不同基因型荞麦遗传转化体系初探

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20200200027

农学学报 ›› 2021, Vol. 11 ›› Issue (8): 14-21.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20200200027

所属专题：生物技术；小麦

不同基因型荞麦遗传转化体系初探

王欣芳¹(), 冯晋芳¹, 侯思宇¹, 冯晋华¹, 杜伟¹, 冯红梅¹, 韩渊怀¹, 刘龙龙², 马名川², 王俊珍³, 孙朝霞¹, 李红英¹()

¹山西农业大学农学院,山西太谷 030801
²山西省农业科学院农作物品种资源研究所,太原 030031
³凉山州西昌农业科学研究所,四川西昌 615000

收稿日期:2020-02-18 修回日期:2020-03-22 出版日期:2021-08-20 发布日期:2021-08-26
通讯作者: 李红英 E-mail:3123676106@qq.com;HONGYING1964@163.com
作者简介:王欣芳,女,1997年出生,山西运城人,在读硕士研究生,研究方向：种质创新与遗传育种研究。通信地址：030801 山西省晋中市太谷区山西农业大学农学院,E-mail： 3123676106@qq.com。
基金资助:
山西省农业科学院应用基础研究计划“苦荞种质评价创新和重要性状基因挖掘及遗传转化体系建立”(YGC2019FZ2);国家重点研发计划中欧政府间合作项目“苦荞生态育种”(2017YFE0117600);国家燕荞麦产业体系“育种技术与方法”(CARS-07-A-2);山西省应用基础研究项目“苦荞MYB30介导的水杨酸调控芦丁生物合成的分子机制”(201801D221296);山西省回国留学人员科研资助项目“赤霉素信号转导调控苦荞株高的分子机制”(2017-069)

Genetic Transformation System of Different Genotypes of Buckwheat: A Preliminary Study

Wang Xinfang¹(), Feng Jinfang¹, Hou Siyu¹, Feng Jinhua¹, Du Wei¹, Feng Hongmei¹, Han Yuanhuai¹, Liu Longlong², Ma Mingchuan², Wang Junzhen³, Sun Zhaoxia¹, Li Hongying¹()

¹Agricultural College of Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, Shanxi, China
²Institute of Germplasm Resources, Shanxi Academy of Agriculture Science, Taiyuan 030031, Shanxi, China
³Liangshan Xichang Institute of Agricultural Science, Xichang 615000, Sichuan, China

Received:2020-02-18 Revised:2020-03-22 Online:2021-08-20 Published:2021-08-26
Contact: Li Hongying E-mail:3123676106@qq.com;HONGYING1964@163.com

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在利用遗传转化基础,打破荞麦杂交困难、种质创新难的瓶颈,提升荞麦研究水平。本试验以甜荞‘PI647061’和苦荞‘ZNQ152’为材料,设置正交实验对下胚轴进行组织培养,并通过农杆菌介导法侵染愈伤组织,用组织化学染色观察GUS基因的瞬时表达。试验结果表明：MS+2.0 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L 6-BA可使下胚轴出愈率达90%以上。10种不同基因型荞麦下胚轴在MS+0.5 mg/L NAA + 1.0 mg/L 6-BA中分化率最高,再生率最高达52.6%。以携带遗传转化载体pRI201-AN-GUS的农杆菌LBA4404侵染愈伤组织,经选择培养后获得再生幼苗,进而在叶片中成功观察到GUS基因表达的蓝色斑点,转化阳性率为1.23%。本研究为探索关于荞麦优良基因的转化及建立有效的遗传再生体系提供了理论和实践基础。

关键词: 荞麦, 植物激素, 愈伤组织, 正交实验, 遗传转化

Abstract:

The aim is to utilize the basis of genetic transformation to break the bottleneck of buckwheat hybridization and germplasm innovation, and improve the research level of buckwheat. In this experiment, common buckwheat ‘PI647061’ and tartary buckwheat ‘ZNQ152’ were used as materials, and the hypocotyls were cultured by orthogonal experiment. The callus was infected by agrobacterium-mediated transformation, and the temporary expression of GUS gene was observed by histochemical staining. The results showed that MS + 2.0 mg/L 2,4-D + 1.0 mg/L 6-BA could make the calli ratio of hypocotyls reach more than 90%. In MS + 0.5 mg/L NAA + 1.0 mg/L 6-BA, hypocotyls of ten species of buckwheat had the highest differentiation rates, and the highest regeneration rate was 52.6%. The calli were infected by agrobacterium tumefaciens LBA4404, which carried the genetic transformation vector pRI201-AN-GUS. And the regenerated seedlings were obtained after selective culture, and then the blue spots of GUS gene expression were successfully observed in the leaves. The positive rate of transformation was 1.23%. This study provides a theoretical and practical basis for the exploration of the transformation of buckwheat excellent genes and the establishment of an effective genetic regeneration system.

Key words: Buckwheat, Plant Hormones, Callus, Orthogonal Experiment, Genetic Transformation

中图分类号:

S517

王欣芳, 冯晋芳, 侯思宇, 冯晋华, 杜伟, 冯红梅, 韩渊怀, 刘龙龙, 马名川, 王俊珍, 孙朝霞, 李红英. 不同基因型荞麦遗传转化体系初探[J]. 农学学报, 2021, 11(8): 14-21.

