秋水仙素对猪屎豆的诱变及同源四倍体种质创制的研究

猪屎豆是重要的农业植物资源,在绿肥、饲用和药用等方面都有重要的开发潜力,然而目前关于猪屎豆的品种培育还处于空白,生产上缺乏优良品种导致生产性能参差不齐的问题突出,开展多倍体育种研究可为今后猪屎豆种质资源创新利用和培育新品种奠定材料基础。本研究以二倍体猪屎豆为实验材料,通过不同质量浓度秋水仙素和不同处理时间对猪屎豆露白种子进行多倍体诱导,探讨秋水仙素对二倍体猪屎豆的诱变效果,并利用流式细胞倍性检测和根尖染色体核型分析对诱变后代的倍性进行检测,进一步比较分析二倍体和同源四倍体的气孔和保卫细胞大小以及叶片和种子形态等特征变化。结果表明：与对照相比,秋水仙素处理抑制了猪屎豆种子胚根的生长和下胚轴的伸长,使种子胚轴发生诱变而缩短变粗。研究发现以100 mg/L的秋水仙素浓度浸泡12 h时猪屎豆种子四倍体诱导率最高,为13.33%,总体效果最佳。与二倍体相比,同源四倍体植株叶片下表皮的气孔长度和宽度、保卫细胞长度和宽度显著增加而气孔密度显著降低;同源四倍体植株的叶片宽度和叶柄宽度显著增加,而叶片长度和叶柄长度显著缩短;同源四倍体植株的叶形指数显著减小。此外,同源四倍体植株所获种子较二倍体显著增大,种子百粒重较二倍体显著增加。综上所述,本研究掌握了秋水仙素诱导加倍猪屎豆的方法,并成功获得了同源四倍体猪屎豆新种质,为猪屎豆遗传育种及相关基础研究奠定了种质基础。     

木薯成熟种茎多倍体诱导及鉴定

以木薯品种SC205和新选048的成熟种茎为材料,利用秋水仙素对侧芽进行滴液法处理诱导多倍体,使用流式细胞仪鉴定木薯植株倍性,并通过形态学、解剖学、生理学方法鉴定和分析多倍体、嵌合体和二倍体特征特性。结果表明:通过诱变处理获得了木薯四倍体和嵌合体植株,四倍体和嵌合体植株与二倍体相比表现出最上部全展叶第1和第2叶叶形指数降低、叶片厚度增加,气孔密度变小,叶绿体数目增加,气孔长度、保卫细胞长度和宽度增大,叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量、叶绿素总量、SPAD值增高,净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率增大。     

药用万寿菊多倍体的诱导与特征分析

为获得四倍体药用万寿菊材料,采用秋水仙素对药用万寿菊‘内蒙1号’的种子进行多倍体诱导研究。以0.15%浓度的秋水仙素处理露白的万寿菊种子24 h,幼苗变异率较佳,可达到56%。幼苗定植于田间,初步筛选并标记形态变异植株,自花授粉后采收种子播种并观测子代形态指标,对形态变异明显的植株进行流式细胞仪检测,确定获得15株纯合四倍体。通过将四倍体与二倍体进行比较,四倍体植株茎粗、栅栏组织厚度、栅栏组织与海绵组织的比例和单朵花重量显著高于二倍体植株,四倍体植株总叶量、叶宽、叶长、叶长宽比、叶片气孔密度和单株花朵数量显著低于二倍体植株。获得的四倍体万寿菊植株单株花总重量比二倍体显著增加。     

金钱树四倍体的诱导与鉴定

以金钱树块茎为材料,采用秋水仙素溶液处理不定芽生长点,研究秋水仙素浓度和处理时间的诱变效果。结果表明：0.1%的秋水仙素溶液浸泡处理块茎的不定芽48 h效果最好,其诱导率为30%。通过流式细胞仪对金钱树植株DNA相对含量的测定,鉴别出四倍体和嵌合体。四倍体植株与二倍体植株在叶厚、保卫细胞大小、气孔密度等方面存在明显差异,其中气孔的形态及密度可作为鉴别四倍体、嵌合体和二倍体的重要性状。     

