航天搭载和离子束注入对大豆诱变效应的初步研究

以北方春大豆主栽品种绥农14的干种子为材料,分别进行航天搭载和低能离子束注入处理。其中,航天搭载在实践八号返回式卫星上完成,离子束注入采用能量为30keV的氮离子,设置4×1016、8×1016、12×1016和16×1016N+/cm2等4个注量水平,在相同种植条件下对航天搭载和低能离子束注入处理M1代的生物学效应和M2代的变异频率进行研究,以比较两种诱变育种手段诱变效应的异同。结果表明,航天搭载处理M1代的出苗率、株高、单株荚数、单株粒数等与注量分别为4×1016和8×1016N+/cm2的离子束注入处理无显著差异。航天搭载处理M2代的总变异频率为4.41%,离子束注入处理M2代总变异频率的平均值为5.02%,两种处理间差异不显著;两种处理M2代中均有早熟、不育、多小叶、矮化、畸形茎、圆形叶片等变异类型,这些相同变异类型的总频率占航天搭载总变异频率的比例为97.3%,占离子束辐照处理总变异频率的比例为89.0%。鉴于两种处理的诱变频率和突变类型相近,但航天搭载的成本高,建议在大豆诱变育种中,可考虑选用离子束注入。     

(英文)

对来源于美、中、俄及埃塞阿比亚等22个国家的142份硬粒小麦材料的种子贮藏蛋白位点及遗传变异进行了研究。供试的硬粒小麦(Triticum durum Desf )材料共检测出37条醇溶蛋白条带，无1条带纹为所有材料共有，多态性达到100％，说明硬粒小麦具有丰富的醇溶蛋白等位变异。聚类分析将142份供试材料分为3个大类，材料间遗传差异大小在不同的国家有所不同，表明醇溶蛋白带型与地理来源有一定关系。高分子量谷蛋白电泳共分离出14种亚基和15种亚基组合，但是优质亚基所占比例不高，这可能是因为硬粒小麦加工用途的特殊性，使得多年的育种并未太多改变硬粒小麦高分子量谷蛋白亚基等位变异的频率，促成优质亚基的累计。     

施氮量对不同小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基表达量及品质影响的研究

采用盆栽试验和SDS-PAGE技术,研究了氮肥对强筋和中筋小麦亚基表达量、品质性状及相关关系的影响。结果表明,施用氮肥提高了优质小麦高分子量谷蛋白亚基表达量,对强筋小麦影响较小,而对中筋小麦影响较大。施氮后,强筋小麦的亚基表达量与醇溶蛋白和谷蛋白的含量极显著相关,而中筋小麦的亚基表达量仅与谷蛋白的含量显著相关,说明氮肥对不同亚基组成小麦高分子量谷蛋白表达量及蛋白组分调控有一定差异。施氮后,高分子量谷蛋白亚基表达量与各项加工品质指标呈正相关;强筋小麦的亚基表达量与湿面筋含量、稳定时间、沉降值和评价值相关性达到显著或极显著水平;而中筋小麦的亚基表达量仅与沉降值相关性达到显著水平。     

施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号,利用反相高效液湘色谱（RP-HPLC）方法测定了施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量和高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量的影响,并分析其与子粒加工品质的关系。结果表明,随施氮量增加,强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23的子粒蛋白质含量及各组分含量均呈先增加后降低的趋势,施氮量为N 240 kg/hm2时,蛋白质各组分含量较高,加工品质较好; 过量施氮抑制了HMW-GS合成,这是过量施氮导致强筋和中筋小麦子粒蛋白质品质变劣的原因之一。随施氮量增加,弱筋小麦宁麦9号子粒的蛋白质各组分含量显著增加,加工品质变劣。增施氮肥,3个品种的谷蛋白和醇溶蛋白含量的增加幅度显著高于清蛋白+球蛋白含量,这是施氮改善强筋和中筋小麦子粒加工品质的主要原因。济麦20和泰山23两品种的总蛋白质含量及醇溶蛋白含量无显著差异,但强筋小麦济麦20的谷蛋白含量、贮藏蛋白、HMW-GS、LMW-GS、谷蛋白大聚合体（GMP）含量及谷蛋白与醇溶蛋白含量的比值（Glu/Gli）和HMW-GS与LMW-GS含量的比值（HMW/LMW）高于中筋小麦泰山23,这是强筋小麦济麦20加工品质形成及其面团形成时间和稳定时间显著高于泰山23的重要原因。     

