(复旦大学遗传所)
[编者按]关于植物细胞原生质体游离培养成完整植株的报道,在国内外均可见。但是用豆科粮食作物赤豆的叶肉细胞原生质体进行游离培养,并成功地获得绿苗,这是相当困难的。复旦大学遗传研究所葛扣麟教授、王蕴珠副教授主持的“七 · 五”攻关课题组经过三年努力,终于突破难关,在世界上首次取得成功。这说明,我国细胞工程研究领域又一次作出世界水平的成果。下面发表的就是关于这一成果的研究简报。
本刊为了向国内外读者报道我国科技战线的研究成果,希望得到广大科技工作者的支持,请你们推荐或直接向本刊投寄经过科学鉴定的研究简报。每篇可在2000字左右。
1982年高国楠培养苜蓿(Mediiago sativa)叶肉细胞原生质体分化绿苗成功,首开豆科植物原生质体培养试验的先河。迄今为止已有11个属共25个种的豆种植物能从原生质体培养再生为完整植株,但是栽培型豆科粮食植物,其进展极缓,属于与禾本科不相上下的高难课题之一。尤其是在水稻原生质体取得突破之后,作为重要的经济粮食作物,它正在成为国内外竞相攻关的焦点。从1984年开始,我们在用赤豆不同外植体分化成苗的基础上,进一步用赤豆无菌种子苗的真叶进行叶肉细胞原生质体的分离与培养试验,在形成愈伤组织后,培养分化再生植株成功。这一工作是栽培型豆科粮食植物中原生质培养研究的首次尝试。国内外尚未见有报道。具体做法是,将赤豆种子经70%酒精浸润2分钟,0.1%升汞表面消毒20分钟,无菌水冲洗5次后接种在加有玉米素(ZT)1 mg/l,蔗糖20%的MS固体培养基上,置于26±1 °C,1500 Lux光照12小时的培养室中培育无菌种子苗。取接种11 ~ 16天的赤豆无菌苗真叶16片,剪成1 ~ 2毫米直径的小块,放入5毫升酶液中酶解。酶液成分:0.7%(W/V)纤维素酶,加上0.7%(W/V)半纤维素酶,溶解于CPW-13M的甘露醇高渗液中,pH为5.8,酶处理材料置于26±1 ℃的恒温摇床上处理24小时,酶解液用50 μm的镍丝网过滤。收集酶液,离心(500转/分)2分钟,弃去上清液,加入CPW-13M甘露醇高渗液离心洗涤,重复3次。最后用所试培养基制成密度为5×105 ~ 1×106的原生质体悬浮液。吸1毫升原生质体悬浮液于细胞培养瓶内,置于27+0.5℃,光照(200 Lux)24小时人工气象箱内培养。原生质体培养基使用据MS和D2a培养基稍加改变的成分共3种,即I-1,I-2和I-3。待再生小细胞团的直径增至1 ~ 2毫米大小,即转入特制的固体愈伤组织扩增培养基Ⅲ-S。一般每2周继代1次。扩增100天左右可转入分化培养基。分化培养基以MS为基本培养基,分别添加各种浓度配比的细胞分裂素和植物生长素。光照强度为1600 Lux。每日光照14小时,光质分红光和普通日光灯两种。培养室温度为24±2°C。在分化培养基上继代培养时间缩短为了天,此时可看到大部分愈伤组织的质地显著趋向于颗粒化。不定根分化强烈。即使是无激素的对照处理发根率也能达到40%。赤霉素(GA3)处理的愈伤组织增长迅速。扩增量约为其他处理的4 ~ 5倍,亦表现为颗粒状结构。培养96天后,此时愈伤组织的直径约在1 ~ 1.5厘米左右。在红光和白光两种光照下,颗粒状的愈伤组织先后出现绿色芽点,最后形成绿苗,最快者从原生质体游离到绿苗形成为286天,在植株再生方面大多集中于102处理和108处理的不同三角瓶内,无白化苗出现。绿苗转接到生根培养基上一般于一周内可抽生新根。