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。     

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。     

氮离子束注入诱变筛选万隆霉素高产菌株的研究

为获得万隆霉素高产菌株,用氮离子束注入万隆霉素产生菌进行诱变处理,并用链霉素抗性筛选法和抑菌圈筛选法进行突变株的筛选。结果表明:通过能量为20keV、剂量为90×2.6×1013N+/cm2的氮离子束注入处理万隆霉素产生菌的分生孢子,筛选出万隆霉素高产菌株WN939,其摇瓶发酵产素水平较出发菌株提高了82.10%。经5代传代培养,其产素水平稳定。     

三种辐照方式对黑松花粉萌发和花粉管生长的影响

研究了低能氮离子束、紫外线与γ射线辐照对黑松花粉萌发和花粉管生长的影响。结果表明,低能氮离子注入对黑松花粉的损伤效应与γ射线和紫外线照射的不同,主要表现在氮离子束剂量-萌发率效应曲线呈"马鞍型"和氮离子束注入诱发花粉管顶端肿胀,这说明低能离子束的作用机制可能与γ射线和紫外线的不同。认为花粉是研究离子注入生物学效应机制的理想模式系统。     

空间诱变和γ射线辐照与离体培养相结合对水稻生物学效应的研究

利用返回式人造卫星搭载早籼品种中优早 3号干种子 ,研究比较其用不同剂量γ射线辐照对水稻的生物学效应。结果表明 ,空间诱变对M1 代成苗率、苗高和结实率的生理损伤明显比γ射线辐照轻 ,M2 代诱发的叶绿素缺失、株高及抽穗期突变的频率不及 30 0Gyγ射线处理。对空间诱变种子进行离体培养 ,叶绿素缺失和株高突变的频率有较大提高。空间诱变种子的愈伤组织经辐照处理后 ,绿点分化率和绿苗分化率下降 ,M2 的叶绿素缺失、株高及抽穗期突变频率超过空间诱变与离体诱变单独处理之和 ,也不同程度高于 30 0Gyγ射线辐照     

低能氮离子束注入水稻的生物学效应研究

利用能量为25KeV的氮离子束为诱变源,剂量分别为2.0×1017、2.5×1017和3.0×1017N+/cm2对5份水稻材料进行处理,从其后代群体中筛选得到变异株,并对其生物学效应进行研究。结果表明,变异株的叶绿素含量均比对照植株高,最高达到148.67%;3种同工酶(POD、SOD、CAT)的酶活力变化趋势不一致,与对照均有明显差异;AFLP分析表明,变异株与阴性对照条带相似率很高,与阳性对照相似率低。     

空间诱变因素对不同粳稻基因型的生物学效应研究

研究结果表明,空间搭载种子的发芽率、存苗率和结实率均低于对照,对秧苗的生长表现出刺激和抑制两种作用,生理损伤比地面γ射线处理的轻得多,个别品种M1 代出现了谷粒颜色的突变。M2 代在株高和抽穗期等性状上出现了较大的分离,突变频率和诱变效率因不同基因型材料差异较大,而且一些性状的突变具有一定的方向性。经同一材料的空间和γ射线辐照处理比较,其突变频率和诱变效率因不同的突变性状存在着一定的差异。在空间处理的M2 代就出现较多综合性状优良的突变体,可望直接育成新品种。     

质子对小麦的诱变效应及作用机理研究 Ⅰ.质子对小麦的诱变效应

用 2MeV～ 9MeV 7个能量 ,5C～ 1 60C 1 2个剂量的质子处理 5个品种 ,研究质子对小麦的诱变效应。结果表明 ,M1代的生物损伤随剂量的提高而加重 ,在一定能量范围内 ( 6MeV以下 ) ,随能量的增加而加大 ,超过一定能量 ,生物损伤有所减轻 ;M1代较易出现γ辐照中少见的叶绿素条状缺失损伤。M2 代诱变效果显著 ,突变谱宽 ,有益突变频率明显高于γ射线 ,较易诱发早抽穗性状变异 ;明确诱变小麦的适宜能量为4MeV ,适宜剂量为 1 4× 1 0 10 ～3 7× 1 0 10 P cm2 。     

