本發(fā)明屬于小麥育種，具體涉及一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基及其在小麥育種上的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的小麥育種手段是在幾輪雜交、自交及雜種選擇的基礎(chǔ)上進(jìn)行品種培育，這一過程長達(dá)8～10年。因此，加速小麥育種進(jìn)程是當(dāng)代小麥育種研究的重要方向，而花藥離體培養(yǎng)恰能滿足這一需求。小麥花藥培養(yǎng)除了可以縮短育種年限外，最重要的優(yōu)點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生自發(fā)的染色體加倍，從而產(chǎn)生純合的雙單倍體系。盡管小麥花藥離體培養(yǎng)技術(shù)取得了諸多進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)，包括基因型依賴性、愈傷組織誘導(dǎo)率低等。小麥花藥離體培養(yǎng)的基本培養(yǎng)基歷經(jīng)了馬鈴薯，n6，ms，w14，c17，k3，k(癸培養(yǎng)基)等。目前，n6、w14、c17等培養(yǎng)基是小麥花藥離體培養(yǎng)中應(yīng)用最廣泛的基本培養(yǎng)基。但是由于基因型的影響，這些培養(yǎng)基并不能適應(yīng)于所有的小麥材料。

2、提高小麥花藥愈傷組織誘導(dǎo)率是小麥花藥培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵，培養(yǎng)基的優(yōu)化是提高愈傷組織誘導(dǎo)率的策略之一。在培養(yǎng)基中添加附加物可大大提高小麥花藥培養(yǎng)效率。最常見且被廣泛應(yīng)用的附加物成分包括植物激素、氨基酸、多糖及植物器官、組織等，它們對(duì)愈傷組織誘導(dǎo)率產(chǎn)生的效果已經(jīng)被廣泛證實(shí)。

3、阿拉伯樹膠(gum?arabic)，從刺槐中提取，其主要成分為阿拉伯半乳糖(arabinogalactan，ag)和阿拉伯半乳糖蛋白(arabinogalactan?protein，agp)。阿拉伯半乳聚糖蛋白是一類高度糖基化的富含羥脯氨酸的糖蛋白，廣泛分布于植物的細(xì)胞壁和質(zhì)膜中，在植物生長和發(fā)育的多個(gè)過程中發(fā)揮重要作用。在植物的花器官中，包括花藥、花粉管以及子房、胚珠中均能檢測到阿拉伯半乳聚糖蛋白，另外，阿拉伯半乳聚糖蛋白也以水溶大分子的形式在植物根部的分泌液中存在，并且出現(xiàn)在體外懸浮培養(yǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)基中。阿拉伯半乳聚糖蛋白可參與擬南芥細(xì)胞培養(yǎng)過程中的細(xì)胞程序化死亡。在小麥小孢子培養(yǎng)中，加入阿拉伯半乳糖可顯著降低小孢子的死亡率；加入阿拉伯樹膠能夠提高小孢子存活率以及小孢子胚的產(chǎn)率(jocelyne?letarte?etc.arabinogalactans?and?arabinogalactan-proteins?induce?embryogenesis?in?wheat(triticum?aestivum?l.)microsporeculture.cell?biology?and?morphogenesis?volume?24,pages?691–698,(2006))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)階段小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基的適用性差的問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，通過阿拉伯樹膠與碳源的配合，得到適應(yīng)多種品種小麥的培養(yǎng)基，將其用于小麥的花藥培養(yǎng)，愈傷組織誘導(dǎo)率提高了4.8倍，四種小麥品種的愈傷誘導(dǎo)率均達(dá)到50％以上。

2、本申請(qǐng)的技術(shù)方案如下：

3、本申請(qǐng)第一方面，保護(hù)一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基在w14培養(yǎng)基中添加糖類、阿拉伯樹膠。

4、阿拉伯半乳糖蛋白(agp)是阿拉伯樹膠的主要成分之一。許多agp參與生長的功能都是利用yariv試劑來提示的,添加該試劑抑制了花粉管(roy,stéphane,et?al."effectsof?yariv?phenylglycoside?on?cell?wall?assembly?in?the?lily?pollen?tube."planta?204(1998):450-458.),體細(xì)胞胚和根組(willats,william?gt,and?j.paulknox."a?role?for?arabinogalactan-proteins?in?plant?cell?expansion:evidencefrom?studies?on?the?interaction?ofβ-glucosyl?yariv?reagent?with?seedlings?ofarabidopsis?thaliana."the?plant?journal?9.6(1996):919-925；ding,lei,and?jian-kang?zhu."a?role?for?arabinogalactan-proteins?in?root?epidermal?cellexpansion."planta?203(1997):289-294.)的生長。這種抑制作用應(yīng)當(dāng)與細(xì)胞的膨脹和增殖相關(guān)。在植物中,4-羥基-3甲氧基肉桂酸與多糖結(jié)合通過氧化作用產(chǎn)生一種將多糖聚合起來的橋，從而限制細(xì)胞壁的膨脹，賦予細(xì)胞壁的剛性。而4-羥基-3甲氧基肉桂酸與多糖的結(jié)合方式又與yariv試劑的結(jié)構(gòu)相似。而agps可能與多糖競爭結(jié)合4-羥基-3甲氧基肉桂酸，從而阻止橋狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生,結(jié)果降低了細(xì)胞壁的剛性，從而促進(jìn)了細(xì)胞的膨脹和增值。

