[发明专利]一种适于多种禾本科植物高效组织培养的方法

说明书

本发明提供了一种适于多种禾本科植物高效组织培养的方法，针对禾本科植物中不同种属都能导致其愈伤组织形成和植物再生能力差异的问题，依照外植体‑愈伤诱导分化同步‑增殖壮苗生根(一步成苗方法)‑完整植株这一技术路线，从外植体诱导产生愈伤、芽、根的完整植株只需20～40天，普适性强，特别适合于大规模工厂化育苗，实用性好。还开展了外植体‑愈伤诱导‑愈伤分化‑增殖壮苗生根‑完整植株这一技术路线，从外植体诱导产生愈伤、芽、根的完整植株只需30～60天，该方法特别适合建立禾本科植物基因转化受体系统，在实际生产应用中同样具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于禾本科植物的组培技术领域，具体涉及一种适于多种禾本科植物高效组织培养的方法。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是禾本科稻属(Oryza)植物，是中国最主要的粮食作物之一，保障我国粮食安全和维护社会的稳定要求水稻生产不断稳产和增产。随着人口的增加和水稻生长环境的恶化，如何解决日益增长的水稻总产需求和水稻生产逆境之间的矛盾已是中国21世纪面临的最严重问题之一。因而改进与提高现有水稻品种的抗逆性和品质将成为水稻育种工作者面临的重大课题。因此，水稻遗传改良除坚持常规育种方法外，以转基因育种技术为核心技术的现代生物技术应用于水稻新品种培育已成为现代水稻育种技术发展的一种必然趋势。

芒属植物(M iscanthus spp.)为禾本科的多年生高大草本，我国是芒属植物的分布中心，主要有芒(M.sinensis)、五节芒(M.floridulus)、荻(M.sacchariflorus)、南荻(M.lutarioriparia)、尼泊尔芒(M.nepalensis)、双药芒(M.nudipes)、红山茅(M.paniculatus)等七个种。目前，在欧洲和美国对这类植物的研究、开发和利用正进行得如火如荼，倍受瞩目的能源草种有柳枝稷(Panicum virgatum L.)、奇岗(Miscanthusgiganteus)、芒类(Miscanthus spp.)、草(Phalaris arundinacea L.)和芦竹(Arundodonax L.)等。因为这类植物具备发展为第二代非粮能源作物的巨人潜力：遗传适应性强、耐低温，植株高、高光效、年产生物量高，碳中和，即在生长期吸收和释放的C0₂是等量的，纤维素含量高、品质好，在收获期营养回流至根部，种植和管理成本相对较低，适应盐碱、山地、旱地等不宜种植粮食作物的边际土地(marginal land)。纵观能源作物这一新兴的研发领域，欧美发达国家已进入开发与利用的初级阶段，中国也已在资源开发与品种选育上起步。尽管目前中国在产业化应用方面与欧美有一定的差距，但中国有着丰富的资源优势。因此，应抓住机遇，充分利用中国的资源优势，积极推进特异种质资源的发掘和利用，迅速提升中国在能源植物领域的研究水平和创新能力，使中国在全球生物质能源领域的竞争中处于领先地位。

三倍体杂交狼尾草(Pennisetum americanum×P.purpureum)和四倍体象草(Pennisetum purpureum Schumach)均属于禾本科狼尾草属(Pennisetum)，是我国热带、亚热带和部分温带地区最重要的2个牧草种。两者具有较高的光合速率，分蘖能力强，根系较发达，鲜草中粗脂肪、粗蛋白、粗纤维、无氮浸出物和灰分的含量高，营养丰富，是一种优质高产适合饲喂牛、羊、鱼等多种草食动物的优质青饲料，还可作为优质纸浆和人造板原料，还是重要的生物质能源作物。目前，研究人员对其继续进行品种遗传改良工作，以期得到生物产量更高、适应能力强和能源利用品质优良的新品种。

稗草(Echinochloa crusgalli)是禾本科稗属(Echinochloa beauv)植物，全球大概有35种，是农业生产中影响最大的杂草之一。稗草适应性强、产量高，营养物质丰富、草质柔嫩，可作为牧草；稗草还具有抗重金属镉、铅、砷的能力。前人通过转录组学技术已筛选出与稗草抗药性相关的众多基因，试图通过克隆筛选出的抗性基因,从分子水平上验证该基因的生理功能。因此,开展稗草的组织培养技术研究是建立良好的稗草基因转化受体系统的基础,同时也是开展稗草抗药性机理研究的有效手段之一,在实际生产应用中同样具有重要的指导意义。