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作物杂志,2018, 第1期: 35–40 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.01.005

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

高粱幼叶细胞悬浮系的建立

郝艳芳1,2,王良群1,2,刘勇1,张微1,2,杨伟1,白鸿雁1,武擘1   

  1. 1 山西省农业科学院高粱研究所,030600,山西晋中
    2 高粱遗传与种质创新山西省重点实验室,030600,山西晋中
  • 收稿日期:2017-07-28 修回日期:2017-10-13 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-08-24
  • 作者简介:郝艳芳,助理研究员,主要从事植物细胞组织培养研究
  • 基金资助:
    山西省科技厅攻关项目(20150311003-2);山西省农业科学院农业科技创新研究课题(ZDSYS1506);山西省农业科学院育种基础项目(Yyzjc1405)

Establishment of Sorghum Cell Suspensions with Young Leaves

Hao Yanfang1,2,Wang Liangqun1,2,Liu Yong1,Zhang Wei1,2,Yang Wei1,Bai Hongyan1,Wu Bo1   

  1. 1 Sorghum Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Jinzhong 030600, Shanxi, China
    2 Shanxi Key Laboratory of Sorghum Genetic and Germplasm Innovation, Jinzhong 030600, Shanxi, China
  • Received:2017-07-28 Revised:2017-10-13 Online:2018-02-20 Published:2018-08-24

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PDF (PC)

152

摘要：

以高粱无菌苗幼叶为试验材料,对颗粒状胚性愈伤组织的获得、细胞悬浮系的建立及影响悬浮细胞生长的主要因素进行了研究。结果表明：幼叶在MS（Murashige and Skoog）+2mg/L 2,4-D培养基上诱导出的愈伤组织,经2~3次继代筛选后获得了浅黄色、颗粒状胚性愈伤组织;胚性愈伤组织接种于液体培养基中,于25±1℃、黑暗条件下,经45~60d的悬浮震荡培养建立了高质量的细胞悬浮系,细胞生长曲线呈“S”型,细胞密度可达6.45×10 5~5.08×10 6个/mL以上,活细胞率可达72.76%,近圆细胞率可达87.50%;培养基的基本成分、激素种类和水平对悬浮细胞生长状态有很大的影响,相比1/2MS培养基,MS培养基为适宜的培养基,2,4-D对保持细胞系的稳定增殖至关重要,适宜的浓度为1mg/L;培养液中加入0.5mg/L KT或6-BA会造成悬浮液褐化,影响悬浮细胞的生长;最适宜的细胞悬浮培养基为L2培养基（MS+1mg/L 2,4-D,30g/L蔗糖,pH5.8）,震荡培养转速为110~120r/min,继代周期为7d,新旧培养基的接种比例为2∶1。

关键词: 高粱, 细胞悬浮系, 活细胞率, 近圆细胞率, 细胞密度

Abstract:

In this study, the acquisition of granular embryogenic callus, the establishment of cell suspensions and the main factors affecting the growth of suspended cells were studied by using young leaves of sorghum sterile seedlings as experimental materials. The results showed that the callus were induced on MS+2mg/L 2,4-D medium, and the light yellow, granular embryogenic callus were obtained after 2-3 subcultures. These embryogenic callus were suspened in liquid medium at 25±1℃ under dark conditions for 45-60 days suspension shaking culture, a high quality cell suspension system was established. Cell growth curve showed a “S” curve,cell density was 6.45×10 5-5.08×10 6/mL above, living cells rate was 72.76%, suborbicular cell rate was 87.50%. The basic components, the type and level of the hormone of the medium had a great influence on the growth state of the cell suspension, compared to 1/2 MS medium, MS medium was suitable medium, 2,4-D is essential for maintaining stable proliferation of suspended cells with a suitable concentration of 1mg/L, the addition of 0.5mg/L KT or 6-BA in the culture medium resulted in browning suspension, which affected the growth of the suspended cells. The most suitable medium was L2 medium (MS+1mg/L 2,4-D, 30g/L sucrose, pH5.8), the rotation speed was 110-120r/min, the subculture period was 7d and the proportion of new and old culture medium was 2:1.

