Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tái sinh thực vật từ calli ở các giống Miscanthus Nhật Bản
Tóm tắt
Chúng tôi đã đánh giá các mức độ đa bội và phản ứng nuôi cấy mô của 16 giống Miscanthus Nhật Bản, được đăng ký và duy trì sinh dưỡng tại Ngân hàng Gen Tổ chức Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm Quốc gia Nhật Bản, nhằm sàng lọc các kiểu gen phù hợp cho việc chọn giống phân tử của các loài Miscanthus. Phân tích đa bội cho thấy hầu hết M. sinensis và M. sinensis var. condensatus (var. condensatus) là các giống nghi ngờ có mức độ đa bội là lưỡng bội, nhưng một giống được xác định là M. sinensis lại bất ngờ là một giống nghi ngờ có mức độ tứ bội. Ngoài ra, M. sacchariflorus và các giống lai của nó cũng là các giống nghi ngờ có mức độ tứ bội. Các mức độ axit deoxyribonucleic trong var. condensatus cao hơn đáng kể so với trong M. sinensis lưỡng bội. Trong số các giống, 10 giống, bao gồm M. sinensis và var. condensatus, có khả năng kích thích tạo callus phôi có thể tái sinh từ các chóp mô. Chúng tôi đã chọn ba trong số các giống M. sinensis này cho các thí nghiệm tiếp theo vì tốc độ tăng trưởng callus của chúng nhanh hơn so với các giống var. condensatus. Các thí nghiệm nuôi cấy mô với các giống đã chọn chỉ ra rằng tần suất hình thành callus và chồi xanh có sự tương quan mạnh mẽ với kiểu gen. Các di truyền tính rộng của tần suất hình thành callus phôi và chồi xanh trong các giống đã chọn lần lượt là 0.75 và 0.65, cho thấy rằng phản ứng của các văn hóa chủ yếu do các yếu tố di truyền kiểm soát. Do đó, chúng tôi đã chọn thêm một giống có hiệu quả cao nhất trong việc hình thành callus và chồi xanh, và chúng tôi quan sát thấy rằng ánh sáng trong quá trình nuôi cấy callus đã ức chế đáng kể sự phát triển của callus, nhưng lại thúc đẩy việc tái sinh thực vật từ callus trong giống đã chọn.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Adati S, Shiotani I (1962) The cytotaxonomy of the genus Miscanthus and its phylogenic status. Bull Fac Agric Mie Univ 25:1–24
Asad S, Arshad M, Mansoor S, Zafar Y (2009) Effect of various amino acids on shoot regeneration of sugarcane (Sacchrum officinarum L.) Afr J Biotechnol 8:1214–1218
Atienza SG, Ramirez MC, Martin A (2003a) Mapping QTLs controlling flowering date in Miscanthus sinensis Anderss. Cereal Res Commun 31:265–271
Atienza SG, Satovic Z, Petersen KK, Dolstra O, Martín A (2003b) Identification of QTLs associated with yield and its components in Miscanthus sinensis Anderss. Euphytica 132:353–361
Atienza SG, Satovic Z, Petersen KK, Dolstra O, Martín A (2003c) Identification of QTLs influencing combustion quality in Miscanthus sinensis Anderss. II. Chlorine and potassium content. Theor Appl Genet 107:857–863
Atienza SG, Satovic Z, Petersen KK, Dolstra O, Martín A (2003d) Influencing combustion quality in Miscanthus sinensis Anderss.: identification of QTLs for calcium, phosphorus and sulphur content. Plant Breed 122:141–145
Cho M-J, Jiang W, Lemaux PG (1998) Transformation of recalcitrant barley cultivars through improvement of regenerability and decreased albinism. Plant Sci 138:229–244
Clifton-Brown J, Chiang Y-C, Hodkinson TR (2008) Miscanthus: genetic resources and breeding potential to enhance bioenergy production. In: Vermerris W (ed) Genetic improvement of bioenergy crops. Springer, New York, pp 273–294
Cochran WG (1943) Analysis of variance for percentages based on unequal numbers. J Am Stat Assoc 38:287–301
Dalton SJ (2013) Biotechnology of Miscanthus. In: Jain SM, Dutta Gupta S (eds) Biotechnology of neglected and underutilized crops. Springer, Dordrecht, pp 243–294
Deuter M (2000) Breeding approaches to improvement of yield and quality in Miscanthus grown in Europe. In: Lewandowski I, Clifton-Brown JC (eds) European Miscanthus improvement—final report september 2000. Institute of Crop Production and Grassland Research, University of Hohenheim, Stuttgart, pp 28–52
Engler D, Jakob K (2013) Genetic engineering of Miscanthus. In: Paterson AH (ed) Genomics of the Saccharinae, vol 11. Plant genetics and genomics: crops and models. Springer, New York, pp 255–301
Feltus FA, Vandenbrink JP (2012) Bioenergy grass feedstock: current options and prospects for trait improvement using emerging genetic, genomic, and systems biology toolkits. Biotechnol Biofuels 5:80
Głowacka K, Jeżowski S, Kaczmarek Z (2010) The effects of genotype, inflorescence developmental stage and induction medium on callus induction and plant regeneration in two Miscanthus species. Plant Cell Tissue Organ Cult 102:79–86
Hanson WD (1963) Heritability. In: Hanson WD, Robinson HF (eds) Statistical genetics and plant breeding. National Academy of Science-National Research Council, Washington, DC, pp 125–140
