エゾマツの胚形成組織の増殖と品質に対する植物成長調節剤とスクロースの影響

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13194 (2023) この記事を引用

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胚形成組織 (ET) は、遺伝子改変と植物の再生にとって重要です。 ET の増殖能力と生命力は、不定胚形成による植物の繁殖にとって重要です。 この研究では、ET はアオトウヒ (Picea pungens Engelm.) の成熟接合子胚から誘導されました。 2 つの起源間では ET 誘導に有意な差があり、それぞれ 78.8 ± 12.5% および 62.50 ± 12.8% でした。 ET の増殖および不定胚 (SE) の成熟に対する 2,4-ジクロロフェノキシ酢酸 (2,4-D)、6-ベンジル アミノプリン (6-BA) および/またはスクロースの影響を 4 つの細胞株でさらに調査しました。 最も高い ET 増殖率は隔週で 1473.7 ± 556.0% に達しました。 組織増殖段階で適用された 2,4-D または 6-BA の濃度は細胞株間の SE 成熟に影響を与えましたが、スクロースはあまり影響を示しませんでした。 最高率である 408 ± 230 成熟 SE/g FW は、SE 成熟培養物で達成されました。 この研究は、ET増殖段階における培養条件、すなわち2,4-DおよびBAの特定の濃度がETの成長だけでなく、SE成熟のためのETの品質にも影響を与えることを実証した。 この研究は、成熟したSE、つまりアオトウヒの体細胞植物を効率的に生産するための一般的および遺伝子型特異的プロトコルの両方を開発する必要性と利点を明らかにしました。

ブルースプルース (Picea pungens Engelm.) の針葉は一年中銀青色で、造園用に高い観賞価値があります1。 現在、中国ではブルースプルースは種子の発芽によって再生されるのが一般的です2,3。 種苗の価格が高いため、導入される優良品種の数は限られています4。 子孫の針は色、形、構造、成長速度が異なる可能性があるため、苗の品質は制限されます。 不定胚発生の技術を使用すると、比較的短期間で一貫した遺伝的形質を持つ多数の不定植物を生産することができるため、アオトウヒのエリート遺伝子型の大規模増殖に強力です。

現在、多くの樹種は不定胚形成によって繁殖することができます。 針葉樹種における体細胞胚形成の最初の成功は、Hakman ら 6 がノルウェートウヒ (Picea abies) の未熟接合胚を使用して胚形成組織 (ET) を誘導し、その後成熟した体細胞胚 (SE) を取得した 1985 年に遡ります。 2000 年以降、針葉樹種の不定胚発生の最適化に関する論文がいくつか出版されています。それには、ラジアータ マツ 7、エゾマツ 8、エゾマツ 9、カラマツ雑種 10、朝鮮マツ 11、12、13、14、トドマツ 15、ノドマニア 16、アルバ 17、ブルースプルース 1 が含まれます。 。 ET の増殖と SE の成熟は、針葉樹の生殖質の大規模な増殖と長期保存にとって重要なステップです 15。 Nielsen et al.16 は、トドマツ nordmanniana の SE を介した伝播過程でほとんどの形質に強いクローン効果があると報告しました 16。 ET 増殖と SE 成熟の間の重大な細胞株依存性は、Abies alba17 でも報告されています。 このような種類の研究は、ブルースプルースではこれまで報告されていませんでした。

ブルースプルースの不定胚形成の開始に関する研究報告はほとんどありません。 Afele et al.18 は、ET 誘導のために外植片として成熟したブルースプルース胚を使用しました。 最高の ET 誘導率は 16% で、生成された不定胚 (SE) の数はわずか 9.7 SE/g FW でした。 Sun et al.4 は、ET 誘導システムをさらに最適化しました。 最大45.5％の導入率を達成した。 しかし、その後の段階では異常胚が多く発生し、SEの発芽能力が低下しました。 Hazubska-Przyby et al.19 は、23.75% という最高の誘導率で接合子胚から ET を誘導しましたが、成熟した SE は得られませんでした。 Tao ら 1 は、ET の誘導と増殖、SE の成熟、SE の発芽と転換の培養、体細胞植物の硬さを含む、アオトウヒの不細胞胚発生の完全な技術システムを初めて開発しました。 しかし、ブルースプルースの不定胚発生の技術システムは、ETの誘導と増殖の速度が低いこと、SEの成熟能力が低いことなどの問題を解決するために、さらなる最適化が必要です。 これらの要因はすべて、ブルースプルースの不細胞胚形成を介した大規模な繁殖プロセスを制限しました。 ET 増殖の本質は、前胚形成塊の細胞分裂です。 2,4-ジクロロフェノキシ酢酸（2,4-D）、6-ベンジルアミノプリン（6-BA）、スクロースなどの因子はETの増殖に大きな影響を示し20、ET増殖段階の培養条件も同様です。 しかし、その後のSEの成熟に対するそれらの影響に関する研究はほとんどありませんでした。 SE の成熟に影響を与えるさまざまな要因があります 21,22。 大量増殖のために培養系全体を最適化するには、ET増殖段階での培養条件がSE成熟に及ぼす影響を研究することが不可欠です。 この研究では、2 つの産地のブルースプルースの成熟接合子胚を ET を誘導するための外植片として使用し、誘導された ET を実験材料として使用して、ET に対する 2,4-D、6-BA および/またはスクロースの影響を調査しました。アオトウヒにおけるエリート体細胞植物の効率的な生産のために SE システムを最適化するために、SE 成熟における増殖速度と ET の品質を評価します。