Oryzalin离体诱导小果型西瓜四倍体及倍性鉴定研究

以3个二倍体小果型西瓜优良自交系048、032、047-1为试验材料,研究培养方式、Oryzalin浓度、处理时间对离体诱导西瓜四倍体的诱变效果,并对变异植株进行形态学比较、气孔测定及染色体鉴定。研究结果表明,采用液体培养的四倍体诱导率比固体培养高。在含50 mg/L Oryzalin的液体培养基中振荡处理2 d,四倍体诱导率最高达33.3%。变异植株通过染色体计数法鉴定得出染色体数为44,确定为四倍体植株。再生植株表现为叶片肥厚,叶色深绿,茎节缩短,株型紧凑矮小,茎蔓挺直,叶形指数变小;叶片气孔密度明显减小,保卫细胞体积增大,叶绿体数目增多;花瓣颜色深黄,且增宽、增厚。此结果说明Oryzalin对不同基因型的四倍体诱变效果存在一定差异。     

低能氮离子束对不同倍性水稻的诱变效应

对二倍体水稻和同源四倍体水稻进行了低能氮离子束注入处理并对其生物学效应进行了鉴定.结果表明,低能氮离子束注入处理后对同源四倍体水稻产生的生物学效应比对二倍体水稻的生物学效应更明显,前者比后者对低能氮离子束注入更敏感;6份同源四倍体水稻的平均变异频率为21.2%,而6份相应的二倍体水稻的平均变异频率为2.6%;通过对实验材料的鉴定和筛选,获得了一些具有一定特点的突变体(高结实率的同源四倍体水稻、具有双胚苗特性的同源四倍体水稻、具有红心米性状的二倍体水稻等).由此认为,利用低能离子束注入技术对同源四倍体水稻进行遗传改良的效果值得肯定.     

野生二倍体鸭茅染色体加倍及杂交利用研究

对滇中朗目山野生二倍体鸭茅用秋水仙素处理萌动种子，获得了混倍体鸭茅(同一植株根尖中二倍体细胞和四倍体细胞混存)，混倍体鸭茅的形态学特征及生长发育均与二倍体无明显差异；从混倍体鸭茅自然传粉后代中，获得了纯合同源四倍体鸭茅。同源四倍体鸭茅的气孔和种子均较二倍体大，但形态、发育与二倍体差异较小。以诱导所得混倍体为母本，与四倍体栽培种杂交，杂交F1代为四倍体，其形态学特征及物候发育均介于野生二倍体和四倍体栽培种之间，早期生长与四倍体栽培种相当，优于野生二倍体，繁殖性能与野生二倍体相当，强于四倍体栽培种，分蘖、再生性及干物质产量均强于二倍体，但明显不如四倍体栽培种。以鸭茅野生二倍体为母本，与四倍体栽培种进行杂交，获得的杂交三倍体高度不孕，但早期生长、分蘖、再生等明显优于母本二倍体，杂交三倍体开放传粉后代倍性复杂，混倍体、四倍体和五倍体都有。     

籼粳亚种间四倍体水稻的结实特性研究

以籼粳亚种间四倍体水稻、同源四倍体水稻和二倍体水稻为研究材料,对其农艺性状、稻部性状、稻穗相同枝梗不同着粒位置上颖花的结实特征、主穗和分蘖穗的结实特征等进行了考察和分析。结果表明,与同源四倍体和二倍体水稻相比,亚种间四倍体水稻的株高、生育期、穗长、单株有效穗、每穗颖花数和千粒重均显著增加;亚种间四倍体水稻的一次枝梗数和二次枝梗数较多,但颖花着粒密度并未增加。在稻穗不同部位颖花的结实特征和同枝梗上不同着粒部位颖花的结实特征上,亚种间四倍体水稻与同源四倍体水稻和二倍体水稻相似;在主穗与分蘖穗的结实特征上,亚种间四倍体水稻与二倍体水稻表现相似,而同源四倍体水稻则表现不同。     

马铃薯种间体细胞杂种植株的细胞学观察和过氧化物同工酶谱分析

对马铃薯双单倍体品系81－15（2n＝2x－24）和南美二倍体栽培种Solanumphureja（2n＝2x＝24）体细胞融合获得的15个林系、81－15和二倍体野生种S．chacoense（2n＝2x＝24）体细胞融合获得的10个株系进行了细胞学鉴定和过氧化物同工酶谱分析。结果表明,杂种植株除一个株系为非整倍体外（染色体数为37）,其余株系均为四倍体（2n＝2x＝48）,是两个亲本的染色体数之和。与二倍体的双亲相比,杂种植株的叶下表皮气孔保卫细胞内叶绿体数目较多,但单位面积气孔数目较少,明显地表现出了四倍体的特征。杂种植株的过氧化物同工酶谱是其双亲酶谱谱带的总和。     

