8月15日,由中國(guó)科學(xué)院武漢植物園“百人計(jì)劃”入選者傅金民研究員、郭慧娟碩士和婁燕宏助理研究員共同發(fā)明的“一種提高多年生黑麥草愈傷組織再生率的方法”(ZL 201310284048.5)獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。
多年生黑麥草(Lolium perenne L.)是我國(guó)一種重要的冷季型牧草和草坪草。多年生黑麥草草質(zhì)優(yōu)良,葉量豐富,莖葉柔嫩,適口性好,是馬、牛、羊、兔草食家畜的優(yōu)良牧草,也是養(yǎng)魚(yú)的好飼料,產(chǎn)量高,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,是一草多用的優(yōu)良牧草。同時(shí),多年生黑麥草為冷季型草種,生長(zhǎng)迅速,成坪速度快,株型外觀美麗,常作為庭院和風(fēng)景區(qū)綠化的先鋒草種與草地早熟禾等品種混播,也可與狗牙根等暖季型草坪混播,也可作為補(bǔ)栽材料,從而使草坪冬季保持綠色。
黑麥草對(duì)干旱、高熱(高于35℃)和嚴(yán)寒(低于-15℃)的耐受能力較弱,對(duì)土壤鹽堿性耐受能力中等,因而限制了其進(jìn)一步的廣泛栽培和利用;對(duì)其品種的改良一直是育種學(xué)家關(guān)注的重要問(wèn)題。傳統(tǒng)的品種改良一直依靠常規(guī)育種方法,即通過(guò)有性雜交的基因重組來(lái)傳遞遺傳信息,雖然許多性狀,如外觀質(zhì)量、持久性、抗逆性和產(chǎn)量等均已得到很大程度的改良,但周期很長(zhǎng),育種親本資源獲取有限,限制了進(jìn)一步的發(fā)展。黑麥草作為異花風(fēng)媒傳粉植物,高度自交不親和,優(yōu)良的基因難以純合穩(wěn)定,勢(shì)必造成其遺傳改良困難且復(fù)雜。
近年來(lái),隨著植物基因工程的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)基因技術(shù)在草品種改良中受到越來(lái)越廣泛的重視。組織培養(yǎng)和遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展為草品種的遺傳改良開(kāi)辟了更加廣闊的天地。通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法,將調(diào)控優(yōu)良性狀的基因直接導(dǎo)入到植物體內(nèi),省時(shí)省力。建立高效的遺傳轉(zhuǎn)化體系是開(kāi)展植物基因工程改良的重要前提。目前,所用的轉(zhuǎn)化方法主要有基因槍法、原生質(zhì)體直接吸入法、碳化硅纖維法以及農(nóng)桿菌介導(dǎo)法。
農(nóng)桿菌介導(dǎo)法具有轉(zhuǎn)化效率高、可轉(zhuǎn)移較大的DNA片段、轉(zhuǎn)基因植株中外源基因拷貝數(shù)較低、遺傳較穩(wěn)定及整合機(jī)理清楚等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。一個(gè)高頻再生體系的建立是轉(zhuǎn)基因的前提條件,一方面提供充足的受體材料,另一方面保證抗性愈傷組織的分化能夠順利進(jìn)行。其實(shí),愈傷組織的分化能力和選擇品種的基因型有很大的關(guān)系,愈傷誘導(dǎo)率高的品種分化率不一定高,而且隨著繼代次數(shù)的增加,部分愈傷組織會(huì)喪失分化能力。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)化黑麥草已有相關(guān)報(bào)道,但存在轉(zhuǎn)化頻率較低、重復(fù)性差等缺點(diǎn)。
因此,傅金民研究員等建立并公開(kāi)了一種提高多年生黑麥草愈傷組織再生率的方法,不僅優(yōu)化了遺傳轉(zhuǎn)化程序,大大縮短轉(zhuǎn)化周期且保證具有較高的轉(zhuǎn)化率,而且為后續(xù)的遺傳轉(zhuǎn)化提供了良好的受體材料。