Wang Xinfang, Feng Jinfang, Hou Siyu, Feng Jinhua, Du Wei, Feng Hongmei, Han Yuanhuai, Liu Longlong, Ma Mingchuan, Wang Junzhen, Sun Zhaoxia, Li Hongying. Genetic Transformation System of Different Genotypes of Buckwheat: A Preliminary Study[J]. Journal of Agriculture, 2021, 11(8): 14-21.

图/表 8

参考文献 42

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水平	因素
水平	A(品种)/个	B(2,4-D)/(mg/L)	C(6-BA)/(mg/L)
1	1 (ZNQ152)	1	0.25
2	2 (PI647061)	1.5	0.5
3	3 (PI890988)	2	1

水平	因素
水平	A(品种)/个	B(2,4-D)/(mg/L)	C(6-BA)/(mg/L)
1	1 (ZNQ152)	1	0.25
2	2 (PI647061)	1.5	0.5
3	3 (PI890988)	2	1

培养基	浓度配比
基本培养基	MS 培养基(4.47 g/LMS,30 g/L蔗糖,8 g/L琼脂)
愈伤组织诱导培养基	MS+ 2.0 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L 6-BA
分化培养基	MS+1.0 mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA
	MS+0.5 mg/L NAA +1.0 mg/L 6-BA
	MS+0.25 mg/L NAA+0.5 mg/L 6-BA
	MS+ 0.5 mg/L 6-BA

培养基	浓度配比
基本培养基	MS 培养基(4.47 g/LMS,30 g/L蔗糖,8 g/L琼脂)
愈伤组织诱导培养基	MS+ 2.0 mg/L 2,4-D+1.0 mg/L 6-BA
分化培养基	MS+1.0 mg/L NAA+1.0 mg/L 6-BA
	MS+0.5 mg/L NAA +1.0 mg/L 6-BA
	MS+0.25 mg/L NAA+0.5 mg/L 6-BA
	MS+ 0.5 mg/L 6-BA

2,4-D/(mg/L)	6-BA/(mg/L)	PI647061	ZNQ152	愈伤生长速度	愈伤质地颜色
2,4-D/(mg/L)	6-BA/(mg/L)	下胚轴出愈率/%	下胚轴出愈率/%	愈伤生长速度	愈伤质地颜色
1.0	0.25	34.9	30.7	慢	紧实,偏红色
1.0	0.5	45.3	42.3	较慢	紧实,偏红色
1.0	1.0	49.4	46.7	较慢	紧实,偏红色
1.5	0.25	52.8	50.8	较快	疏松,白色
1.5	0.5	61.2	63.5	较快	疏松,白色
1.5	1.0	68.4	69.1	快	疏松,白色
2.0	0.25	82.1	80.2	较快	松散,嫩绿色
2.0	0.5	88.6	85.9	较快	松散,嫩绿色
2.0	1.0	94.5	92.6	最快	松散,嫩绿色

不同基因型荞麦遗传转化体系初探

Genetic Transformation System of Different Genotypes of Buckwheat: A Preliminary Study

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方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型	2236.99	9	248.55	34.83	<0.0001	**
A	3.13	1	3.13	0.44	0.5293	--
B	1128.12	1	1128.12	158.10	<0.0001	**
C	288.00	1	288.00	40.36	0.0004	**
AB	-4.547E-013	1	-4.547E-014	-6.373E-014	1.0000	--
AC	6.25	1	6.25	0.88	0.3805	--
BC	56.25	1	56.25	7.88	0.0262	*
残差	49.95	7	7.14
失拟项	22.75	3	7.58	1.12	0.4416
纯误差	27.20	4	6.80
总和	2286.94	16
R²=0.9501,R²_Adj=0.9001

甜荞	平均值±标准误差/%	苦荞	平均值±标准误差/%
PI647061	93.42±1.25 B b	ZNQ152	93.04±1.126 C b
PI647597	83.98±0.37 A a	ZNQ185	77.71±4.64 B a
温莎甜荞	78.79±3.48 A ab	ZNQ175	72.13±1.62 AB a
晋荞1号	77.62±2.33 A a	ZNQ179	74.46±0.55 AB a
PI890988	77.46±2.17 A a	ZNQ169	68.65±2.54 A a
平均出愈率	82.25	平均出愈率	77.20

品种	分化率/%	再生率/%	形态
PI647061	63.1	52.6	多个芽分化,嫩绿色
PI647597	52.3	42.8	芽分化慢,深绿色
温莎甜荞	48.7	39.2	芽分化慢,绿色
晋荞1号	45.6	40.3	多个芽分化,嫩绿色
PI890988	25.8	12.6	少量芽分化,部分褐化
ZNQ152	55.9	45.9	芽分化较快,形态松散
ZNQ185	46.7	38.6	多个芽分化,嫩绿色
ZNQ175	52.5	47.4	芽分化较快,嫩绿色
ZNQ179	34.1	24.1	芽分化慢,绿色
ZNQ169	36.2	30.2	芽分化缓慢,褐化

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