新疆水稻空间诱变育种进展初报

为探讨空间环境对水稻种子的影响,用返回式卫星塔载水稻干种子,回收返地种植,考察了后代的性状表现,遗传及变异情况。结果表明：SP1代与对照差异不显著;SP2代群体的单株间4个主要农艺、经济性状出现了强烈的广谱分离,SP2代农艺、经济性状变异频率高达4．09％。SP3代的性状与SP2代性状相似。SP4代已经进入稳定状态。水稻千种子在空间条件下所产生的变异,能够稳定的遗传于后代,可以作为一种新的诱变育种方法加以开发利用。     

水稻空间诱变性状变异及育种研究

利用返回式卫星搭载水稻干种子 ,回收返地种植 ,考察其后代的性状表现及遗传变异 ,结果表明 :SP1代的大多数性状与地面对照种差异不明显 ;SP2 和SP3代的主要农艺、经济性状出现强烈的分离变异 ;SP4代的大部分性状已基本稳定 ;SP5 和SP6 代的绝大部分性状已经稳定。通过空间诱变 ,选育出了“赣早籼 47号”、“V5 1 2 1”、“卫紫香糯”和VR系列恢复系。讨论了空间诱变育种的机理、特点、周期和方法     

空间诱变水稻重要性状的遗传与变异

【目的】研究空间诱变水稻后代重要性状的遗传与变异情况,为水稻空间诱变育种提供借鉴。【方法】利用返回式卫星搭载籼型水稻单株纯系品种广恢998、HR15、特B、湛B、双青B和II-32B的干种子,以各品种地面种子为对照,在相同条件下种植后,考察其后代(SP1~SP4代)主要经济性状(粒长、粒宽、穗粒数、千粒质量、单株粒质量、结实率)和农艺性状(株高、剑叶长、剑叶宽、穗数、穗长)的表现及其遗传变异情况。【结果】6个空间诱变水稻品种SP1代的大多数性状与各自地面对照差异不明显;而SP2代的主要农艺性状和经济性状则出现了正、反2个方向的强烈分离变异,各品种突变株主要性状的极差和变异系数均值均远大于其对照,还出现了特大粒、特大穗等特殊突变体,变异类型极为丰富;SP3代的性状大体与SP2代相似,SP2代中的突变性状大多在SP3代中重现;至SP4代时,大部分变异性状已基本稳定。【结论】水稻干种子在空间条件下所产生的变异,能稳定地遗传给后代;空间诱变育种可以成为一种新的水稻诱变育种方法。     

谷子航天诱变后代的农艺性状表现

2004年选用冀谷12号干种子搭载第20颗返回式卫星进行处理，对诱变后代的农艺性状进行观察。结果显示：SP1代种子出苗率和幼苗生长势受到一定抑制，但拔节后植株生长势增强；SP1代出现的株高、穗长和单株产量等性状变异，SP2代仍得到充分表现；SP1代入选株系各性状基本稳定，株高、穗长和单株产量平均值与SP2代相近，但变异幅度和变异系数均较SP2代明显减小。表明诱变处理可使谷子产生丰富的变异，各性状变异幅度和变异系数明显增大，而且正向变异较多，株高降低，穗长和单株产量增加。SP3代各性状基本稳定。空间诱变缩短了谷子育种周期：     

粳稻材料空间诱变的研究

【目的】利用空间诱变技术培育水稻新品种。【方法】2006年9月通过(实践八号)育种卫星搭载三个水稻品种干种子,经空间诱变处理后将种子在地面种植,考察了后代的遗传及变异情况。【结果】SP1代与对照差异不显著。SP2代群体的单株间主要农艺、经济性状出现了强烈的后代分离,变异频率高达4.09%。SP3代部分株系开始稳定。SP4代已经进入稳定状态,筛选出的突变株系最高增产幅度达到29.8%,抗病性明显提高。【结论】水稻干种子在空间条件下所产生的变异频率高,变异幅度大,并能够稳定的遗传于后代,有望选育出水稻新种质资源。     

高空诱导对小麦诱变作用的研究

利用高空气球搭载鲁麦 1 4号干种子 ,在 30～ 38km高空漂游 8h ,回收种植 ,并调查SP1、SP2 代的性状表现和SP2 代单株与SP3代均值的相关遗传力。结果表明 :SP1代种子的发芽率、发芽势提高而出苗率和成苗率均降低。性状变异不大 ;而SP2 代多种性状出现较大分离 ,SP2 代单株与SP3代株系均值之间具有较高的遗传力。因此 ,认为高空诱变可以作为小麦诱变育种的一种新途径     

