何变革传统教学模式,促使学生参与课堂教学成为摆在高校教师面前迫切需要解决的问题,基于慕课的混合式教学为解决这一问题提供了新思路。根据基因工程课程的特点,建立了基因工程慕课(MOOC)线上平台,在此基础上,从翻转课堂、设计辩论赛、案例教学、人物传记与教学内容的无缝融合、考核评价体系的构建等几个方面对混合式教学模式进行初步的探究,通过问卷调查和成绩分析,评价其教学效果。经过三年的教学实践,有效地提高了教学效果,为推动混合式教学模式在基因工程教学中的应用打下了基础。

小麦幼胚再生体系的建立

为建立小麦幼胚再生体系,以宿9908、皖麦53为材料,采用两因素随机区组试验设计,研究胚龄、2,4-D浓度、基因型对幼胚愈伤组织诱导及其质量影响。结果表明:诱导培养基中2,4-D浓度对幼胚愈伤组织诱导率的影响不显著,但对诱导产生的愈伤组织质量有显著影响。不同2,4-D浓度诱导产生的愈伤组织增殖率、分化率、成苗率差异显著,胚龄亦表现出相似规律。宿9908幼胚培养最适2,4-D浓度是2.0mg/L,胚龄14d;皖麦53最适2,4-D浓度是3.0mg/L,胚龄14d。最佳基因型为皖麦53。

生物工程专业创新实验应用型人才新培养模式的探索——以生物制药方向人才培养模式为例

为了不断适应高等教育改革和发展的形势,满足生物制药等相关行业和科研院所研究生深造的需求,积极探索高等师范院校生物工程专业(生物制药方向)的教育教学规律,进行创新实验应用型人才培养,构建"立体化、四层次、三步走"的人才新培养模式,形成专业特色突出、体系独立完整、管理科学和学生主体地位突出的教学培养体系。通过创新实验应用型人才培养模式体系的构建和探索,解决生物工程专业(生物制药方向)学生理论基础与实践(科学研究)应用(生物医药领域)脱节的问题,形成以实践能力和创新能力培养为重点,着力提高学生的综合应用能力,促进学生科研深造与就业工作两方面发展,适应科研院所研究和生物医药科技相关公司企业的要求。

基于移动互联网平台的生命科学课堂教学的探索

随着移动互联网技术的迅速发展和校园无线网络覆盖建设的普及,基于移动互联网平台的课堂教学模式的探索对于提高课堂教学效果具有重要的意义。以计算机辅助药物设计课程为例,基于学校的通用网络课程平台和超星学习通软件云技术平台,通过整合传统课件的多媒体幻灯片与最新科研成功案例,首先构建移动互联网平台课程资源,并通过超星学习系统PC端共享到云端,让学生可以通过手机客户端下载APP实现线上线下课程学习。课堂教学实施过程改变传统单一讲授,实现真正课前预习掌握基本内容,课堂疑难讨论案例分析巩固内容,课下操作实践训练。基于互联网络技术媒介完成教学课程的设计、实施与考核等环节有效提高学生课堂内容的吸收效率和综合应用能力,促进学生真正掌握课程内容,达到人才培养方案的要求。

NO对镉胁迫下小麦根系生长发育的生理影响

为了探究外源物一氧化氮(NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)对Cd^(2+)胁迫下小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响,以小麦(Triticum aestivum L.)为材料,研究10 mmol/L CdCl_2胁迫下,30μmol/L硝普钠(含一氧化氮NO)对小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响。结果显示,外施SNP后,Cd^(2+)胁迫下的小麦根长度、鲜重与干重较单独镉胁迫处理分别上升了48.0%、107.7%和87.3%,根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性分别上升了28.5%、7.4%、19.2%和9.8%,根中超氧自由基(O_2~·-)和过氧化氢(H_2O-2)的含量分别降低了80.5%和47.0%;同时外施SNP,使镉胁迫下小麦根中的可溶性糖含量和脯氨酸含量分别上升了24.7%和22.1%;使根中丙二醛(MDA)含量降低了30.2%;使根系活力上升了15.3%。因此,外源NO在一定程度上可以显著提高小麦根的抗氧化能力,增强小麦的抗逆性,缓解镉对小麦根系的毒害,进而促进小麦幼苗根系的生长发育。

小麦抗条锈新种质的创制 Ⅰ.外缘抗条锈基因的导入

通过普通小麦与六倍体小黑麦杂交、多元回交和花培纯合 ,将小黑麦抗条锈基因导入普通小麦 ,获得了 12个在成株期对小麦条锈病菌流行小种免疫的新种质 ,其中 8个新种质在苗期对流行小种高抗。研究普通小麦与六倍体小黑麦的杂交特性结果表明 ,六倍体小黑麦×普通小麦与普通小麦×六倍体小黑麦两种杂交方式都有较高的杂交结实率 ,但前者种子发育好 ,出苗率高 ,后者种子胚乳发育不良 ,出苗率低。用普通小麦进行回交 ,可获得一定的结实率 ,种子出苗率较好。