5、麥芽糖經(jīng)水解后產(chǎn)生2分子葡萄糖，而蔗糖水解后產(chǎn)生一份子葡萄糖和一份子果糖，而葡萄糖分子量更小，可能更容易被植物細(xì)胞吸收形成多糖與agp結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞膨脹和增值。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，所述糖類為蔗糖或/和麥芽糖；所述糖類的加入量為：60-100g/l。

7、根據(jù)本申請(qǐng)的一些優(yōu)先實(shí)施方式，所述阿拉伯樹膠的加入量為：300-00mg/l。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的一些優(yōu)先實(shí)施方式，所述糖類與阿拉伯樹膠的質(zhì)量比為：180-220:1。

9、本申請(qǐng)第二方面，保護(hù)一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)方法，采用上述提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)方法，包括以下步驟：

11、(1)培養(yǎng)基的配置及滅菌；

12、(2)接種后培養(yǎng)：室溫下，培養(yǎng)40-55天。

13、根據(jù)本申請(qǐng)的一些優(yōu)先實(shí)施方式，步驟(1)滅菌的條件為高壓滅菌，100-200℃，5-60分鐘；

14、和/或，步驟(2)接種前對(duì)種子預(yù)處理；優(yōu)選地，所述的預(yù)處理的工藝為剝出幼穗，乙醇滅菌；

15、和/或，步驟(2)接種量為：1-4穗/15ml。

16、本申請(qǐng)第三方面，保護(hù)麥芽糖與阿拉伯樹膠在提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基上的應(yīng)用。

17、本申請(qǐng)第四方面，保護(hù)麥芽糖與阿拉伯樹膠在小麥育種上的應(yīng)用。

18、根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施方式，所述麥芽糖與阿拉伯樹膠的質(zhì)量比為：180-220:1。

19、本發(fā)明的有益效果

20、加入麥芽糖的培養(yǎng)基中，濟(jì)麥38在培養(yǎng)基3-1的愈傷組織誘導(dǎo)率最高，為54.5％，較對(duì)照提高了5.5倍，其次為培養(yǎng)基2-1中愈傷組織誘導(dǎo)率為12％，較對(duì)照提高1.2倍；濟(jì)麥4075在培養(yǎng)基3-1中愈傷組織誘導(dǎo)率最高，為13.5％，比對(duì)照提高了9倍(圖1)；濟(jì)麥22在培養(yǎng)基3-1的愈傷組織誘導(dǎo)率最高，為4.5％，其次為培養(yǎng)基4-1，愈傷組織誘導(dǎo)率為2.0％，在對(duì)照培養(yǎng)基未產(chǎn)生愈傷組織。

技術(shù)特征：

1.一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，其特征在于，所述培養(yǎng)基在w14培養(yǎng)基中添加糖類、阿拉伯樹膠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，其特征在于，所述糖類為蔗糖或/和麥芽糖；所述糖類的加入量為：60-100g/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，其特征在于，所述阿拉伯樹膠的加入量為：300-00mg/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，其特征在于，所述糖類與阿拉伯樹膠的質(zhì)量比為：180-220:1。

5.一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-4中任一所述的提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)方法，其特征在于，步驟(1)滅菌的條件為高壓滅菌，100-200℃，5-60分鐘；

8.麥芽糖與阿拉伯樹膠在提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基上的應(yīng)用。

9.麥芽糖與阿拉伯樹膠在小麥育種上的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述麥芽糖與阿拉伯樹膠的質(zhì)量比為：180-220:1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于小麥育種技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基及其在小麥育種上的應(yīng)用。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N提高小麥花藥培養(yǎng)力的培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基在W14培養(yǎng)基中添加糖類、阿拉伯樹膠；通過阿拉伯樹膠與碳源的配合，得到適應(yīng)多種品種小麥的培養(yǎng)基，將其用于小麥的花藥培養(yǎng)，愈傷組織誘導(dǎo)率提高了4.8倍，四種小麥品種的愈傷誘導(dǎo)率均達(dá)到50％以上。

技術(shù)研發(fā)人員：韓冉,劉曉雨,劉成,汪曉璐,劉愛峰,徐文競,王開,祁廣,隋新霞,程敦公,李豪圣,李法計(jì)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9