博罗福田菜心空间诱变效应研究初报

利用空间诱变处理福田菜心种子的试验结果表明,其在SP2代群体中出现了广谱性变异,变异幅度大,频率高,其性状变异频率达6.7%;通过调查植株的株高、株幅、叶长、叶宽、叶形指数,发现在株系间、单株间均有较大的差异;福田菜心在SP3代群体中出现性状变异频率相对下降,为1.7%,群体性状表现趋于稳定。     

卫星搭载对茄子后代主要性状遗传变异的影响及其选育技术研究

以3个茄子品种为材料,探讨卫星搭载对茄子SP1至SP4代的变异发生情况。结果表明:卫星搭载对茄子SP1代种子的发芽率和发芽势有一定的影响,但差异不明显。茄子的变异主要出现在SP2代。卫星搭载对茄子株高、最大叶面积、植株开展度及果实性状等都有一定的影响。并提出了茄子空间诱变育种的选育方法:即搭载种子应不少于500粒,SP1代采用单株编号单株留种。SP2代种植时应确保SP1留下的所有单株且群体不少于1 000株。选育重点在SP2代,SP2代只选择变异株进行留种,对入选的变异材料采用单株编号单株留种。SP3代及以后各世代,对有利用价值的变异株系均采取单株留种,下一代每株系种植30株以上,直到选出稳定的优良变异材料。     

卫星搭载水稻材料万2B、万3B的变异研究

【目的】探索返回式卫星搭载的水稻材料在田间种植时的变异情况,筛选突变株系,为下一步的诱变育种提供科学依据。【方法】利用重庆三峡农业科学院的水稻保持系材料万2B、万3B,搭载于“神州六号”返回式卫星上,通过空间微重力、高能重粒子等环境诱发基因变异,应用卫星搭载返回的种子与留地的对照种子进行对比试验。【结果】卫星搭载的水稻保持系万2B、万3B材料的变异特征主要表现在SP2代,各性状正、反两个方向均发生较大变异。SP3、SP4代各性状表现较稳定,没有发现变异株出现。【结论】利用卫星搭载水稻材料万2B、万3B的方法,可以获得较为理想的SP2代变异株系。航天育种是未来水稻育种获得丰富种质资源、充实种质资源库有效途径之一。     

卫星搭载水稻材料万2B、万3B的变异研究

【目的】探索返回式卫星搭载的水稻材料在田间种植时的变异情况，筛选突变株系，为下一步的诱变育种提供科学依据。【方法】利用重庆三峡农业科学院的水稻保持系材料万2B、万3B，搭载于“神州六号”返回式卫星上，通过空间微重力、高能重粒子等环境诱发基因变异，应用卫星搭载返回的种子与留地的对照种子进行对比试验。【结果】卫星搭载的水稻保持系万2B、万3B材料的变异特征主要表现在SP2代，各性状正、反两个方向均发生较大变异。SP3、SP4代各性状表现较稳定，没有发现变异株出现。【结论】利用卫星搭载水稻材料万2B、万3B的方法，可以获得较为理想的SP2代变异株系。航天育种是未来水稻育种获得丰富种质资源、充实种质资源库有效途径之一。     

水稻空间诱变SP2代品质性状变异分析

对籼稻品种"籼小占"、"胜巴丝苗"经空间诱变后的SP2代单株进行了品质测定.分析结果表明,空间诱变可以有效地创造品质性状变异,特别是降低直链淀粉含量,提高胶稠度级别,但对碱消值并未显著影响.还对空间诱变水稻品质性状变异与育种关系进行了讨论.     

