利用体外培养中愈伤诱导率和再生能力

对陆地棉的田间叶片再生能力进行验证

        植物损伤后的组织修复和器官重建，以及在体外培养合适浓度激素条件下通过体细胞胚发生或不定芽再生方式形成完整植株的能力统称为植株的再生能力。但目前对植株这些再生能力的相关性关系尚未进行过系统研究。本研究调查了21份陆地棉材料在田间第1次收获后的叶片再生水平，并对21份材料的愈伤诱导率及其体外培养条件下产生不定芽和不定根的再生能力进行了分析。同时调查了21份陆地棉材料的主要农艺性状，包括株高、叶面积、叶片鲜物质质量和干物质质量、花铃数及脯氨酸、类胡萝卜素含量等。

        一些棉花材料在田间收获后随着温度的下降，伴随着老叶的脱落会长出新叶（图3）。我们将陆地棉植株田间收获后的叶片再生能力分为4个等级：0（没有新叶长出）、1（有1片新叶长出）、2（有2片新叶长出）和3（有3片及更多的新叶长出）。对21份陆地棉材料中的田间叶片再生能力进行了调查和分析，结果表明，4份材料（中棉所24、B557、鲁棉378和冀棉863）的再生能力较强，3份材料（辽阳多毛棉、北锗公社棉和枣阳不落蕾）的叶片再生能力较弱，其他材料的再生能力中等（图4）。

        对21份陆地棉材料的3种外植体（下胚轴、子叶和茎尖）进行了愈伤诱导，分析了其愈伤组织诱导率以及不定芽和不定根的再生能力（图5），并进行了聚类分析（图6）。聚类图第1个分支包括鲁棉319、ZS065、鲁棉378和2019Y-3，均有较高的下胚轴和子叶愈伤诱导率。第2个分支包括6份陆地棉材料（鄂沙218、苏机棉211、Ari971、ZS061、B557和博乐34），在3种外植体中均有较高的愈伤诱导率，但水平存在一些差异。第3个分支包括4个材料（军棉1号、枣阳不落蕾、中棉所24和DES926），其下胚轴和子叶的愈伤诱导率显著低于茎尖。第4个分支为冀棉863，其3种外植体均具有中等的愈伤组织诱导率。最后1个分支包括6个材料，它们的茎尖愈伤诱导率高于下胚轴和子叶。从这些结果中，可以得知同一份材料的不同外植体具有不同的愈伤诱导率，可以利用分支2和分支5中的这些材料进行进一步的胚性愈伤诱导。

        在诱导愈伤的同时，一些材料有不定芽和不定根的发生。统计分析结果表明，在下胚轴诱导愈伤时，12份材料（鲁棉378、枣阳不落蕾、DES926、ZS061、中棉所24、鲁棉319、2019Y-3、ZS065、Ari 971、鄂沙218、司6524和N98-283）在下胚轴中观察到有不定芽的再生，但只有ZS061形成了不定根。在子叶诱导愈伤时，有11份材料（ZS061、中棉所24、鲁棉319、2019Y-3、ZS065、Ari 971、鄂沙218、司6524、N98-283、博乐34和辽阳多毛棉）有不定根再生，只有鄂沙218有芽再生。在茎尖诱导愈伤时，3份材料（B557、司6524和N98-283）有根再生，11份材料（B557、FH682、DPL15、北锗公社棉、军棉1号、Ari971、鄂沙218、司6524、N98-283、博乐34和辽阳多毛棉）有不定芽再生。苏机棉211和冀棉863在3种组织中均未形成不定芽或不定根。以上结果说明，下胚轴和茎尖组织在愈伤组织诱导期倾向于产生不定芽，而子叶倾向于产生不定根，不同材料的再生能力不同。进一步分析发现，愈伤组织诱导率与不定芽和不定根的再生能力之间存在显著相关性。

        进一步利用愈伤组织的诱导率以及不定芽和不定根的再生能力对田间棉花收获后的叶片再生水平进行了验证。结果显示，田间收获后叶片的再生能力与愈伤诱导时不定芽的产生显著正相关。例如，具有高愈伤诱导率和不定芽及不定根产生的中棉所24在田间收获后的叶片再生能力也较强，而北锗公社棉的愈伤诱导率、不定芽和不定根产生以及田间收获后的叶片再生能力均较差。

        本研究通过对陆地棉材料的愈伤诱导率、不定芽和根的再生能力以及田间叶片再生能力的相关分析，旨在通过田间收获后叶片的再生能力分析为不同陆地棉材料再生能力的快速鉴定提供理论参考。

Title: Validating field regeneration capacity for selected accessions of Gossypium hirsutum using callus induction and regeneration capacity

Authors: 

TAJO Sani Muhammad, PAN Zhaoe, HE Shoupu, JIA Yinhua, MAHMOOD Tahir, NAZIR Mian Fasil, HU Daowu, WANG Liru, SADAU Salisu Bello, IBRAHIM Sani, AUTA Umar, GENG Xiaoli and DU Xiongming

Journal of Cotton Research. 2023;6:9

https://jcottonres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42397-023-00146-x