抗松材线虫病马尾松胚性愈伤组织超低温保存技术研究文献综述

 2022-08-03 02:08

文献综述

1.松材线虫病的研究概况

松材线虫病是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的一种毁灭性松树病害。具有传播途径多、发病部位隐蔽、发病速度快、潜伏时间长、治理难度大等特点。远距离传播主要依靠带有松材线虫病的松木木材及其制品中传播,近距离传播主要依靠媒介昆虫松褐天牛等传播。

松材线虫病由于其对发生区的松林生态系统的巨大破坏性和对经济损失的严重性,已成为各国高度重视的植物检疫对象[1]。目前,松材线虫病仅发生在北美洲的美国、加拿大和墨西哥,东亚的中国、日本、韩国和朝鲜以及欧洲的葡萄牙等8个国家。中国自1982年在南京发现松材线虫病以来,该病害就迅速向周围蔓延扩散,对我国生态及经济造成了巨大损失。该病的防治措施也随着研究的深入而不断改进,由一开始的皆伐政策到现在的清理病死树、喷洒农药防治媒介昆虫、积极探索生物防治、加强植物检疫和抗性育种相结合[2]。国内外对于松材线虫病的防治工作已取得显著成效,但抗病育种是从根本上解决松材线虫病的重要途径之一。因此选育并推广抗松材线虫病的马尾松品种迫在眉睫。研究表明,马尾松不同种源间和不同单株对松材线虫病的抗性差异显著,并且抗性稳定可靠。因此,培养和利用具有抗性的马尾松是防治松材线虫病的有效途径之一。

  1. 马尾松体胚发生的研究概况

植物体细胞胚胎发生是指离体条件下植物的体细胞通过与合子胚发生相类似的途径发育成新个体的过程。植物体胚发生技术繁殖系数大,再生率高,不受自然环境影响,生产周期短,该技术在苗木的快速繁殖、优良种质资源的保存及人工种子开发等方面具有重要意义。对于生长周期较长的抗松材线虫病马尾松来说,通过体胚发生的方法可以形成产量高、稳定性强、性状均匀的再生植株,该技术是最有希望进行大规模繁殖抗性马尾松优良无性系的技术。

马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是我国最主要的用材树种之一,也是我国南方主要造林绿化树种。马尾松的体细胞胚胎发生和植株再生体系的研究首次发表于1995年,由黄健秋等人[3]以马尾松三个品种的成熟合子胚为起始外植体,建立了马尾松的体细胞胚胎发生及植株再生体系,但植株转化率仅有7.4%。2003年,张宇[4]以马尾松成熟合子胚育出的无菌小苗为外植体,建立针叶基潜伏芽的诱导增殖和试管无性系,潜伏芽发芽率在90%以上,并首次完成了马尾松的植株再生。2010年,靳小翠等人[5]通过对马尾松幼胚的采集、接种,诱导产生胚性愈伤组织,但是在马尾松体细胞胚胎发生的研究中,胚性愈伤组织的诱导率较低一直是一个重要的制约因素,他们通过研究发现不同激素配比的培养基、光照条件、球果采集时间都对胚性愈伤组织的诱导有显著影响。2011年,杨模华等人[6]首次建立了马尾松幼胚体细胞胚胎发生技术,获得了可稳定增殖的马尾松胚性愈伤组织,并成功转化得到结构完整的小植株。2014年,史昆等人[7]以马尾松未成熟胚诱导的胚性愈伤组织为材料,首次建立马尾松胚性愈伤组织悬浮增殖培养体系,并在研究中发现,马尾松胚性细胞悬浮培养的效果受不同初始接种量和继代转接细胞密度的影响。

3.超低温保存技术的研究概况

胚性愈伤组织在长期的增殖过程中由于细胞不断分裂导致细胞学变化不断积累,最终导致其遗传不稳定,细胞胚性下降。而使用超低温保存的方法则可以有效的解决这一问题。

超低温保存是指在-80℃或更低的温度下保存种质资源的一种方法,保存介质通常是液氮。在液氮低温下,所有的细胞分裂和代谢活动停止,因而植物材料在超低温保存过程中不会产生遗传性状的改变。用液氮保存材料可有效控制生理代谢、生活力下降和基因特异性丧失等问题,病原微生物的活动也受到抑制,该保存方法是稳定可靠的长期保存植物种质资源的途径。超低温保存的基本过程如下:选择适宜的冷冻材料进行预处理,在冰浴条件下加入冷冻保护剂,之后进行降温冷冻。保存后的化冻一般采取在37—40℃温水浴中快速化冻。化冻后,可以进行再培养。前人已研究出多种超低温保存的方法,包括二部冷冻法、玻璃化法、干冻法、包埋脱水法、滴冻法等[8,9,10,12]。超低温保存技术在不断更新,在超低温保存过程中最重要的就是保持材料的生理状态,因此遵循正确的保存技术和选择合适的冷冻技术很重要。影响超低温保存效果的因素有很多,包括材料特性、预培养、冷冻保护剂、降温冷冻方法以及解冻方法和解冻后处理等[8,9,11]

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