【摘 要】
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遗传转化技术对作物的功能基因组研究及分子设计育种具有重要意义。普通小麦（Triticum aestivum L.）作为世界上最重要的粮食作物之一,其遗传转化工作的发展远落后于其它作物,制约着小麦功能基因组研究及育种应用。迫切需要建立高效便捷的小麦遗传转化体系。近年来,小麦遗传转化方法已经取得突破性进展,但绝大部分小麦转化都是使用小麦幼胚作为外植体,使用的体系为购买自日本烟草公司的方法,对于取材时间
【基金项目】
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山东省“一事一议”引进顶尖人才项目; 山东省自然科学基金委重大基础研究项目
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遗传转化技术对作物的功能基因组研究及分子设计育种具有重要意义。普通小麦（Triticum aestivum L.）作为世界上最重要的粮食作物之一,其遗传转化工作的发展远落后于其它作物,制约着小麦功能基因组研究及育种应用。迫切需要建立高效便捷的小麦遗传转化体系。近年来,小麦遗传转化方法已经取得突破性进展,但绝大部分小麦转化都是使用小麦幼胚作为外植体,使用的体系为购买自日本烟草公司的方法,对于取材时间和培养条件及转化受体基因型均有严格的限制。利用小麦幼胚产生的愈伤组织进行遗传转化,可利用少量幼胚,通过多次继代产生的大量的愈伤组织用于遗传转化,不仅可以节省幼胚的用量,缓解幼胚取材受季节和生长气候条件的限制,还可以通过优化愈伤状态,增加遗传转化效率的提升空间。为了建立具有自主知识产权的小麦遗传转化体系,本研究拟通过提高小麦愈伤组织质量、优化遗传转化操作体系、拓展小麦遗传转化受体、改良培养基激素等,建立一套农杆菌介导的小麦幼胚愈伤组织再生及遗传转化体系,为小麦遗传转化提供重要的技术支撑,也为推进小麦功能基因组研究及育种应用奠定基础。目前取得的研究进展如下:（1）小麦幼胚愈伤组织高效诱导及再生体系的探索以Fielder和KN199小麦幼胚为材料,对幼胚取材时间、胚芽去除方式、培养基类型及培养基中的激素等关键因素进行探索优化。本研究发现以小麦开花后14天的幼胚作为外植体诱导产生的愈伤组织质量最佳;在幼胚接种诱导培养基前切除胚芽更有利于初级愈伤组织的诱导,可以使Fielder和KN199的愈伤组织诱导效率分别达到77.00%和68.00%,相比幼胚接种培养基后去胚芽分别提高了7.00%和6.00%;在愈伤组织诱导培养基中添加20 g L-1甘露醇可以将Fielder和KN199的胚性愈伤组织诱导效率提高到88.00%和75.00%;在分化培养基中添加0.5 mg L-1噻苯隆（TDZ）可以显著提高Fielder和KN199的愈伤组织再生率,分别达到了83.33%和67.78%。（2）农杆菌介导的小麦幼胚愈伤组织转化在上述幼胚愈伤组织诱导及再生体系的基础上,通过探索及优化愈伤组织预培养时间、农杆菌菌株及筛选剂选择等条件,初步建立了农杆菌介导的小麦幼胚愈伤组织遗传转化体系。本研究发现小麦幼胚愈伤组织的最佳预培养时间为3周,可以使转化的GFP荧光瞬时表达效率达到8.50%;继代2次以内的幼胚愈伤组织都可以用于遗传转化;相比其它农杆菌菌株,C58C1侵染的愈伤组织的GFP荧光瞬时表达效率最高到12.00%;草铵膦筛选可以将愈伤组织侵染后绿芽再生率提高至43.00%。利用上述优化的遗传转化体系可以获得21.67%的转化植株再生率和4.16%的转基因植株阳性率,较前人研究报道的小麦幼胚愈伤遗传转化效率有了较大的提高。（3）从自然品种中筛选具有较高组织培养能力的基因型利用优化的培养条件对来自全国各地的16份小麦主栽品种进行筛选,通过统计胚性愈伤组织率和植株再生率,发现扬麦16、绵阳15等品种具有较高的再生效率,为拓展小麦的遗传转化受体提供了重要参考。上述研究结果为进一步建立基于小麦幼胚愈伤组织转化的高效体系奠定了很好的基础。
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