四川小麦品种贮藏蛋白位点及SSR分析*

利用种子贮藏蛋白和SSR标记研究了四川近20多年育成的小麦(Triticum aestivum)品种第1和第6同源群染色体的蛋白基因位点及遗传多样性。结果表明：供试的47个小麦品种共检测出47条醇溶蛋白条带，其中39条具有多态性，占82．98％；高分子量(HMW)谷蛋白亚基共出现7种亚基和11种亚基组合，表明四川主栽小麦品种在醇溶蛋白位点上存在广泛的变异，而HMW谷蛋白亚基遗传基础较狭窄。SSR结果表明，在21个位点中有8个(38．1％)位点具多态性，共检测到19个等位变异，供试品种在：DNA水平上存在一定的变异。聚类分析表明：两种标记均可将供试品种(包括中国春)分为三大类。通过Mantel检测，两种标记的分析结果间有显著的相关性，反映了在蛋白质和DNA水平上的结果可以互相补充，增加可靠性。     

氮离子束注入谷子种子后代基因组的RAPD分析

本试验应用RAPD标记技术对氮离子注入和γ射线辐射谷子种子引起的后代个体基因组DNA变异进行检测并作比较。145份材料在经筛选后的10个具多态性的随机引物上扩增得到94个多态性位点,145份材料之间的平均遗传距离为0.1978。结果表明低能氮离子注入谷子种子可以引起体内基因组DNA发生突变,经氮离子束注入的后代遗传差异大于γ射线处理引起的后代遗传差异。其中剂量为2.5×1016N+/cm2的氮离子束处理引起的后代遗传差异最大,平均遗传距离为0.1920,表明离子束注入应用于谷子诱变育种可以引起较丰富的遗传变异,是一种有效的生物品种改良新技术。     

氮离子注入对同源四倍体水稻IR36萌发的影响

通过分析氮离子注入对同源四倍体水稻种子萌发过程中吸水速率、膜透性、淀粉酶活性的影响来研究离子注入四倍体水稻的生理生化效应。结果显示:低剂量范围内(0~2×1016cm-2)N+注入对IR36(4N)存在刺激效应,发芽率、幼芽淀粉酶活性等与对照相比都有所提高。当注入剂量在2×1016~10×1016cm-2范围内,氮离子注入对IR36(4N)种子萌发起抑制作用,表现为种子存活率显著下降、淀粉酶活性下降、膜透性增大。氮离子注入IR36(4N)的适宜诱变剂量大约在6.0×1016~8.0×1016cm-2。     

播期对小麦籽粒储藏蛋白及加工品质的影响

为明确播期对四川中、弱筋小麦储藏蛋白组分和加工品质的影响,以指导该地区专用型中、弱筋小麦生产,本试验以4个中、弱筋小麦品种为材料,设置早播（B1）、中播（B2）和晚播（B3）3个处理开展两年两点试验。结果表明,随着播期的推迟,中、弱筋小麦品种的谷蛋白、醇溶蛋白组分含量在崇州点增加,而仁寿点总体呈先降后升的变化趋势;储藏蛋白组分比例在不同品种间变化差异较大。两种筋型小麦的粗蛋白、湿面筋含量和沉降值在早播和晚播时高于中播,形成时间、稳定时间、粉质质量指数在晚播时高于早、中播,弱化度在崇州点随播期推迟显著降低,在仁寿点则先降后升。相关性分析表明,谷蛋白大聚合体（GMP）、高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和总谷蛋白（Glu）含量与加工品质性状相关性较强。主成分分析表明,HMW-GS、ω-醇溶蛋白（ω）、总醇溶蛋白（Gli）含量和高/低分子量谷蛋白亚基比（H/L）、（α/β-醇溶蛋白）/Gli[(α/β)/Gli]可概括蛋白组分的主要变化信息;沉降值、稳定时间、粉质质量指数、形成时间、湿面筋含量可概括加工品质性状的主要变化信息。综合来看,四川麦区中筋小麦适当推迟播期、弱筋小麦适当提前播期可使小...     

