文档介绍：摘要
姜科姜黄属植物的离体再生与遗传转化研究
摘要
姜黄属(Curcuma Linn.)植物具有重要的经济价值,是一个集药用、观赏、
香料、染料、调味品、化妆品、杀菌剂及化学试剂等用途于一体的特异种质资源
宝库。本研究以姜黄属的 5 个种:郁金(Curcuma aromatica)、姜黄(Curcuma
longa)、广西莪术(Curcuma kwangsiensis)、南昆山莪术(Curcuma nankunshanensis)
和所罗门姜黄(Curcuma soloensis)为试验材料,就植物生长调节剂等因素对姜黄
属组织培养和离体再生的影响进行了详细的研究,首先建立了不定芽直接再生体
系,为种苗的快速繁殖提供了一条有效途径;此外,还建立了通过愈伤途径的植
株再生体系,此项工作为进行农杆菌介导的遗传转化或基因枪法遗传转化研究奠
定了基础;本试验还进行了姜黄属植物的花粉管通道介导的转基因技术研究,成
功地将 gus 和 hpt 报告基因转入了所罗门姜黄,获得了转基因株系,这项工作填
补了国内在姜科转基因研究领域的空白,为将来进行基因的表达和功能研究以及
运用转基因技术定向改造其园艺性状奠定了基础。
主要研究结果如下:
1. 不定芽直接再生体系的建立
以 5 种姜黄属植物的根状茎上的腋芽为外植体诱导出了丛生芽,从而建立起
5 种植物的不定芽直接再生体系。通过比较不同植物生长调节剂种类和浓度对不
定芽的诱导和增殖的影响,筛选出了最佳培养基和激素组合。结果表明,5 种供
试材料均有较强的不定芽再生能力,种的差别不是影响再生的关键因子;培养基
中的植物生长调节剂是影响不定芽再生的重要因素,BA 和 TDZ 能够诱导腋芽
萌发和不定芽的产生,不定芽增殖继代的适宜培养基是 MS + TDZ -
-1,不定芽的增殖倍数达到 -;试管苗的生根不需使用额外的生根培
养基,TDZ 不仅可以诱导不定芽的增殖,还可以同时诱导不定根的形成,生根
率 100%;当试管苗长至 5cm 可出瓶移栽,试管苗成活率达 95%以上。
2. 愈伤途径再生体系的建立
本属植物可以用于诱导愈伤的外植体来源有限,以所罗门姜黄的叶片、花序
轴、根、种子等组织或器官为外植体均未能诱导出愈伤组织,茎尖和花能够诱导
出少量愈伤,但愈伤生长缓慢;当以组培芽/苗的芽/苗基为外植体时,大部分的
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姜科姜黄属植物的离体再生与遗传转化研究
芽基成功诱导出了愈伤组织。诱导愈伤组织的培养基以 MS + TDZ -1 +
BA -1 + 2,4-D -1 为宜,愈伤组织再分化和植株再生的合适培养基
是 MS + TDZ -1 + BA -1 + NAA -1。将所罗门姜黄再生体
系的培养基配方用于其它 4 种姜黄属植物的愈伤诱导时,发现这几种姜黄属植物
也能够以芽基为外植体成功诱导出愈伤组织,愈伤同样能够再分化成芽,进而发
育成完整植株。
3. 花粉管通道介导的转基因研究
在所罗门姜黄的花期,用微量注射器将质粒 p1301-35S 溶液注射入柱头,果
实成熟时收获种子,种子萌发后,通过潮霉素抗性筛选、GUS 组织化学染色、
PCR 检测等方法筛选阳性株系,证实 gus 和 hpt 报告基因已导入所罗门姜黄。试
验对转化条件进行了优化,统计转化率,结果显示:在所罗门姜黄的花期进行遗
传转化,适宜的转化时间是授粉后 2 - 4 小时,转化率为 3 - 26%,平均转化率为
%;其中以 7 - 8 月的处理结实最快,结实率最高;转化率则以 9 月的处理最
高。
关键词:姜黄属;组织培养;噻苯隆;遗传转化;花粉管通道
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Abstract
Studies on in vitro regeneration and ic transformation of
the genus Curcuma (Zingiberaceae)
By Shijun Zhang
Directed by Prof. Guojiang Wu
Abstract
As a genus with important economic values in Zingiberaceae, Curcuma species are
used as drugs, ornamentals, condiments, dyes, cosmetics, bactericide