Key words: Sorghum bicolor L. Moench, Suspended cell lines, Living cells rate, Suborbicular cell rate, Cell density

表1

悬浮培养所用液体培养基"

培养基
Medium		 培养基种类
Medium		 激素浓度(mg/L)
Hormone concentration
2,4-D KT 6-BA
L1 MS 0.5 0 0
L2 1.0 0 0
L3 2.0 0 0
L4 4.0 0 0
L5 1.0 0.5 0
L6 1/2MS 0.5 0 0
L7 1.0 0 0
L8 2.0 0 0
L9 1.0 0.5 0
L10 1.0 0 0.5

表2

不同种类培养基和激素水平对高粱细胞悬浮培养的影响"

培养基
Medium		 活细胞率(%)
Living cell rate		 近圆细胞率(%)
Suborbicular cell rate		 细胞分裂增殖速度
Cell division rate		 细胞系均一性、稳定性及分散度
Uniformity, stability and dispersion of cell lines		 悬浮液状态
State of suspension
L1 65.90±4.23abc 79.30±8.15ab 较快 较好,个别细胞结团 较多絮状物
L2 78.58±5.82a 89.18±1.68a 很快 好,个别细胞结团 极少絮状物
L3 70.87±7.84ab 84.24±4.58ab 很快 较好,少量细胞结团 少量絮状物
L4 54.16±6.07bcd 56.93±5.71cd 较快 很差,细胞结团严重 大量絮状物
L5 48.08±12.01cd 66.22±7.95bc 较快 较好,个别细胞结团 少量絮状物
L6 57.68±5.21bcd 67.82±6.79bc 较慢 很差,细胞结团严重 少量絮状物
L7 71.33±6.58ab 78.67±8.45ab 较快 较好,个别细胞结团 极少絮状物
L8 53.13±8.16bcd 74.03±6.29ab 很快 很差,细胞结团严重 极少絮状物
L9 24.79±7.69e 37.23±6.41e 慢 较差,细胞结团较多 较多絮状物
L10 40.39±10.74de 42.52±4.16de 慢 很差,细胞结团严重 大量絮状物

图1

不同起始细胞密度对R111细胞生长曲线变化的影响"

表3

不同悬浮震荡转速对R111悬浮细胞生长状态的影响"

