中国南瓜突变体库构建及表型变异的初步分析

为促进中国南瓜功能基因组学的研究,以中国南瓜高代自交系N87的种子为试验材料,构建中国南瓜突变体库。将材料在不同浓度的甲基磺酸乙酯(EMS)溶液中处理不同时间,并对诱变后代的表型变异特征进行分析。结果表明,以诱变后南瓜种子的发芽率、成苗率及幼苗生长状况为指标,筛选出1.6% EMS处理12 h为中国南瓜种子最佳诱变条件。使用最佳诱变条件处理10 000粒中国南瓜种子,构建了由725个M₂家系组成的中国南瓜突变体库,该突变体库在叶片、株型、生殖器官、果实等性状上均存在丰富的变异,总变异频率达11.2%。通过构建和分析F₂分离群体,明确白花突变和短蔓突变为单基因隐性突变。本研究成功构建了中国南瓜突变体库,不仅丰富了中国南瓜种质资源,还为中国南瓜功能基因组学研究和新品种选育奠定了基础。     

12C6+重离子束辐照玉米后代的生物学效应

为给玉米种质创新及品种改良创制优异的资源材料,采用不同剂量0(对照)、30、60、90、120 Gy 的¹²C⁶⁺重离子束辐照自育骨干玉米自交系LY8405干种子,并对各剂量辐照后代植株的生物学效应进行详细的对比分析。结果表明,随着辐照剂量的增加,自交系LY8405 M₁种子发芽率、株高、穗位高和花粉活力均低于对照组,相同剂量辐照的M₂生理损伤检测指标较M₁有较大程度的恢复,但仍显著低于对照组,而90和120 Gy剂量辐照后的M₁、M₂种子发芽率、株高和穗位高均与对照组表现出极显著差异;辐照剂量为30 Gy时,在M₂、M₃植株变异表型筛选中,创制出了多种农艺性状表型变异突变体,说明30 Gy是对自交系LY8405的生物学效应最为明显的辐照剂量,60 Gy影响效应次之,同时60 Gy是辐照半致死阈值;M₂和M₃突变类型包括植株矮化、穗位高度降低,叶片皱缩、叶色黄化、白化、花叶,穗型变大、变长,穗轴颜色由白变红,籽粒颜色由黄变为酒红色,粒型由马齿型变为硬粒型。生物学效应表明,30~40 Gy辐照剂量是0~120 Gy范围内重离子辐照选育玉米自交系LY8405的适宜剂量。本研究结果为不同玉米自交系创制新的种质资源提供了方法,更为玉米选育新品种提供了稳定的遗传材料。     

晋麦47 EMS突变体库的构建及高代突变材料品质性状的初步分析

为加快小麦抗旱种质资源创制,推进抗旱品种的遗传改良工作,采用0.6%甲基磺酸乙酯(EMS)溶液处理晋麦47的种子,构建了包含12 272个单株的M₂突变体库,对各突变性状和突变率进行调查与分析。此外,对前期研究筛选出的50份M₇和M₈突变材料籽粒的硬度指数、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、吸水率、稳定时间、最大拉伸阻力和拉伸面积共8个品质性状进行了分析。结果表明,M₂突变体库表型变异丰富,包括茎秆性状、育性、穗型、抗病性、叶性状、生育期和芒性状等32种突变类型,总突变率为30.24%;其中,育性、株高和穗型的突变率较高。50份突变材料的籽粒不仅产生了粒形、粒长、饱满度和粒色方面的形态突变,其品质性状也发生了不同程度的变异,其中稳定时间、拉伸面积、最大拉伸阻力、沉降值的变异系数最高,硬度指数、蛋白质含量和湿面筋含量的变异系数中等,吸水率的变异系数最小;除吸水率外,其余性状均有一定比例的材料产生了正向变异。初步筛选出4份品质性状优良的突变材料,除硬度指数和吸水率外其余6个品质性状表现均优于野生型。本研究结果为小麦功能基因的发掘提供了宝贵的遗传材料,并为抗旱新品种的选育提供了新的研究思路。     