华南205木薯及其同源四倍体PSⅡ叶绿素荧光参数差异分析

为研究华南205二倍体木薯及其同源四倍体叶片中光系统Ⅱ(PSⅡ)叶绿素荧光参数的差异,采用调制式叶绿素荧光成像系统Imaging-Pam对PSⅡ的叶绿素荧光参数进行测定。结果表明:SC205染色体加倍后,叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均显著提高;叶绿素荧光参数Fo、ΦPSⅡ、q P和ETR均显著升高,NPQ降低,Fv/Fm并未发生显著变化。叶绿素含量及ΦPSⅡ、q P、ETR的上升表明SC205四倍体叶片PSII反应中心捕光能力强、光化学转化效率高,从而提高了叶片的光合速率。     

茶树倍性与保卫细胞叶绿体数目的关系

对15个不同倍性自然茶树品种(品系、单株)叶片保卫细胞中叶绿体数目观察结果表明,不同倍数体茶树间的叶保卫细胞其叶绿体数目呈一定的比例关系,即:二倍体≤16,且接近16;三倍体≤24,且接近24;四倍体≤32,且接近32,表现为2∶3∶4的比例,也即:体细胞增加一个染色体组,叶片保卫细胞大约增加8个叶绿体,因而利用保卫细胞叶绿体数目鉴定茶树多倍体可能是一种简便、有效的方法。     

南荻同源四倍体光合生理特性的研究

为揭示南荻同源四倍体的光合生理特性,以二倍体为对照,研究了盆栽条件下南荻同源四倍体生长过程中光合作用参数、地上部鲜重和干重的变化。结果表明：在整个生育期南荻同源四倍体的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均呈先增加后减少的单峰曲线变化,胞间CO2浓度呈先升高后降低再升高的趋势,其光合特性优于二倍体。南荻同源四倍体植株地上部鲜重随生育期推进呈先增加后降低的趋势。与生长初期相比,南荻同源四倍体收获期植株地上部干物质量显著增加。南荻同源四倍体生长生理特性优于二倍体。相关分析表明：在整个生育期南荻同源四倍体净光合速率与气孔导度之间正相关极显著;在生育后期南荻同源四倍体净光合速率与胞间CO2浓度负相关极显著。表明不同生长时期影响南荻同源四倍体光合作用的参数不同,南荻同源四倍体生长生理与其光合特性密切相关。     

秋水仙素处理后水稻种子内胚乳蛋白的差异性比较分析

经过秋水仙素对二倍体水稻品种圭630（2）处理后,其后代材料在蛋白质水平上表现出明显的差异性。染色体组的倍性水平对水稻种子内胚乳蛋白的表达量有明显的影响。经过秋水仙素处理后,在具有嵌合性特征的植株上大粒种子与原始亲本的种子在总蛋白含量上存在着明显的差异,大粒种子与小粒种子的差异也很明显。染色体组的多倍化对原始亲本的胚乳蛋白含量有明显的影响,由此所获得的同源四倍体水稻株系,其种子内的蛋白质含量比较多。SDS—PAGE分析结果表明,经过秋水仙素诱导后,试验材料的种子内蛋白质亚基的类型没有出现新的变异,而蛋白质亚基的表达量发生了明显的变化。     

航天诱变甜菜种子对其SP1代某些生理特性的影响

通过对航天诱变甜菜SP1代变异株及对照在生殖生长期叶片、未开放花蕾、开放花蕾还原糖含量的测定以及花粉粒萌发孔和叶片保卫细胞叶绿体数的观察,研究卫星搭载对甜菜SP1植株生理特性的影响。结果表明,卫星搭载的4个品系还原糖的含量和对照相比均有所变化,但只有3个品系在4个取样点变化显著,而且变异的方向存在差异。卫星搭载的四倍体甜菜变异株花粉粒萌发孔的数目和大小与对照相比有较大差异;而叶片下表皮保卫细胞中的叶绿体数与对照相比则没有差异。     

木薯二倍体及其同源四倍体开花结实特性的比较

以木薯品种‘新选048’和‘华南205’的二倍体及其同源四倍体为材料,采用定株观察的方法,比较二倍体及其同源四倍体开花结实特性的差异,探究染色体加倍后对木薯开花结实特性的影响,为开展木薯多倍体材料创制及鉴定提供科学参考。结果表明：2个木薯品种四倍体的开花结实物候期都要迟于二倍体,且四倍体的雌花、雄花、花药、果实、种子的形态大小均大于二倍体;2个木薯品种不同倍性间花药分布情况存在差异,‘新选048’的四倍体会出现两性花且其雌花花被颜色与二倍体存在明显差异;2个木薯品种不同倍性间开花及坐果数量也存在不同程度的差异,其中‘新选048’四倍体的单序总花量和雌、雄花总量显著大于二倍体的,但2个品种在不同倍性间开花及坐果数量的差异中呈现不同的规律。因此,木薯染色体加倍,可延迟开花结实的时间,增加生殖器官的大小,改变花形态特征和雌雄花的数量及花总量,但这种改变具有品种依赖性。     

二硝基苯胺类除草剂对单头切花菊‘白扇’的倍性诱导效果

以日本单头切花菊‘白扇’无菌苗的带腋芽茎段为材料,选用2种二硝基苯胺类除草剂（二甲戊灵和氟乐灵）溶液在不同浓度和浸泡时间下进行诱导处理,并接种到生根培养基中诱导完整植株。通过早期突变形态、根尖细胞染色体计数、叶片气孔特征、农艺性状和开花的形态观察统计和对比,总结出除草剂对切花菊‘白扇’无菌茎段的诱导效果。结果表明：200 μmol/L二甲戊灵和200 μmol/L氟乐灵分别浸泡36 h和24 h时诱导效果最佳,诱导率达25.00%和40.00%。经诱导的变异植株普遍染色体数增多,农艺性状变化明显。变异植株的叶片气孔和保卫细胞增大,气孔密度减小,株高和节间长度明显缩短,茎粗、叶长、叶宽显著增大,舌状花瓣形态出现多种明显变化且数量增多。     

同源四倍体水稻双受精过程的细胞学观察

通过镜检对二倍体水稻APIV（2）和同源四倍体水稻APIV（4）的双受精过程进行了对比观察，结果表明，与二倍体水稻相比，同源四倍体水稻的双受精过程比较特殊，花粉粒在其柱头上萌发比较慢，花粉管在花柱内的伸长比较迟缓，双受精延迟，退化型胚囊的频率比较高（36.0%)，极核和反足细胞的形态异常，存在着一定频率的胚自发现象。由此认为，同源四倍体水稻的有性生殖能力已经明显变弱。     

秋水仙素应用于大麦育种的初步研究

用0．04%的秋水仙素溶液处理分蘖盛期的二棱皮大麦（浙皮1号）的植株，在M1代即获得四倍体类型，同时还获得许多早熟、大穗、高植等性状变异的二倍体大麦植株，并从这些变异株中选得一优良株，经加速培育即在生产上示范推广．且很快通过了省级审定，定名为闻诱3号。     

同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的后效性研究

利用亚洲栽培稻中的4份同源四倍体水稻(O.sativa,2n=4x=48)和相应的4份二倍体水稻(O.sativa,2n=2x=24)为母本,以4份非洲栽培稻(O.glaberrima,2n=2x=24)为花粉供体进行远缘杂交后,对其杂种后代的分离动态进行了研究.结果表明,不同倍性的普通栽培稻与非洲栽培稻之间杂交后代的结实率以二倍体普通栽培稻的较高.在配制的32个杂交组合中,其杂种第1代群体均表现出明显的营养生长优势.从群体的生长势来看,杂种第2代群体比杂种第1代群体要弱一些;在杂种第2代群体中,以同源四倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象比以二倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象更明显.在各杂交组合的第3代群体中,从植株的株叶形态和生育期来看,株系间的差异和株系内的变异依然很明显,变异频率更宽,变异种类更多.在普通栽培稻与非洲栽培稻的杂交组合中,育性变异、生长势变异、株叶形态变异、染色体变异和结实性变异等是较易发现的变异现象.     

木薯及其同源四倍体基因组与DNA甲基化差异分析

为研究染色体加倍对木薯基因组的影响,以及多倍化与2种不同倍性木薯之间DNA碱基序列的变化的联系。本研究以木薯品种"新选048"二倍体及其同源四倍体为研究材料,使用微卫星(simple sequence repeat,SSR)、目标起始密码子多态性(stand codon targeted polymorphism,SCo T)和甲基化敏感扩增多态性(methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)技术分别对木薯倍性间的遗传差异、DNA甲基化水平和模式进行分析。结果表明:利用SCo T和SSR均未检测出多态性条带产生,利用MSAP技术可检测出在DNA甲基化水平和模式均发生较大改变。二倍体和同源四倍体的总甲基化率分别为60.21%、59.52%,全甲基化率分别为39.92%、41.42%,半甲基化率分别为20.29%、18.10%。木薯多倍化后,其中有27.30%的位点发生了过甲基化,四倍体有25.00%的位点表现出去甲基化。本研究结果为探究木薯倍性间遗传差异和表观遗传变化规律进行了前期探索。