震荡转速(r/min)
Shaking speed		 细胞分裂增殖速度
Cell division rate		 细胞破碎程度
Cell-breaking extent		 细胞系均一性和分散度
Uniformity and dispersion of cell lines		 悬浮液状态
State of suspension
100 较快 极少 较差,细胞结团较多 极少絮状物
110 很快 极少 较好,个别细胞结团 极少絮状物
120 很快 较少 较好,个别细胞结团 极少絮状物
130 较慢 较多 较好,少量细胞结团 少量絮状物
140 慢 很多 较好,少量细胞结团 较多絮状物
[1] 刘庆昌, 吴国良 . 植物细胞组织培养. 北京: 中国农业大学出版社, 2003: 139-162.
[2] 杜晓映 . 葡萄细胞的悬浮培养及诱导子对悬浮细胞多酚产量影响的研究. 杨凌:西北农林科技大学, 2008.
[3] 葛台明, 章荣德, 秦发兰 , 等. 冬小麦原生质体培养的胚状体直接发生. 生物工程学报, 2000,16(5):609-613.
[4] 蔺忠龙, 白现广, 吕广磊 , 等. 疣粒野生稻胚性悬浮细胞系的建立及其原生质体的培养和植株再生. 植物生理学通讯, 2008,44(6):1181-1184.
[5] Xiang F N, Xia G M, Chen H M . Asymmetric somatic hybridization between wheat (Triticum aestivum) and Avena sativa L. Science in China Series C-Life Sciences, 2003,46(3):243-252.
doi: 10.1360/03yc9026 pmid: 18763139
[6] Xiao W, Huang X, Gong Q , et al. Somatic hybrids obtained by asymmetric protoplast fusion between Musa Silk cv. Guoshanxiang (AAB) and Musa acuminata cv. Mas (AA). Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 2009,97:313-321.
doi: 10.1007/s11240-009-9530-1
[7] Wagiran A, Ismail I, Zain C R , et al. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of the isopentenyltransferase gene in japonica rice suspension cell culture. Australian Journal of Crop Science, 2010,4(6):421-429.
[8] Masteller V J, Holden D J . The growth of and organ formation from callus tissue of sorghum. Plant Physiology, 1970,45:362-364.
doi: 10.1104/pp.45.3.362 pmid: 16657320
[9] Wernicke W, Brettel R I S . Morphogenesis from cultured leaf tissue of Sorghum bicolor-culture initiation. Protoplasma, 1982,111:19-27.
doi: 10.1007/BF01287643
[10] Kumaravadivel N, Rangasamy S R S . Plant regeneration from sorghum anther cultures and field evaluation of progeny. Plant Cell Reports, 1994,13:286-290.
doi: 10.1007/BF00233321 pmid: 24193766
[11] Jogeswar G, Ranadheer D, Anjaiah V , et al. High frequency somatic embryogenesis and regeneration in different genotypes of Sorghum bicolor (L. ) Moench from immature inflorescence explants. In Vitro Cellular and Developmental Biology-Plant, 2007,43:159-166.
[12] Oldach C H, Morgenstern A, Rother S , et al. Efficient in vitro plant regeneration from immature zygotic embryos of pearl millet [Pennisetum glaucum (L.) R. Br. ] and Sorghum bicolor (L.) Moench. Plant Cell Reports, 2001,20:416-421.
doi: 10.1007/s002990100335
[13] Kishore N S, Visarada K B R S,Lakshmi Y A , et al. In vitro culture methods in sorghum with shoot tip as the explant material. Plant Cell Reports, 2006,25:174-182.
doi: 10.1007/s00299-005-0044-y pmid: 16402251
[14] Mythili P K, Seetharama N, Reddy V D . Plant regeneration from embryogenic cell suspension cultures of wild sorghum (Sorghum dimidiatum Stapf. ). Plant Cell Reports, 1999,18:424-428.