甘蓝型油菜EMS诱变二代农艺与籽粒品质性状的变异与TILLING库的构建

利用甲基磺酸乙酯（EMS）溶液处理甘蓝型油菜双低品种浙双72种子,经田间M1代观察和M2代筛选及部分M3代验证,筛选到叶色、叶形、株高、茎色、花色、花瓣（数目与颜色）、雄性不育及开花期等性状发生明显变异的M2突变株。经统计,突变株占M2群体植株总数的8.46％。对M3种子的主要脂肪酸组分之间以及脂肪酸组分与种子含油量进行了相关与回归分析,同时详尽描述各种脂肪酸组分和含油量的变异幅度与变异分布,构建了包括主要农艺性状、雄性不育及籽粒品质性状变异的突变体库,提取了2558份包含突变性状的M2植株叶片的DNA。该诱变二代DNA库及其相应的突变体种质资源为进一步深入研究控制油菜农艺性状、育性与籽粒品质性状的主效基因的等位多态性打下基础,并可为油菜品种的遗传改良提供许多特异的育种材料。     

化学诱变剂EMS对胡麻种子的诱变效应

EMS诱变是创造突变体,创新种质和品种改良的有效手段。为探讨化学诱变剂EMS对胡麻种子的诱变效应,设置5个EMS浓度和4个处理时间对5个胡麻品种进行诱变处理。结果表明,EMS诱变处理对不同胡麻品种农艺性状的影响差异比较大,变异比较丰富。在不同胡麻品种间,EMS诱变对种子出苗期、成苗数的影响存在差异, 在不同籽粒颜色的品种间差异更显著。胡麻植株表型变异出现了黄化苗、畸形花、花瓣不展开、花瓣颜色变异株、分茎和分枝多,茎扁平、簇头、早熟、不育等类型,这些变异丰富了胡麻突变体库;通过EMS诱变产生的突变体,可为胡麻品种改良和种质创新提供优异资源。     

番茄矮化突变体dl的鉴定及遗传分析

突变体是研究植物基因功能和培育作物新品种的重要材料。前期从番茄转基因材料中发现非转基因功能的且稳定遗传的一个矮化突变体dl(dwarf line)。为明确该突变体的表型特征及遗传规律,本研究比较了突变体dl与原野生型LA4024在不同发育阶段的表型差异。结果发现:同野生型相比,突变体dl植株节间变短、明显矮化、分枝变多、根系不发达,叶片、花、果实及种子等组织器官明显变小。外源喷施赤霉素能使矮化突变体株高恢复到野生型水平,而外源喷施生长素不能恢复突变体植株的矮化表型,表明该突变体为赤霉素缺陷型突变体。对突变体dl与LA4024构建的F1、F2及BC1群体的遗传分析表明,dl的突变性状由隐性单基因控制。本研究为该矮化突变基因的定位克隆及功能分析提供了依据。     

一个大麦突变体库的构建及其叶宽突变体的细胞学初步分析

为构建具有自主知识产权的大麦突变体库,从而为大麦种质创新和解析作物主要农艺性状形成机理提供材料,本研究通过⁶⁰Co-γ和甲基磺酸乙酯(EMS)复合诱变处理,构建了自育大麦品种鄂大麦934的突变体库,包含982株与对照存在明显差异且性状无分离、可遗传的变异株,涉及叶片、茎秆、穗子、籽粒、分蘖、株型、抽穗期、结实率等多个农艺性状。通过扫描电镜对叶宽突变体的叶片细胞进行显微观察,发现突变体在细胞水平上变化各异。本研究构建的突变体库为开展大麦功能基因组学研究奠定了基础。     

大豆“南农94-16”突变体库的构建及部分性状分析

本研究对"南农94-16"大豆种子用NaN3-60Coγ射线复合诱变以及EMS诱变来构建大豆突变体库。两种方式诱变大豆分别获得54份和66份叶、茎、花、种子、子叶等性状变异的突变体。用644对SSR标记分别对其中的14株耐涝突变体和1株叶色浅绿突变体进行了鉴定。结果表明,14株耐涝突变体,有2株与对照有超过100个标记的差异,其余植株分别有1到7个标记的差异;叶色浅绿突变体与对照有39个标记的差异,遗传分析表明该性状由细胞核单基因隐性遗传控制。这些突变体可以作为新的种质资源,构建的突变体库也有助于大豆功能基因组研究的开展。     

