1. 研究目的与意义
湿地松( Pinus elliottii Engelm. ) 属松科松属,原产于美国东南部。因其具有外形美、生长快、抗性强等诸多优良形状,在我国南方被广泛应用于绿化造林。然而由于松针褐斑病[Lecanosticta acicola (Thum.) Sydow ]的泛滥,对湿地松在我国的发展产生了严重的影响。叶建仁等自1982年开始,从重感病林分中筛选抗病优树,建立了抗病种植园但种子产量有限、种子萌发率低、无性繁殖困难、繁育系数低等诸多问题使选育的优良家系、无性系很难在较短时间内实现规模化、产业化,阻碍了良种的推广和应用。
对于生长周期较长的松属树种来说,体胚发生(Somatic embryogenesis)途径可形成产量高、稳定性强、性状均匀的再生植株,是一条最有希望大规模快速繁殖林木优良无性系的组培快繁技术。因此,抗松针褐斑病湿地松体胚增值的维持与增值研究,对于促进抗松针褐斑病湿地松良种的推广具有重要意义。它是抗松针褐斑病湿地松实现大规模商业化生产过程中,具有重大转折性意义的研究。。
2. 国内外研究现状分析
国外对针叶树体胚发生的研究起步早,且更加深入和系统。1976年, durzan和cha lup第一次报道了斑克松的类胚结构。durzan于1980年又在花旗松和白云杉实验中发现了同样的结构和现象, 但都未能使其进一步发育。1985年, hakman等从挪威云杉未成熟合子胚培养中首次获得了体细胞胚及其再生植株。dunstan和webb对云杉属树种的体细胞胚诱导、成熟和萌发的细胞形态学及生理生化变化进行了系统的研究, 并根据处于不同时期的体细胞胚所具有不同的形态特征, 将针叶树的体细胞胚胎发生分为胚性胚柄细胞团、早期原胚、后期原胚和子叶胚4个时期。filonova等人具体比较了胚性胚柄细胞团的细胞数目和形态特征, 将处于此时期的细胞聚集体进一步细分为3种类型, 并跟踪了3种类型细胞团的发育途径和相互之间的转变关系。tauto rus等区别了针叶树体细胞胚形成的两种方式, 即直接体细胞胚胎发生和间接体细胞胚胎发生[4]。近年来,针叶树体胚发生技术体系逐步完善,有的已投入规模化应用。据报道,云杉属未成熟胚诱导率已高达95%,而从完全发育成熟的种胚或干种子合子胚的诱导率也可达55%,且其中80%能形成完整植株,这些指标足以满足工厂化生产的要求。体胚发生取得的巨大成就,吸引着很多学者,目前普遍与松属树种常规育种计划相整合。此外,由于体胚发生可以在一年左右获得大量不同发育阶段的胚,并操纵他们的培养,所以除了其在森林无性繁殖程序使用,体细胞胚胎发生兼作宝贵的实验系统做松属树种基础的胚胎发育发生研究。
松属树种的体胚发生最初是从班克松开始的,观察到类似胚的结构,但没有得到体胚的进一步发育。在随后的研究中,国外已从20多个松属树种获得体胚发生。其中美国的湿地松和火炬松、新西兰辐射松的体胚苗已应用于生产实践,并取得显著的经济效益。国外体胚发生技术研究目前集中的领域:①体细胞胚胎发生过程的优化;②体胚发生功能基因组学研究;③在可持续林业中应用体胚苗的可行性研究;④外生菌根菌在体胚成熟萌发和环境适应的研究;⑤体胚的液氮保存技术和转基因技术;⑥用除种子外的外植体(如茎尖和针叶等)来诱导体胚发生。目前,国外松属树种体胚发生技术已经比较成熟,正在向纵深方向发展研究[3]。在国外, jain 等于1989 年首次进行了湿地松未成熟合子胚的离体培养, 诱导出胚性愈伤组织并经体细胞胚胎发生途径获得早期体细胞胚。1995 年,new ton 等在dcr 培养基上获得湿地松未成熟合子胚培养体细胞胚胎发生的再生植株。但体细胞胚的植株再生频率低(10 %)[7]。
2.2国内研究概况
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
对诱导出的抗松针褐斑病湿地松愈伤组织增殖培养基进行不同处理,观察不同处理对其胚性维持以及增殖情况的影响,根据胚性愈伤组织的存活率、增殖率、质量(体视镜下胚性愈伤组织各阶段状态)等进行评价,筛选出最适于抗松针褐斑病湿地松愈伤组织胚性维持及增殖的处理。
计划安排:
4. 研究创新点
本次试验所采用的材料为2014年诱导出的27#抗松针褐斑病湿地松胚性愈伤组织,并试图通过对培养基中不同的处理,观察其生长状态,通过评价其增殖率、外观情况以及体式显微镜下体胚细胞状态,筛选出最适于抗松针褐斑病湿地松愈伤组织胚性维持及增殖的处理。