doi: 10.1007/s002990050597
[15] 王良群, 刘勇, 郝艳芳 , 等. 高粱茎尖和幼穗细胞悬浮系的建立. 农学学报, 2013,3(6):1-3.
doi: 10.3969/j.issn.1007-7774.2013.06.001
[16] 韩福光, 张颖 . 高粱不同外植体愈伤组织诱导的研究. 辽宁农业科学, 1993(1):45-48.
[17] 王良群, 白志良, 王呈祥 , 等. 高粱不同外植体再生苗分化培养的研究. 杂粮作物, 2004,24(5):262-263.
doi: 10.3969/j.issn.2095-0896.2004.05.005
[18] Baker C J, Mock N M . An improved method for monitoring cell death in cell suspension and leaf disc assays using evans blue. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 1994,39:7-12.
doi: 10.1007/BF00037585
[19] 赖钟雄, 陈振光 . 龙眼胚性细胞悬浮培养再生植株. 应用与环境生物学报, 2002,8(5):485-491.
doi: 10.3321/j.issn:1006-687X.2002.05.008
[20] 袁文娅, 关淑艳, 马红丹 , 等. 玉米自交系H99与齐319幼胚愈伤组织诱导条件的优化. 作物杂志, 2013(4):48-51.
[21] 蔡汉权, 赖钟雄, 林珊珊, 等 . 罗勒 ( Ocimum basilicum)悬浮细胞系的建立与保持. 热带作物学报, 2006,27(1):44-48.
doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2006.01.009
[22] 欧巧明, 厚毅清, 包梅年 , 等. 中药半夏单细胞悬浮培养、胚胎发生及植株再生. 中国生物工程杂志, 2012,32(10):39-49.
[23] 戴雪梅, 华玉伟, 李哲 , 等. 植物悬浮细胞培养的关键技术及存在问题. 热带生物学报, 2013,4(4):381-385.
doi: 10.3969/j.issn.1009-1823.2013.04.016
[24] 芦笛, 杨清, 陆巍 . 影响禾谷类作物胚性细胞悬浮系建立的一些因素. 植物生理学通讯, 2007,43(3):399-406.
[25] 陈琰 . 不同抗叶锈小麦品种悬浮细胞系的建立. 保定:河北农业大学, 2005.
doi: 10.7666/d.y740357
[26] 乔妹 . 小麦“5389”悬浮细胞系的建立和植株再生. 保定:河北农业大学, 2011.
doi: 10.7666/d.y1897526
[27] 梁军, 魏刚, 吕全 , 等. 印楝细胞悬浮培养系的建立及悬浮培养. 林业科学研究, 2003,16(5):568-574.
doi: 10.3321/j.issn:1001-1498.2003.05.008
[28] 朱至清 . 植物细胞工程. 北京: 化学工业出版社, 2003: 25-26.
[29] 方文娟, 韩烈保, 曾会明 . 植物细胞悬浮培养影响因子研究. 生物技术通报, 2005(5):11-15.
[1] 张一中, 周福平 张晓娟 邵 强 杨 彬 柳青山. 高粱种质材料光合特性和水分#br# 利用效率鉴定及聚类分析[J]. 作物杂志, 2018, (5): 45–53
[2] 张瑞栋 曹 雄 岳忠孝 梁晓红 刘 静 黄敏佳. 氮肥和密度对高粱产量及氮肥利用率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (5): 110–115
[3] 张建华 郭瑞峰 曹昌林 范 娜 江佰阳. 几种茎叶除草剂防除高粱田杂草药效和安全性研究[J]. 作物杂志, 2018, (5): 162–166
[4] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138–142
[5] 张姣,吴奇,周宇飞,王艺陶,张瑞栋,黄瑞冬. 苗期和灌浆期干旱-复水对高粱光合特性和物质生产的影响[J]. 作物杂志, 2018, (3): 148–154
[6] 崔江辉,崔福柱,薛建福,郝建平,杜天庆,孙隆祥. 化肥减施对小麦-高粱系统土壤团聚体分布及其稳定性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (1): 126–132
[7] 张微,王良群,刘勇,郝艳芳,杨伟,白鸿雁,武擘. 农杆菌介导高粱遗传转化的相关因素优化[J]. 作物杂志, 2018, (1): 56–61
[8] 朱凯,张飞,柯福来,王艳秋,邹剑秋. 种植密度对适宜机械化栽培高粱品种产量及生理特性的影响[J]. 作物杂志, 2018, (1): 83–87
[9] 高杰,李青风,汪灿,张国兵,彭秋. 不同氮素水平对糯高粱物质生产及氮素利用特性的影响[J]. 作物杂志, 2017, (6): 126–130
[10] 王聪,杨广东,胡尊艳,陈林祺,任思琪. 种植密度对高粱冠层结构及光辐射特征的影响[J]. 作物杂志, 2017, (5): 119–123
[11] 丁超,张建华,白文斌,郭瑞峰,曹昌林. 高粱田常用除草剂对高粱生理生化及产量品质的影响[J]. 作物杂志, 2017, (5): 149–155
[12] 于纪珍,王瑞,詹鹏杰,平俊爱,张福耀. 中国主要高粱杂交种农艺及品质性状多样性分析[J]. 作物杂志, 2017, (5): 49–54
[13] 张伟,张阳,赵威军,邵荣峰,卜华虎,常玉卉,李金梅,王花云. 烯效唑对甜高粱农艺性状及倒伏率的影响[J]. 作物杂志, 2017, (4): 113–116
[14] 张晓娟,周福平,张一中,邵强,范昕琦,刘勇,柳青山. 复粒高粱不育系的研究[J]. 作物杂志, 2017, (2): 72–75
[15] 王欢,刘冰,白子裕,史俊丽,叶锦琳. 激光辐射和杂交对高粱DNA甲基化变异的影响[J]. 作物杂志, 2017, (1): 32–37
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .