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盾叶薯蓣(DioscoreazingiberensisC.H.Wright)是我国特有的药用植物,主要用于生产薯蓣皂甙元(diosgenin,俗称皂素)。皂素是合成甾体激素类药物和治疗心血管疾病药物的重要原料,需求量大。由于其野生资源同渐枯竭,人工栽培的盾叶薯蓣是生产皂素的最主要原料。但是在盾叶薯蓣人工栽培过程中,存在皂素含量较低且不稳定、容易受到病虫害的侵害等问题,培育生长周期短、皂素含量高、抗病抗虫的优良品种对于盾叶薯蓣种植和皂素生产都非常重要。由于盾叶薯蓣存在性别不稳、开花不规律、结实率低和种子发芽率低等问题,其常规的杂交育种非常困难。转基因技术具有速度快、定向改变植物性状等优点,将在盾叶薯蓣遗传改良中发挥重要作用。
本研究对根癌农杆菌介导的盾叶薯蓣转基因技术进行了研究,得到了以下主要结果:(1)盾叶薯蓣叶片和愈伤组织对潮霉素和卡那霉素均比较敏感,敏感临界浓度分别为30mg/L和60mg/L。(2)盾叶薯蓣的叶片不适合作为转基因的外植体,但生长良好的绿色愈伤组织是很好的外植体。(3)将愈伤组织切成1.5-2 mm厚的薄片,在根癌农杆菌菌液中浸泡30min,然后转到含200μM AS、1mg/L BA和0.5mg/L NAA的培养基上共培养3d,再转到含5mg/L BA、0.2 mg/LNAA、50mg/L Kan和100 mg/L timentin的选择再生培养基上诱导不定芽,最后将抗性不定芽转到含2mg/L IBA和100mg/L timentin的培养基上进行生根。采用此方法,5个月内可以获得转基因盾叶薯蓣植株,且转基因效率为24.8%,转基因植株通过GUS染色、PCR鉴定和Southern杂交等方法得到确认。所建立的转基因方法不仅可以为盾叶薯蓣的分子育种提供了一个有效的技术平台,也可以为薯蓣属其它植物的转基因技术研究提供借鉴。