[发明专利]加快粳稻成熟种胚愈伤组织出愈速度提高出愈率和质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水稻基因工程中种胚愈伤组织的形成，尤其是一种加快粳稻成熟种胚愈伤组织出愈速度提高出愈率和质量的方法，属于生物工程育种领域。

背景技术

  水稻是我国乃至全世界的主要粮食作物之一，世界一半以上人口以大米为主食,因此,水稻在世界粮食生产和安全中起重要的作用。提高水稻产量和改善水稻品质一直是育种学家极其关注的问题。采用转基因技术, 将外源基因导入水稻, 丰富水稻的基因型 , 培养优质、高产、多抗新品种是现代水稻育种的发展方向，而建立高效而稳定的组织培养再生体系是进行转基因育种的前提。幼穗、幼胚、花粉粒、花药愈伤组织诱导率高，愈伤组织质量好而受到青睐被广泛用于水稻的遗传转化、品种培育中。但上述材料多受季节限制, 取材不便,阻碍了水稻组织培养的进一步发展。利用水稻成熟胚进行愈伤组织诱导后，进而具有材料来源广、取材不受季节和地理环境限制、操作方便、不易污染等优点,因而被很多水稻生物技术工作者使用。有关粳稻成熟胚组织培养, 多采用再生率较高的品种,如中花系列等。实际生产中真正推广的一些主要品种植株再生成功报道不多,这些品种往往出愈率不高,可利用的基因型有限（李霞，阎丽娜，周月兰.不同理化因子对苏沪香粳成熟胚愈伤组织诱导的影响.江苏农业学报，2008,24(增刊):40-44）。因此，研究对生产有重要价值和影响的粳稻品种的成熟胚组织的诱导技术, 具有实际应用价值。通过不同培养基、不同激素类型及浓度对水稻成熟种胚愈伤组织诱导、分化进行了相关研究的报道很多（李玉静，陈彦龙，王玲玲，赵颂民，朱正歌. 2，4-D和6-BA对水稻愈伤组织培养力的影响. 河北师范大学学报，2005，4：395-398+403；王萍，李杰，王恩旭，王罡，季静，徐大勇. 水稻成熟胚愈伤组织的诱导与增殖研究.种子，2008，5：17-19；危晓薇，王冬梅，祖木热木·吐尔逊，水稻成熟胚愈伤组织诱导及其植株再生. 新疆农业科学，2007，6：889-891）。由于不同品种的水稻遗传背景差异很大，因此其成熟胚愈伤组织诱导培养基的激素比例有着较大的差异，对新品种的愈伤组织诱导更换新的激素比例。

大量的研究发现，外界环境应力（如声、光、电、磁和机械等）对作物的生长发育具有明显的影响（李雪琦，申广浩，漆家学，刘娟，王楠，超声波的生物效应及其应用，2010，6:32-36）。超声波（频率大于20 kHz弹性机械波）具有穿透力强、功率大和方向性好的特点，是一种重要的环境应力。超声波对不同作物（植物组织）的刺激效应不同，在一种作物上表现为正向效应，而在另一种作物上可能表现为负向效应。频率超过能听到的声波范围(50~ 2×104/秒)的声波被称为超声波，其波长短于普通电波，可以在固体内部传播。超声波包括纵波和横波两种振动方式，质点振动方向与波的传播方向一致的称为纵波，垂直的称为横波，它们同时对物体产生影响，并很容易相互交换。产生超声波的原理是当电压加至具有伸缩特征的材料上时，材料就会按照电压的正负和大小进行振动，产生超声波。在仪器中超声波产生的原理是一个短而持续时间的脉冲电压去激励换能器，从而产生短的超声脉冲。通常用来作脉冲激励源的电路是电容放电回路，并由换能器把电能转变成超声脉冲。超声波是一种弹性机械波, 其生物性效应非常复杂, 一般认为超声波的生物学效应主要有机械作用、热化作用以及空化作用。由于生物组织大多数属于软组织，因而在超声波的机械力作用下，其细微结构发生形变。这种形变将随着超声波强度的增强而增大，当增加到一定强度时，细胞就会被击穿。生物组织在超声波机械能的作用下由于黏滞吸收，将一部分超声转化为热能，使生物组织的温度上升，称为超声波的热化作用。在超声波作用下，还会产生空化作用，表现出空泡湮灭过程。小泡内部产生高温高压，甚至产生电离效应及放电，推测这可能是导致空泡周围细胞壁和质膜破损或可逆的质膜透性改变的主要机理，从而使细胞内外发生物质交换。超声波的生物学效应根据不同的条件而会产生不同的结果。它即可以引起生物大分子甚至细胞的破坏，也可以促进生物大分子的合成和生物体的生长。这些条件包括超声波处理的频率、强度、作用时间和生物体的结构功能状态。植物细胞经超声波处理，出现了一致现象，即低剂量、短时间的温和处理能明显加速和诱导植物细胞的分裂，刺激细胞生长，加速原生质体的蛋白合成；而处理时间延长，处理剂量加大则会造成负面的不可恢复的影响。目前，超声波已经在提取此生代谢物，促进种子发芽率，提高转基因效率等生物领域中得到广泛的应用。