利用四倍體技術培育優良抗寒木薯新品種研究

《利用四倍體技術培育優良抗寒木薯新品種研究》是依託南昌大學，由孫寶騰擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：利用四倍體技術培育優良抗寒木薯新品種研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：孫寶騰
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

木薯是我國在南方重點發展的能源作物，由於是典型的熱帶作物，抗寒能力差成為限制其擴大種植範圍的重要因子，南方的寒潮、低溫天氣也會嚴重影響其產量、品質和種莖保存，培育高產抗寒木薯品系是目前木薯產業發展的重要任務。本研究利用秋水仙素等化學試劑誘導體細胞染色體加倍技術，以及PEG6000或者電融合方法，介導高產品種和抗寒品種原生質體融合，經染色體計數和流式細胞儀分析檢測四倍體細胞系，結合組織培養技術，培育四倍體木薯新品種，期望得到高產、抗寒木薯新品種。對獲得的不同四倍體品系進行光合作用分析、抗寒性檢測，利用系統分析的理論方法研究木薯高澱粉積累的生理生化機理，了解木薯抗寒的主效機制，闡明植物抗低溫脅迫的機理，為逆境植物生理學的發展提供實驗支持，為木薯產業發展打下理論基礎，提供優質抗寒的木薯新品種，並建立木薯抗性育種研究的科研平台。

結題摘要

課題組首先進行了木薯組培技術體系最佳化，發現木薯莖尖消毒以75%乙醇20 s+0.1%氯化汞4 min為最好，啟動培養基以MS+2 μM 銅離子（CBM培養基）和3%蔗糖效果最好，CBM+0.5 mg/L BAP能高效誘導叢生芽，CBM+ 0.5 mg/L NAA能誘導生根，CBM+8 mg/L2,4-D或9 mg/L Picloram都可以誘導胚性愈傷組織，後者誘導效率更高。幼葉、莖尖及腋芽都能在CBM+12 mg/L Picloram培養基上誘導產生體細胞胚，CBM+0.3-0.4 mg/L BAP的培養基光照培養能促進體細胞胚成熟並再生植株。GD+10mg/L picloram可誘導形成脆性胚性愈傷組織（FEC），將FEC在SH+10 mg/L picloram+40g/L蔗糖的液體培養基中，2.3%接種量，繼代周期為6天，可高效繁殖FEC。 秋水仙素溶液處理去頂的大田木薯腋芽可引起變異，鏡檢發現染色體加倍，流式細胞儀檢測也證實染色體加倍，從而獲得四倍體華南5號和華南8號木薯。原生質體融合創製多倍體技術的研究發現，28℃下用纖維素酶、離析酶和果膠酶酶解10 h木薯葉片或FEC可獲得大量原生質體，培養在SH+60 g/L葡萄糖培養基中，培養密度5×105個/ml時，細胞分裂活躍。用電融合杯在交變電場強度100 v/cm，作用時間50 s，直流脈衝強度1500 v/cm，頻率2次/s，作用時間45 µs的條件，適合木薯原生質體細胞成串並電擊融合。但是我們獲得融合細胞再生植株。 獲得華南8號四倍體木薯（4-SC8）後，研究了它與二倍體華南8號木薯（2-SC8）的生理生化差異及抗寒性。發現無論組培苗還是大田苗，4-SC8葉片裂片變短扁圓，葉柄變長，莖稈變粗，氣孔長度和寬度都變大，但單位面積氣孔密度變小，株高變矮，莖粗增加，葉片變厚。低溫脅迫下4-SC8葉片更容易受傷，葉片萎蔫捲曲，含水量下降，顯示4-SC8抗冷性不如2-SC8。測定氧化脅迫狀態發現，低溫使四倍體木薯積累更多MDA，葉片電導率增大，顯示細胞膜受到損傷；冷脅迫下，4-SC8葉片中可溶性蛋白質含量急劇增加，表面蛋白質受到損傷明顯，而脯氨酸含量不如2-SC8，表明保護性機制不如2-SC8；抗氧化酶SOD在低溫脅迫下急劇下降，又迅速上升，但4-SC8不如2-SC8變化快，表明4-SC8的抗氧化調節不如2-SC8。