高能混合粒子场诱发的小麦矮杆突变体的SSR分析

为了研究高能混合粒子场(CR)和γ射线两种不同处理方法诱变小麦产生的具有相同表型的突变体之间的分子差异,选用随机分布于小麦21对染色体上的114对微卫星(SSR)引物,对CR和γ射线处理冬小麦品种ZY9和ZH7获得的矮杆突变体M3代进行SSR分析。结果表明,CR处理产生的矮杆突变体的多态性位点主要分布在染色体2A、2B、2D、3D和5A上,而γ射线处理产生的矮杆突变体的多态性位点主要分布在染色体2A、2B、2D、4A和5A上;与γ射线处理相比,CR处理较容易产生扩增条带的增加和扩增条带长度的差异,不易产生扩增条带的缺失。序列分析表明,CR处理产生的变异主要是碱基的置换和插入,其中碱基T为易发生突变的碱基。CR诱变能够在DNA水平上导致小麦遗传物质变异,其诱变机制不同于γ射线,是一种有效的诱发突变新途径。     

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。     

离子注入对雪松花粉粒萌发与花粉管生长的影响

用激光扫描共聚焦显微技术(LSCM)研究了低能离子注入对雪松花粉管萌发和生长的影响。结果表明,低剂量(1×1015ions/cm2)注入对雪松花粉粒萌发没有明显的影响;3×1015ions/cm2和5×1015ions/cm2离子注入可以刺激花粉粒萌发;高剂量(等于或大于7×1015ions/cm2)的离子注入会显著抑制花粉粒萌发。离子注入对雪松花粉管的伸长和花粉管的形态特征有比较明显的影响,花粉管受到的损伤程度与离子注入剂量有一定的相关性。     

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。     

氮离子注入对仿栗种子当代生理生化性状的影响

研究了不同剂量的氮离子注入仿栗种子对种子内过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性以及丙二醛的含量、电解质外渗率的影响。结果表明:离子注入剂量在9×1016~12×1016N+/cm2下过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶的酶活性达到峰值,丙二醛含量和电解质外渗率最低,在一定程度上削弱种子脂质过氧化作用。结果说明一定剂量的氮离子注入能激活合成自由基清除酶的能力,在一定程度上免受自由基侵害。     

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。     

~7Li离子束诱变紫松果菊的生物效应研究初报

对紫松果菊的风干种子进行不同剂量的7Li离子束注入和γ射线照射处理 ,结果表明 ,与γ射线照射相比 ,7Li离子束注入处理具有损伤效应轻的特点。二者虽然在一定剂量范围都能够促进种子萌发 ,但对种子成苗的影响依诱变源和剂量不同而有所不同。7Li 1 0 9ions cm2 处理对幼苗形成有明显促进作用 ,随着7Li离子束剂量升高 ,幼苗生长受到一定程度的抑制 ,真叶的生长发育迟缓 ,成苗率明显下降。γ射线处理的种子成苗受到显著抑制 ,处理剂量越高 ,成苗率越低 ;当剂量高于 1 5 0Gy时 ,一般不能萌发真叶而导致幼苗死亡。在7Li离子束处理的M1代植株中出现花期、花径、花色、瓣形或瓣数的变异类型 ,变异主要发生在 1 0 11ions cm2 和 1 0 12ions cm2 两个剂量处理中 ,总体变异频率在 1 67%～ 6 67%之间。     

低能N+离子注入诱导小麦种子高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白的变异

应用SDSPAGE和APAGE电泳技术,对不同剂量低能(25keV)N+离子注入小麦稳定品系CH3286的M3代种子储藏蛋白高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白变异进行了系统的分析。结果表明低能N+离子束注入能有效地诱导小麦种子高分子量谷蛋白亚基的变异。高剂量(10.8×1016N+cm2)N+注入的诱变频率高于中剂量(7.2×1016N+cm2),其亚基总变异频率分别是13.7%和4.2%。不同位点的高分子量谷蛋白亚基对N+离子的敏感程度不同,其中以Glu1D最敏感,变异频率由大至小分别是Glu1D>Glu1B>Glu1A。低能N+离子束注入诱导的醇溶蛋白变异与高分子量谷蛋白亚基的变异有相似的规律。醇溶蛋白遗传区对N+离子的敏感程度也不同,其中ω醇溶蛋白最敏感,能产生较多的变异,其次是γ和β醇溶蛋白,最不敏感的是α醇溶蛋白。在M3代植株群体中筛选到一些农艺性状较稳定的高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白变异株。