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怀牛膝为多年生草本植物,是“四大怀药之一”。但是病害、干旱、低温等逆境不利于怀牛膝的生长发育,不仅影响了怀牛膝的质量,且造成大面积减产。因此,急需研究怀牛膝应对逆境胁迫的调控机制,提高抗性。本文以风筝棵和核桃纹怀牛膝为材料,研究了NaCl、链霉素、低温、干旱对怀牛膝幼苗生长的影响,发现各处理下怀牛膝发芽率均降低,根的生长受到不同程度的抑制,其中受NaC1影响最严重,且影响程度随胁迫程度的加深而增大,但是干旱和低温胁迫的影响不大,链霉素对种子的萌发也有一定抑制作用,从种子的发芽率来看,风筝棵对逆境胁迫的耐受性比核桃纹强。进一步研究发现,NaCl、链霉素处理的怀牛膝品种的可溶性糖含量均增加,而在NaCl胁迫下怀牛膝的可溶性蛋白含量下降,POD、CAT活性降低,K、Fe、Ca元素的含量也降低。但是,低浓度链霉素使两个怀牛膝品种的可溶性蛋白、微量元素含量增加,POD和CAT酶活性增强,但在高浓度时各种指标却降低。
从无菌苗培养方法、植物激素对牛膝愈伤组织诱导及分化的影响等方面进行研究,优化了怀牛膝植株的再生体系:用0.1%升汞灭菌3min,MS固体培养基培养,种子发芽率达100%,诱导茎段愈伤组织的最佳激素组合为0.5mg/L6-BA和1.0mg/L2.4-D,愈伤组织诱导率为100%,诱导怀牛膝茎段分化产生芽的最佳激素组合为1.0mg/L6-BA+0.5mg/LNAA,芽再生率达到85.76%,生根培养基为MS+1mg/LIBA,生根率达100%。另外,利用根癌农杆菌GV3101介导怀牛膝茎段的转化,研究了感染时间、共培养时间、头孢霉素、潮霉素等因素对农杆菌转化牛膝茎段形成丛生芽的影响,建立了怀牛膝的转化体系:茎段预培养2d,根癌农杆菌菌液OD=0.8,感染3min,共培养3d,恢复培养5d,筛选培养基含头孢噻肟钠200mg/L,潮霉素3mg/L,通过潮霉素抗性筛选和PCR检测,本实验共获得2株阳性转基因植株。因此,通过本研究优化了怀牛膝的再生体系及农杆菌介导的遗传转化体系,为培育怀牛膝抗性新品种奠定基础。