卫星搭载处理对鸡冠花SP1代种子萌发及生长发育的影响

研究了卫星搭载对鸡冠花SP1代种子萌发、生长、开花等生物学性状的效应,结果表明:卫星搭载处理对种子萌发产生了明显的促进作用,发芽率和发芽势分别提高了7.28个百分点和13.36%;SP1代平均单株籽粒产量为0.936 g,比原品种降低了24.94%,但千粒重比原品种高;SP1代群体植株与原品种植株在生长发育上无显著区别,但可发现一些具叶色、冠形和冠色变化的潜在变异株。     

Impacts of Sletr1-1 and Sletr1-2 mutations on the hybrid seed quality of tomatoes

Shelf life is an important breeding trait in tomato, especially for the tomato production in subtropical and tropical regions. Previously we have isolated and characterized ethylene receptor mutants, Sletr1-1 and Sletr1-2 from mutant population based on Micro-Tom cultivar. Sletr1-1 showed insensitivity to ethylene while Sletr1-2 showed reduced sensitivity to ethylene. We also have demonstrated that the traits are useful for extending fruit shelf life of the hybrid tomato cultivars. For commercializing the hybrid cultivars, the seed quality is another important trait. In this study, we evaluated the effects of the Sletr1-1 and Sletr1-2 mutations on the seed quality characteristics of F_1 hybrid lines generated by crossing Sletr1-1 and Sletr1-2 with three commercial tomato cultivars, Intan, Mutiara and Ratna. Sletr1-1 mutation conferred insensitivity to ethylene in the F_1 hybrid seedlings, resulting in negative effects including reduced germination rate, vigor index and emergence speed index. Interestingly Sletr1-2 mutation had almost no effect on the seed quality characteristics of the F_1 hybrid lines, suggesting that Sletr1-2 was suitable for producing high quality of hybrid seeds.     

我国水稻航天诱变育种的研究动态及展望

水稻航天诱变育种是将水稻干种子搭载返回式航天器(卫星),经过空间诱变作用产生变异,在地面选择有益变异培育新种质、新品种的育种方法。与常规育种相比,航天诱变育种具有诱变频率高、变异幅度大、育种周期短、有利突变体多等特点。目前普遍认同产生变异的主要因素有微重力、强幅射、转座子活化和高真空等,并从分子生物学、生物化学水平以及细胞学水平开展空间诱变机理研究,取得了可喜进展。我国自1988年首次通过卫星搭载开展水稻航天诱变育种以来,已有9个育成品种通过了省级审定,其中“华航一号”等4个品种通过了国家级审定。鉴于水稻航天诱变育种技术具有的独特优势,其可望成为推动21世纪水稻育种的重要手段之一。     

A replication cycle for viroids and other small infectious RNA's

Experimental data concerning viroid-specific nucleic acids accumulating in tomato plants establish, together with earlier studies, the major features of a replication cycle for viroid RNA in plant cells. Many features of this pathway, which involves multimeric strands of both polarities, may be shared by other small infectious RNA's including certain satellite RNA's and "virusoid" RNA's which replicate in conjunction with conventional plant viruses. The presence, in host plans, of an elaborate machinery for replicating these disease agents suggests a role for endogenous small RNA's in cellular development.     

番茄U6启动子的克隆及CRISPR/Cas9基因编辑体系的建立

【目的】从番茄中克隆高效转录的SlU6启动子,构建CRISPR/Cas9基因编辑载体,并在番茄中建立CRISPR/Cas9系统,为番茄功能基因组学和分子育种研究提供技术基础。【方法】采用PCR方法从‘中蔬四号’番茄品种中克隆4种SlU6启动子,利用Transfer PCR方法分别对4个启动子进行两种不同长度的截短,分别构建8个截短的SlU6启动子驱动GUS的植物融合表达载体。利用农杆菌瞬时转化法分别转染番茄叶片,通过GUS染色筛选出在番茄叶片中转录活性较高的SlU6-2启动子。采用DNA重组技术构建以SlU6-2为启动子驱动sg RNA,以番茄白粉病相关基因MLO1和EDR1为靶序列的CRISPR/Cas9基因组编辑载体。载体构建成功后,采用PEG法转化番茄原生质体,提取基因组DNA,采用酶切/PCR法分析内源基因突变情况;采用测序法分析内源基因突变的类型。利用突变位点频率分布图来验证番茄内源启动子在番茄CRISPR/Cas9系统中的有效性。【结果】经过两轮PCR,共获得4种8个不同长度的番茄U6启动子,其长度分别是452、202、448、206、433、190、448和218 bp,启动子序列比对分析发现番茄U6启动子与拟南芥U6启动子一样,也含有比较保守的两个元件,USE和TATA框。成功构建了8个SlU6启动子分别驱动GUS的植物融合表达载体。番茄叶片染色结果显示转化后的番茄叶片均被染成蓝色,表明克隆的番茄8个SlU6启动子均具有转录活性。选择SlU6-2P4为启动子驱动sg RNA,成功构建番茄白粉病相关基因MLO1和EDR1为靶序列的CRISPR/Cas9基因组编辑载体,验证结果表明番茄内源启动子SlU6-2P4能有效地驱动sg RNA的转录,并成功实现对番茄内源基因的编辑。内源基因突变的类型都为碱基替换,突变热点仅存在于内源基因靶序列区。【结论】成功克隆了4种在番茄叶片中高效转录的SlU6启动子;基于SlU6-2启动子的CRISPR/Cas9基因组编辑载体,在番茄中成功实现对内源基因的编辑。     