外源脯氨酸对镍胁迫下小麦幼苗生长的影响

为探究外源脯氨酸对镍胁迫下小麦根系生长发育的影响,以小麦品种轮选988为材料,采用溶液培养法,研究了不同浓度的脯氨酸对10μmol·L^(-1) Ni^(2+)胁迫下小麦幼苗株高和根系生长的影响。结果发现,镍胁迫严重抑制小麦生长;而外施脯氨酸对小麦幼苗的株高和根系生长的各项指标均有正向效应,以外施5mmol·L^(-1)脯氨酸的效果最好。与单独Ni^(2+)胁迫相比,外施5mmol·L^(-1)脯氨酸后,小麦幼苗根长、株高、根鲜重和根干重分别上升了24.8%、12.5%、16.0%和20.0%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)活性分别升高了54.30%、43.00%、13.08%、67.67%;超氧阴离子(O_2^-·)自由基、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量分别下降了56.65%、34.54%、32.35%;渗透调节物质游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖的含量均显著下降;根系活力上升了233.83%。外源脯氨酸可以显著提高小麦根的抗氧化能力,进而增强小麦的抗逆性,缓解镍对小麦根系的毒害作用。

根施甜菜碱对镍胁迫下小麦幼苗生长生理的影响

以普通小麦品种‘轮选988’为材料,采用溶液培养法,研究了根施不同浓度甜菜碱(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0、15.0、20.0mmol·L^(-1))对镍(100μmol·L^(-1) NiSO_4)胁迫下小麦根系生长的影响,以及4.0mmol·L^(-1)甜菜碱处理镍胁迫幼苗根系相关抗逆生理生化指标的变化。结果表明:(1)与不施加镍对照相比,镍胁迫下小麦幼苗的根长、株高、鲜重和干重分别显著降低了14.7%、11.7%、15.0%和16.7%。(2)与单独镍胁迫处理相比,小麦幼苗的根长、株高、鲜重和干重均随着根施甜菜碱的浓度逐渐增加且呈先升后降的趋势,并以4.0mmol·L^(-1)外源甜菜碱处理效果较佳。(3)与单独镍胁迫处理相比较,在4.0mmol·L^(-1)外源甜菜碱处理下,小麦幼苗根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性分别升高了284.7%、40.3%、82.9%和20.4%,超氧阴离子自由基(O-·2)含量、过氧化氢(H_2O_2)含量和丙二醛(MDA)含量分别显著降低了50.6%、38.4%和40.6%,可溶性糖含量及游离脯氨酸(Pro)含量分别显著降低了19.2%、45.4%,而根系活力大幅上升了358.0%。研究认为,根施适宜浓度外源甜菜碱可显著增强小麦幼苗根系的抗氧化能力,恢复根系活力,从而有效减弱镍胁迫对小麦幼苗生长的伤害。

两种氮素形态对药用植物三叶青中黄酮类活性成分积累的影响及相关分子机制的初步探讨

以珍稀濒危药用植物三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)为材料,通过遮荫条件下(30%自然光)的盆栽试验,研究了硝态氮(NO_3^--N)和铵态氮(NH_4^+-N)两种不同氮素形态对其根和叶中黄酮类活性成分含量的影响并探讨其机制。结果表明:NO_3^--N处理后的三叶青叶中原花青素B1、芦丁、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮素、异槲皮苷、山柰酚的含量比NH_4^+-N处理的高;其根中的原花青素B1、芦丁、山柰酚-3-O-芸香糖苷、槲皮素、异槲皮苷、山柰酚的含量比NH_4^+-N处理的高。进一步的研究发现NO_3^--N处理过的三叶青其根、叶中与黄酮类化合物合成相关的酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合成酶(CHS)转录与表达水平高于NH_4^+-N处理的三叶青。此外,NO_3^--N处理的三叶青叶、根中的PAL和CHS酶活性也高于NH_4^+-N处理。利用PAL特异性抑制剂AOA处理后,AOA能显著抑制PAL酶活性(P<0.05)并导致黄酮类成分含量极显著下降(P<0.01)。综上所述,施用NO_3^--N更有益于三叶青黄酮类化合物的生物合成,其主要是通过增加PAL代谢途径关键酶的基因表达量进而提高其酶活性来增强黄酮类化合物的合成。

小麦抗条锈新种质的创制 Ⅱ.六倍体小黑麦与普通小麦杂交的细胞遗传学研究

利用细胞遗传学方法研究了普通小麦和六倍体小黑麦正、反交F1减数分裂中期 染色体配对行为。结果表明,六倍体小黑麦×普通小麦与普通小麦×六倍体小黑麦2种杂交方式杂种,F1减数分裂染色体配对行为与理论值有一定的差异,前者单价体数目多于理论值,后者则少于理论值,但二价体数目两者都少于理论值。同时后者多价体和环状二价体的数目要高于前者。另外,2种杂交方式均出现了一定数量染色体配对异常情况。