[发明专利]一种刺槐的离体培养和植株再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物组织培养的方法，特别涉及刺槐离体培养和植株再生的方法，属于刺槐的组织培养领域。

背景技术

刺槐(Robinia pseudoacacia L.)又称洋槐，属于豆科(Leguminosae)蝶形花亚科刺槐属(Robinia L.)，落叶乔木，原产于美国，天然分布于美国东部阿柏拉契山脉(Appalachian.Mt.)和奥萨克山脉(Ozank.Mt.)，20世纪初期引入我国，引进后得到迅速扩大栽植，是黄河中下游、淮河流域、海河流域、长江下游诸省的主要用材林、薪炭林、水土保持林、海堤及河堤防护林，仅在河北、河南、山东和山西等6省市就有40亿株。它生长速度快，是重要的速生用材树种，其木材材质坚硬、抗压强度大、具较强的耐旱性、防腐力强。刺槐根系长有大量根瘤，可以通过生物固氮增加土壤肥力，在维持生态平衡、提高林分质量等方面发挥重要作用。刺槐的叶片含有粗蛋白，是优质廉价的家畜饲料资源。刺槐花营养丰富，虽花期较短但花量可观，除直接使用外，还可生产花蜜、提取香料等。

中国对刺槐的育种研究始于20世纪70年代，至今已取得很多成就，但仍不能满足林业生产的需要。体细胞胚再生途径是对树木进行繁育和遗传改良的重要平台，也是实现基因转化的常用再生体系。体胚发生技术具有繁殖数量多、速度快、不受亲缘关系限制、一旦形成结构完整的体细胞胚一般都可直接萌发形成小植株等特点，是稳定高效的植物再生体系。此外，体细胞胚胎由单细胞起源，发育程序与合子胚相似，可作为胚胎学研究的模式系统，对细胞全能性表达过程和细胞分化机理等理论问题的研究也具有重要意义。Laine E和Dumet D成功将加勒比松和油棕胚性愈伤组织在超低温下保存并保持了体胚发生潜力，解冻后仍能继续培养形成植株，这为挽救濒危植物提供了可能。刺槐的离体培养研究从20世纪50年代末开始，80年代以后达到高潮。

到目前为止，刺槐通过形成层培养、茎培养、叶片培养、未授粉子房的培养等已获得了完整的植株，但这些研究都集中在器官发生途径，通过体细胞胚发生途径的研究还很少。例如，红艳以刺槐成熟种子的子叶为外植体，对刺槐体胚培养和诱导不定芽进行了研究，但体细胞胚发生率最高也仅有36.7％。

大量研究表明，外植体的发育时期是影响体细胞胚发生的关键因素，未成熟合子胚因其细胞全能性高、脱分化容易，在诱导体细胞胚发生时具有显著优势。大多数植物离体培养普遍采用未成熟合子胚外植体，但过于幼嫩或过度成熟的合子胚的体胚诱导率并不理想。在整个合子胚的发育过程中，只有一个较短的阶段具有很强的体胚发生潜能。目前，研究合子胚发育阶段对体细胞胚诱导影响的研究很多，但就刺槐而言，由于刺槐的体细胞胚培养比较困难，表现为体胚诱导率低、畸形胚数量多、体胚质量不高等，制约了其遗传改良的程度，也阻碍了优良无性系的高效繁殖和快速推广。迄今为止，国内外对刺槐的体细胞胚培养的研究相对较少，国内尚未见相关报道，国外仅Merkle et al.和Arrillaga et al.发表了这方面的研究结果。其中，Merkle等人从开花后第1周开始，每隔一周从3棵刺槐树上选取未成熟合子胚为外植体，以MS培养基为基本培养基，研究了外植体胚龄对体胚诱导的影响，仅从开花后4周的一粒未成熟合子胚上观察到体细胞胚发生，其体细胞胚的诱导率低；Arrillaga等人在Merkle的研究基础上提高了体细胞胚的诱导率，以FM培养基为基本培养基，采用开花后1-4周的未成熟合子胚为外植体，进行体细胞胚诱导培养，试验结果表明开花后2-3周的外植体体胚诱导率最高，仅达到12％。上述研究均是以开花后1-4天的未成熟合子胚为外植体进行诱导培养，其诱导率低，最高诱导率仅为12％，难以满足刺槐繁殖和育种的需要，因此，建立刺槐高效体胚发生体系势在必行。

发明内容

本发明的首要目的是针对上述现有技术存在的问题提供一种刺槐体细胞胚诱导率高、萌发率高及稳定的刺槐离体培养再生体系的建立方法。该方法可以在较短时间内形成大量优良的刺槐试管壮苗，可进行规模化、工厂化生产，可用于刺槐转化体系研究，也可以用于分子育种研究。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种刺槐繁殖方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)采集刺槐荚果；

2)将刺槐荚果进行表面灭菌处理后取出其合子胚，获得无菌合子胚；

3)将无菌的合子胚接种到体细胞胚诱导培养基中进行体细胞胚诱导培养，诱导生成原胚；

4)将原胚接种于体细胞胚成熟培养基中进行体细胞胚的成熟培养，获得成熟的体细胞胚；