植物科学前沿:木兰科植物高效多倍体诱导体系的建立

中国西南野生动物种质资源库种子生物学组与中国科学院昆明植物研究所李惟七研究组合作，建立了基于木兰科体细胞胚胎发生再生体系的高效多倍体诱导体系。纯合四倍体的诱导率达到100%。本研究首次探索了获得多倍体胚性细胞系的技术途径，建立了几个厚朴四倍体胚性细胞系，并通过体细胞胚胎发生产生了大量纯合的四倍体植株。多倍体胚性细胞系的建立突破了植物多倍体诱导的瓶颈，扩大了基因组加倍的表型变化，为多倍体育种创造了新的机遇。由于木兰科植物体细胞胚再生体系的普遍性，上述技术有望在木兰科植物多倍体诱导和新品种培育中得到广泛应用。

技术要点包括：(1)体细胞胚胎发生的统一。使用100-200 m直径的细胞团(约20个细胞)，在分化培养基上在3周内完成体细胞胚分化过程。(2)在受控条件下，在抗有丝分裂剂的作用下，只有1-2个胚胎细胞团(100-200 m)的边缘细胞存活并再生为克隆。通过两步恢复培养，存活的细胞再生为独立的克隆，包括体细胞胚和球形细胞团。通过流式细胞术，我们可以获得产生非常高比例多倍体胚胎的独立克隆。细胞系可以通过仅在这些克隆中增殖球形细胞簇来形成。用流式细胞仪筛选并确认多倍体细胞系。(3)以多倍体细胞系为材料，通过体细胞胚胎发生产生多倍体植株，用于表型分析和育种项目。

相关研究成果发表在《植物科学前沿》杂志上，题目是《建立木兰属四倍体胚胎细胞系以促进四倍体组培苗生产和现象学》。本研究得到了中国科学院战略生物资源项目、云南省重点研发项目和云南省特别重大基础研究项目的资助。

图一。厚朴多倍体细胞系诱导和建立的技术途径。

图二。厚朴体细胞胚胎发生途径的再生过程