四川番茄黄化曲叶病病原分子鉴定及变异分析

 【目的】明确引起四川番茄黄化曲叶病（Tomato yellow leaf curl disease,TYLCD）的病原。【方法】对采自四川攀枝花市田间表现矮化、黄化和曲叶症状的番茄植株SC64-67,通过PCR、克隆及测序等技术获得病毒及卫星DNA的全基因组序列,并对序列进行变异分析。【结果】利用双生病毒简并引物PA/PB从4个样品中均扩增得到约500 bp的片段,随机选择SC65进行DNA-A全基因组扩增和序列测定,该DNA分子全长为2 732 nts,系统进化分析表明,其与已报道的中国番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl China virus, TYLCCNV）来自云南元谋的菜豆分离物（TYLCCNV-Bean-YM）的核苷酸序列相似性最高,为96.0%。检测发现,所有分离物均伴随有卫星DNAβ分子。全序列测定表明SC65 DNAβ全长1 338 nts,与分离自云南楚雄番茄上的TYLCCNV-Y25伴随的卫星DNAβ亲缘关系最近,核苷酸序列相似性为77.5%。【结论】研究表明四川番茄黄化曲叶病样品均受到TYLCCNV/DNAβ病害复合体的侵染,但其病毒DNA-A和卫星DNAβ分子来源于TYLCCNV的不同分离物。     

番茄种子经卫星搭载后的变异初探

番茄种子经卫星搭载处理后，种子的发芽势（率）降低，植株生长势减弱，畸形花、畸形果的数量增加，经分析测定幼苗期叶绿素含量有所降低，过氧化物酶同工酶（ＰＯＤ）谱带发生了变异。植株群体中出现了新的变异株系。卫星搭载处理番茄种子为育种者提供了一种获得育种材料的有效方法。     

番茄果实特异性启动子2A11的基因克隆及功能研究

采用巢式PCR技术从番茄基因组DNA克隆到长度1.3kp的果实特异性2A11启动子基因。序列分析表明,克隆到的基因序列2A11启动子转录起始位点上游的621bp处缺失了已报道的番茄2A11启动子基因(GenBankIDM87659,1993)序列中的“tatattgttaacttcttgttgaattaaagcaat”片段,其同源性为61%,登入GenBank,ID号为DQ453963;构建植物表达载体pCAMBIA2A11,用农杆菌介导侵染番茄果实,GUS基因瞬间表达结果表明,该2A11启动子基因具有驱动GUS基因在番茄果实中特异性表达的功能。研究结果表明成功地获得2A11果实特异性启动子基因,为下一步转基因番茄口服疫苗的研制奠定了一定的基础。     

卫星搭载处理后辣椒突变系的分子生物学分析

[目的]为了从生化与分子水平上研究卫星搭载后辣椒突变后代的遗传变异性。[方法]对卫星搭载后的辣椒种子返地种植,经田间初步筛选,采集生长期顶端嫩叶,对SP1~SP4代进行蛋白质的SDS-PAGE电泳和RAPD检测分析。[结果]卫星搭载后辣椒叶片中的蛋白发生了变异,与对照有明显差异,SP2代起蛋白条带比对照增加了2条,分子量分别为15.0 kD和27.0 kD,且这种变异能够稳定遗传。RAPD分析表明,所用45个随机引物中有6个引物扩增出了条带,其中5个引物扩增出了特异条带。卫星搭载后的辣椒植株DNA突变程度为:S23=7.2%,S27=1.6%,S33=2.4%,S62=3.2%,S68=13.6%。突变后代在DNA水平上与对照存在差异,说明突变体基因发生了点突变或染色体互换、缺失。[结论]该研究对于辣椒空间育种具有重要的指导意义。