花生籽仁中蔗糖含量近红外预测群体模型的建立及在突变体筛选中的应用

籽仁蔗糖含量是影响花生食味品质的重要因素。为了建立花生籽仁中蔗糖含量的高效检测技术,本研究采集了149份花生籽仁的近红外光谱,结合化学法测定籽仁蔗糖含量,采用偏最小二乘法 (PLS) 构建花生籽仁蔗糖含量近红外预测群体模型。结果显示,预测模型的决定系数(R²)为0.898,校正标准偏差(SEC)为0.253,20份外部验证材料的预测值和化学值的R²为0.873,预测模型具有较高的可信度,运用该模型筛选徐花17号诱变群体,从1 965份M₂单株籽仁中获得4份的突变体。本研究为优质食味花生种质资源的筛选和品种选育奠定了基础。     

快中子、60Coγ射线照射冬小麦植株和干种子的诱变效应

快中子照射冬小麦（6794）种子,较之⁶⁰Co 照射,在 M₁代的株高、存活率和主穗粒数方面损伤较重,在 M₂代突变率较高;⁶⁰Co 照射,在 M₁代千粒重损伤较重.快中子照射冬小麦植株减数分裂期,较之其它各期,在 M₀代最敏感,M₁代突变率较高;若是用⁶⁰Co 照射,在776拉特时突变率可高达33.3%。     

EMS诱变水稻创制抗咪唑啉酮除草剂种质

为了创制水稻非转基因抗除草剂种质,丰富我国水稻轻简化栽培杂草防治所需的配套种质资源,本研究以0.5%(w/v)甲磺酸乙酯(EMS)水溶液诱变水稻种子14 h,然后以咪唑啉酮类除草剂筛选3~4叶期的M₂水稻幼苗。结果发现,M₂幼苗茎叶喷雾160 mg·L^-1甲咪唑烟酸15 d后,非抗性苗黄化、生长被抑制甚至枯死,抗性苗叶色正常、株高增长明显。M₃抗性水稻对甲咪唑烟酸的抗性能稳定遗传且其抗性水平不低于1 200 mg·L^-1甲咪唑烟酸,其抗性水平是野生型对照的100倍以上。分别克隆M₃抗除草剂突变体和野生型的乙酰乳酸合成酶基因(ALS),序列比对分析发现M₃抗性水稻的ALS基因开放阅读框在第1 879、1 880 nt由AG碱基突变为CT碱基,导致编码的第627位氨基酸由丝氨酸(AGT)突变为亮氨酸(CTT),或在第1 880 nt由G碱基突变为A碱基,导致编码的第627位氨基酸由丝氨酸(AGT)突变为天冬酰胺(AAT)。间接比色法测定M₃抗除草剂突变体与野生型的ALS对甲咪唑烟酸的敏感性,结果表明抗性水稻对甲咪唑烟酸的耐受性是野生型的109倍。本研究获得了水稻ALS第627位丝氨酸突变为亮氨酸或天冬酰胺的抗咪唑啉酮新种质材料,获得的抗咪唑啉酮水稻材料的抗性倍数高,能稳定遗传,具有生产应用价值。     

EMS诱变花生珍珠红1号创制优良新种质

为创制花生优良新种质,以花生品种珍珠红1号的干种子为材料,采用浸泡法开展甲基磺酸乙酯(EMS)诱变研究。结果表明,以半致死剂量为选择标准,适宜诱变条件为0.8% EMS处理10 h;筛选获得9个优良M₅突变系,其中4个表现出产量高、品质优、综合性状优良等特点。上述4个M₅突变系干荚果产量较对照(珍珠红1号)增加10.93% ~ 26.78%,出仁率均高于对照;在品质方面,诱珍珠红1号2Ⅱ/19油酸含量为56.68%、油酸/亚油酸比值(O/L)为1.92,分别较对照提高8.44个百分点和0.57;诱珍珠红1号2Ⅲ/8亚油酸含量为39.05%,较对照提高3.28个百分点;诱珍珠红1号2Ⅲ/10粗脂肪含量为54.52%,较对照提高1.50个百分点;诱珍珠红1号3Ⅰ/8油酸含量为53.70%、O/L为1.71,分别较对照提高5.46个百分点和0.36。ISSR分子标记结果表明,9个优良M₄突变系与珍珠红1号在分子水平上均存在明显差异,突变系之间在分子水平上也存在明显差异。本研究结果为花生遗传改良和功能基因研究提供了优良的新种质,为花生EMS诱变育种研究提供了参考。     