Hodkinson TR, Chase MW, Renvoize SA (2002) Characterization of a genetic resource collection for Miscanthus (Saccharinae, Andropogoneae, Poaceae) using AFLP and ISSR PCR. Ann Bot 89:627–636
Holme IB, Krogstrup P, Hansen J (1997) Embryogenic callus formation, growth and regeneration in callus and suspension cultures of Miscanthus × ogiformis Honda Giganteus’ as affected by proline. Plant Cell Tissue Organ Cult 50:203–210
Hwang O-J, Cho M-A, Han Y-J, Kim Y-M, Lim S-H, Kim D-S, Hwang I, Kim J-I (2014a) Agrobacterium-mediated genetic transformation of Miscanthus sinensis. Plant Cell Tissue Organ Cult 117:51–63
Hwang O-J, Lim S-H, Han Y-J, Shin A-Y, Kim D-S, Kim J-I (2014b) Phenotypic characterization of transgenic Miscanthus sinensis plants overexpressing Arabidopsis phytochrome B. Int J Photoenergy 2014:501016
Kanda Y (2013) Investigation of the freely available easy-to-use software ‘EZR’ for medical statistics. Bone Marrow Transplant 48:452–458
Lewandowski I, Clifton-Brown JC, Scurlock JMO, Huisman W (2000) Miscanthus: European experience with a novel energy crop. Biomass Bioenerg 19:209–227
Liu C, Moon K, Honda H, Kobayashi T (2001) Enhanced regeneration of rice (Oryza sativa L.) embryogenic callus by light irradiation in growth phase. J Biosci Bioeng 91:319–321
Moon Y-H, Cha Y-L, Choi Y-H, Yoon Y-M, Koo B-C, Ahn J-W, An G-H, Kim J-K, Park K-G (2013) Diversity in ploidy levels and nuclear DNA amounts in Korean Miscanthus species. Euphytica 193:317–326
Murashige T, Skoog F (1962) A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant 15:473–497
Nadir M, Tanaka A, Kuwabara S, Matuura H, Yamada T, Stewart JR, Nishiwaki A (2014) Comparison of relative DNA content estimated using DAPI and PI-FCM in Miscanthus sinensis, Miscanthus sacchariflorus, and their hybrids. J Warm Reg Soc Anim Sci Jpn 57:53–57
Nieves N, Sagarra F, González R, Lezcano Y, Cid M, Blanco MA, Castillo R (2008) Effect of exogenous arginine on sugarcane (Saccharum sp.) somatic embryogenesis, free polyamines and the contents of the soluble proteins and proline. Plant Cell Tissue Organ Cult 95:313–320
Nishiwaki A, Mizuguti A, Kuwabara S, Toma Y, Ishigaki G, Miyashita T, Yamada T, Matuura H, Yamaguchi S, Rayburn AL, Akashi R, Stewart JR (2011) Discovery of natural Miscanthus (Poaceae) triploid plants in sympatric populations of Miscanthus sacchariflorus and Miscanthus sinensis in southern Japan. Am J Bot 98:154–159
Öztürk L, Demir Y (2002) In vivo and in vitro protective role of proline. Plant Growth Regul 38:259–264
Pyter R, Voigt T, Heaton E, Dohleman F, Long S (2007) Giant miscanthus: biomass crop for Illinois. In: Janic J, Whipkey A (eds) The 6th National New Crops Symposium, San Diego, California, Octorber 14–18 2007. Issues in New Crops and New Uses. ASHS Press, Alexandria, pp 39–42
Rayburn AL, Crawford J, Rayburn CM, Juvik JA (2009) Genome size of three Miscanthus species. Plant Mol Biol Rep 27:184–188
Rikiishi K, Matsuura T, Maekawa M, Takeda K (2008) Light control of shoot regeneration in callus cultures derived from barley (Hordeum vulgare L.) immature embryos. Breed Sci 58:129–135.
Sacks E, Juvik JA, Lin Q, Stewart JR, Yamada T (2013) The gene pool of Miscanthus species and its improvement. In: Paterson AH (ed) Genomics of the Saccharinae, vol 11. Plant genetics and genomics: crops and models. Springer, New York, pp 73–101
Slavov G, Allison G, Bosch M (2013) Advances in the genetic dissection of plant cell walls: tools and resources available in Miscanthus. Front Plant Sci 4:217
Snedecor GW, Cochran WG (1980) Statistical methods. 7 edn. Iowa State University Press, Ames
Takahashi W, Takamizo T (2012) Molecular breeding of grasses by transgenic approaches for biofuel production. In: Çiftçi YO (ed) Transgenic plants—advances and limitations. In Tech, Rijeka, pp 91–116
Takahashi W, Takamizo T (2013) Plant regeneration from embryogenic calli of the wild sugarcane (Saccharum spontaneum L.) clone ‘Glagah Kloet’. Bull NARO Inst Livest Grassl Sci 13:23–32
Takahashi W, Komatsu T, Fujimori M, Takamizo T (2004) Screening of regenerable genotypes of Italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) Plant Prod Sci 7:55–61
Takahashi W, Takamizo T, Kobayashi M, Ebina M (2010) Plant regeneration from calli in giant reed (Arundo donax L.). Grassl Sci 56:224–229
Wang X, Yamada T, Kong F-J, Abe Y, Hoshino Y, Sato H, Takamizo T, Kanazawa A, Yamada T (2011) Establishment of an efficient in vitro culture and particle bombardment-mediated transformation systems in Miscanthus sinensis Anderss., a potential bioenergy crop. GCB Bioenergy 3:322–332
Yi Z, Zhou P, Chu C, Li X, Tian W, Wang L, Cao S, Tang Z (2004) Establishment of genetic transformation system for Miscanthus sacchariflorus and obtaining of its transgenic plants. High Technol Lett 10:27–31