不同小麦品种(系)对Ar+注入的敏感性

本文就不同小麦品种(系)对Ar+注入的敏感性进行了研究。研究结果表明:6×1016Ar+cm2注入对参试的21个品种(系)的存活率影响可分为5种类型:极敏感型、敏感型、过渡型、迟钝型和极迟钝型;Ar+注入对高水肥型、中水肥型和旱地型小麦品种(系)的敏感性依次为高水肥型>中水肥型>旱地型。本项研究可为Ar+注入不同小麦品种(系)发生诱变的半致死剂量提供实验依据。     

两地小麦籽粒蛋白质品质的特点表现

选取西藏主要小麦品种和内地优质小麦品种,分别在西藏和杨陵进行冬播和春播,收获后测定并分析其籽粒蛋白质及其组分。结果表明：不同来源品种蛋白质各组分含量均表现为北京品种＞西藏品种＞青海品种,其中北京品种和西藏品种间的差异较大,而西藏品种和青海品种间的差异较小,蛋白质各组分的变异大小为谷蛋白的变异最大,其次是醇溶蛋白、清蛋白、球蛋白及残余蛋白的变异较小,谷／醇比值在品种间的变异也较大;不同生态条件下各组分的变异的大小为醇溶蛋白＞谷蛋白＞残余蛋白＞球蛋白＞清蛋白,粗蛋白在4种生态条件下的变异系数为9.60%,谷／醇比值的变异系数为13.97%;谷蛋白、清蛋白、球蛋白及谷／醇比值在品种间的变异系数均大于在环境间的变异系数;而醇溶蛋白、残余蛋白及粗蛋白在环境间的变异系数大于在品种间的变异系数。     

离子注入甜菊的诱变效应研究

用７５ｋｅＶ的氮和碳离子的不同剂量注入甜菊干种子,以γ射线作对比,研究其Ｍ１生物学效应和Ｍ２突变。结果表明,离子术能诱发甜菊染色体结构的变异,染色体畸变细胞率随离子注入剂量的提高呈增加趋势。离子束对甜菊的Ｍ１损伤效应低于γ射线,而诱发的Ｍ２突变高于γ射线。碳离子诱发的染色体畸变细胞率和Ｍ２有益性状突变高于氮离子。离子注入杂交一代丰１×日原和日原×丰２的诱变效应大于济宁种和丰２。     

不同能量重离子注入农作物的诱变效应

用不同能量、不同注量的MEV级12C离子束辐照玉米和冬小麦干种子,用MEV级16O离子束辐照冬小麦干种子,研究其对M1代幼苗生长的影响和M2代的诱变效应。结果表明,在一定离子通量(注量)下,所用注入能量范围内的离子束对幼苗造成的辐射损伤随辐射能量的增加而增大。用12~16MEV/U的12C离子束辐照玉米和8MEV/U16O离子束辐照小麦,对M1代幼苗造成的辐射损伤比贯穿能量(45MEV/U)下的辐射损伤明显加重。12C离子束可以诱发玉米产生植株矮化、雄性不育、白化苗、多穗型等多种类型变异,多数白化苗能够转绿并正常结实。12C和16O离子束诱发冬小麦产生的早熟和矮杆突变最多,12C辐照冬小麦原冬6产生的早熟突变在辐照能量为8MEV/U、离子通量为80×107/CM2时高达10.7%;矮秆突变在辐照能量为8MEV/U、离子通量为120×107/CM2时高达7.59%。品种间的变异频率也存在差异。     

氮离子注入棉花种子的诱变效应

用30keV的氮离子注入棉花干种子,并以~(60)Coγ射线辐照作参照,研究了M_1代损伤、M_2代变异频率和变异谱,以及剂量效应曲线及其相互关系。结果表明,氮离子能诱发棉花染色体畸变,特别是落后染色体的频率较高。在M_2变异中,数量性状,以及多个性状同时变异的频率较高,尤以4×10~6N~+/cm~2诱发的铃重、铃数、早熟和优质等有益性状的变异最多,其剂量效应曲线可用Y=A+BX+CX~2来描述。     

氮离子束与γ射线辐照日本晴和“9311”水稻突变体库的筛选

利用氮离子束和γ射线辐照处理粳稻日本晴和籼稻"9311",经过M1代损伤鉴定、M2代筛选和M3代重复鉴定,分别得到了740份和666份日本晴突变体,571份和781份"9311"突变体。获得的突变体发生了叶片、茎秆、穗部和籽粒、生理等性状的突变。在氮离子束辐照处理中,日本晴和"9311"分别在5.0×1016N+/cm2和2.5×1016N+/cm2剂量辐照时获得高突变率,为6.44%和6.38%;γ射线辐照处理中,2种材料均在150Gy剂量辐照时获得高突变率,分别为5.68%和9.44%。在本试验中,各高突变率群体均为辐照当代损伤最低的群体。新构建的突变体库将为水稻功能基因组学研究提供较好的基础材料。     