春谷辐射引变效应的研究

红谷和长农10号的干种子用⁶⁰Coγ射线1万、2万、2.5万、3万、4万和5万伦照射。实验结果表明:两个谷子品种在 M₁的存活率、苗高和胚根长度随着剂量的增加而下降。染色体畸变率和不育率随着剂量的增加而增加。在 M₂中,长农10号的性状突变与剂量成正相关,突变体的性状稳定快。红谷的性状突变率与剂量关系不显著,突变体的性状不易稳定。在后代的突变体中我们选育出三个品种,比对照增产10—65.5%,现已大面积推广种植。     

低能氮离子注入桔梗种子的生物学效应研究

为研究低能氮离子(N⁺)注入对桔梗种子的生物学效应,以不同氮离子注入能量(25 KeV和35 KeV)和剂量[0(CK)、2×10¹⁶、4×10¹⁶、6×10¹⁶、8×10¹⁶、10×10¹⁶、12×10¹⁶N⁺·cm^-2]对桔梗种子进行处理,通过测定M₀存活率探索最佳处理条件,并对桔梗进行形态学性状观察,筛选优异突变株,进一步通过ISSR分子标记分析桔梗突变体突变位点。结果表明,能量为25 KeV,剂量为12×10¹⁶ N⁺·cm^-2时,桔梗存活率最高,为77.0%。突变株的花形、花萼结构、花期和株高均发生了变化,主要表现为花萼向类似花瓣结构变化、花期延迟、植株变矮等;突变株的ISSR分析结果显示,20对引物共扩增出250个位点,其中多态性位点共87个,多态率为34.80%,平均每对引物可扩增出4.35条多态性片段。本研究结果为桔梗N⁺注入诱变育种提供了一定的理论参考。     

ATR-FTIR技术在小麦籽粒识别上的探索

为探索衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)在小麦籽粒品种(系)识别和籽粒性状突变体鉴别上的应用,本研究采集了91个小麦品种(系)和576个小麦M₅突变体及235个对照株系籽粒的ATR-FTIR光谱,其中71个小麦品种(系)用于建立小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,20个小麦品种(系)用于外部验证;对建模光谱数据进行7种预处理,在3 600~1 000 cm^-1波段内建立小麦籽粒品种(系)识别模型,外部验证检验该模型的准确性;并应用该模型从M₅突变株系中鉴定籽粒性状突变体。结果表明,使用多元散射矫正+Norris平滑(MSC+ND)预处理方法建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型能完全鉴别71个小麦品种(系)的籽粒,且外部验证也证实了该模型的准确性;应用建立的小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,从突变株系中鉴定了4个籽粒性状潜在突变体,突变率为0.69%。本研究建立了小麦籽粒ATR-FTIR识别模型,实现了对不同小麦品种(系)籽粒的区分,并将该模型应用于突变体鉴别,拓宽了ATR-FTIR光谱技术在小麦上的应用领域,同时为筛选小麦籽粒性状突变体提供了新的途径。     

EMS诱导粒用高粱的突变体筛选和鉴定

为确定粒用高粱EMS处理的最佳浓度和时间,并创制粒用高粱新种质,本研究以粒用高粱亲本系2055B和10125为试验材料,采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯（EMS）处理,调查EMS诱变对高粱出苗、叶色、叶形、穗型、育性及生育期等农艺性状的影响。结果表明,两粒用高粱亲本系的出苗率、幼苗成活率、结实率均随着EMS诱变时间和浓度的增加而降低,突变率则随着EMS诱变时间和浓度的增加而升高。同一水平EMS处理对两亲本的抑制作用不同,恢复系10125的出苗率、成苗率、结实率受抑制作用均小于保持系2055B。综合考虑出苗率、结实率和突变率等数据,2055B的最佳诱变处理时间和浓度为14 h和0.25%,10125的最佳诱变处理时间和浓度是14 h和0.3%。通过对诱变后M2代进行表型观察、鉴定和筛选,获得了早熟、矮秆、分蘖等性状的突变材料,初步构建了粒用高梁EMS突变体库,为开展高粱育种和功能基因定位提供了新种质和基础材料。