小麦高分子量谷蛋白亚基突变体的筛选与鉴定

本研究对小麦品种白硬冬2号航天搭载SP2代单株籽粒的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成进行了SDS-PAGE电泳分析,在92株材料中发现了2个突变体mut1和mut2,突变频率为2.17%,并利用醇溶蛋白电泳验证了航天诱变引发HMW-GS变异的真实性。在突变体mut1中发现了4种HMW-GS组成突变类型,突变发生在Glu-1B和 Glu-1D位点。突变亚基是由航天诱变引发相关编码基因突变形成的,它们的电泳迁移率发生了明显变化,为新的亚基类型。本文的研究表明,航天诱变能够诱导产生新的HMW-GS,是丰富HMW-GS基因资源的有效途径。     

The relationship between high-molecular-weight glutenin subunit composition and the quality of Japanese hexaploid wheat lines

To reveal the high-molecular-weight (1-1MW) glutenin subunit composition, the seed storage proteins of 40 Japanese wheat (Triticum aestivum) lines were fractionated by sodium dodecyl sulfate- polyacrylamide gel electrophoresis to determine their HMW glutenin subunit composition. These were identified by comparison of subunit mobility with that previously found in hexaploid wheat. Twelve different, major glutenin HMW subunits were identified. Each line contained three to five subunits, and 11 different glutenin subunit patterns were observed for 11 alleles in Japanese lines. The Glu-1 quality scores were not particularly high for most of the Japanese wheats in the southern part of Japan (Kyushu district). However, the Glu-1 quality scores of several wheat lines in the Hokkaido area (north Japan) were high. South Japanese wheat lines showed specialty allelic variation in the glutenin HMW 145 kfla subunit, different from those in non-Japanese hexaploid wheats.     

(英文)

用SDS-PAGE方法测定了我国10个小麦主产省份171份小麦品种和高代品系的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成。鉴定出18种HMW-GS，40种HMW-GS组成形式，其中20种亚基其组成形式只在一个品种（系）中出现。Glu-A1位点亚基1和Null出现最多，Glu-B1位点7＋8和7＋9亚基对占绝对优势，Glu-D1位点2＋12亚基对出现频率最高。Null、7＋9、2＋12、Null，7＋8，2＋12，1、7＋8，2＋12，1、7＋9、2＋12等亚基组成形成出现频率最高，占分析品种的49.71％。与前人研究相比，新育成品种HMW-GS亚基组成发生了明显变化，面包优质亚基（对）1、5＋10出现的频率显著升高，亚基多态性增加，组成形式明显改善，这些对于品质改良和品种选育是非常有利的，新育成品种Glu-1品质评分已超过7。尽管个别品种亚基组成好，品质优良，但总体上看，我国小麦品种与其它国家相比品质还存在一定差距，提高5＋10、17＋18等优质亚基的频率是改善我国小麦面包品质的重要措施。     

Synthesis of gluten-forming polypeptides. 1. Biosynthesis of gliadins and glutenin subunits

Five winter wheat cultivars--GK Othalom (HMW-GS composition 2*, 7+8, 5+10), Ukrainka (1, 7+8, 5+10), Palotás (2*, 7+9, 5+10), K?dm?n (2*, 7+8, 5+10), and Csongrád (2*, 7+9, 2+12)--grown in Hungary and harvested in the year 2005 were studied. The biosynthesis of gluten-forming polypeptides was followed starting at the 12th day after anthesis to the 53rd. Fresh kernel weight, moisture, and dry matter content of fresh kernels and gliadin and glutenin contents were determined. Gliadin components, total amounts of HMW and LMW polypeptides, and individual HMW polypeptides were determined using a RP-HPLC technique. Although considerable quantitative differences were observed concerning the content of total protein, gliadin, glutenin, and individual gluten-forming polypeptides, the character of accumulation of protein components--determined on the basis protein mass/kernel--was the same for the all of the cultivars studied and could be presented by a sigmoid curve. Small quantities of the gliadin and glutenin monomers may be detected in early stages of kernel development, but the bulk of these proteins is synthesized in later stages of development. It is generally suggested by specialists that the formation and accumulation of glutenin polymers starts later than the synthesis of monomers. Experimental data presented in this paper confirm this suggestion and show that in the first phase of protein synthesis the monomers are in "free" form; polymeric glutenin is detected only later. HMW glutenin subunits are synthesized synchronously, and quantitatively the polypeptides coded by chromosomes D and B dominate.