水稻空间搭载与地面γ辐照诱变效应的比较研究

【目的】了解空间环境诱变对水稻当代生长促进和生长抑制及M2代株高和抽穗期的诱变效应。【方法】从辐射敏感的粳稻品种Lemont与钝感的籼稻品种特青的重组自交系后代选择空间搭载处理当代效应不同的两组株系,比较其后代株高和抽穗期的突变频率和诱变效率。【结果】空间搭载导致"促进组"苗高平均比对照增高34.9%,"抑制组"比对照降低39.1%,两组的结实率与对照没有明显差异。两组株系M2代均出现株高和抽穗期突变,但"促进组"出现高秆、矮秆、早熟和迟熟的平均突变频率和诱变效率都显著低于"抑制组"。地面γ辐照诱发两组材料的当代平均生理损伤无显著差异,诱发M2代抽穗期的突变频率与诱变效率是"抑制组"高于"促进组",诱发高、矮秆的突变频率在两组间各有高低,但高、矮秆的诱变效率则是"促进组"高于"抑制组"。空间搭载诱发株高和抽穗期的突变频率均明显低于地面γ辐照处理,但多数性状的诱变效率则高于γ辐照。【结论】空间环境诱发水稻当代出现幼苗生长促进和抑制两种效应,M2代抑制组的株高和抽穗期的突变频率和诱变效率均明显高于促进组。     

重离子辐射诱导水稻DNA甲基化变化的分析

为了研究不同剂量重离子辐射对植物产生的表观遗传学效应规律,采用2种不同的高传能线密度和不同剂量(0、0.2、2Gy)的12C6+放射流辐照干燥的水稻种子,分别选取辐射水稻三叶期及分蘖期的叶片,通过甲基化敏感扩增多态性技术(MSAP)进行CCGG位点的甲基化状态分析。结果表明,重离子辐射,尤其是高剂量的辐射明显造成水稻DNA甲基化的多态性水平的变化,其中DNA去甲基化的多态性水平明显高于DNA甲基化的多态性水平,且DNA甲基化位点更倾向于CNG。此外,利用全基因组甲基化测序进一步验证了重离子辐射对水稻DNA甲基化的影响。本研究结果为探讨空间辐射引起水稻表观遗传变化的分子机制提供了重要的理论依据。     

空间环境和地面γ辐照对水稻诱变的差异

研究了不同类型的水稻品种空间搭载和地面⁶⁰Co γ辐照两种条件下的诱变敏感性和诱变效应。结果表明，诱变的敏感性均以粳稻强于籼稻，推广种强于农家种，籼稻中以中籼和晚籼>早籼，而不同粳稻气候生态型间的差异较小。对γ辐照不敏感的品种大多数对空间诱变也不敏感，而对γ辐照敏感的品种中仅有1/4对空间诱变敏感。空间搭载对54.2%的品种的处理当代秧苗生长具有加速作用，有的同时提高结实率。M₂代研究表明，两种诱变处理均能诱发株高和抽穗期突变，但其突变频率差异较大。空间搭载处理的M₂代矮秆、高秆和早熟的突变频率与M₁代总生理损伤存在显著正相关。表明空间环境与地面γ辐照的诱变机制可能不完全相同。本研究结果对开展水稻空间诱变育种具有一定的指导意义。     

航天技术在水稻诱变育种中的应用研究

利用高空气球、返回式卫星和飞船搭载水稻干种子进行空间诱变处理 ,开展空间诱变效应及其育种应用研究。在诱变后代选育出航育 1号、R2 0 36和航香 1 0号等新品种 (系 )。对空间诱发的多蘖矮和大粒突变体进行了形态学鉴定和遗传学研究。空间诱变效应表现为处理当代生理损伤轻 ,植株结实正常 ,后代突变频率因不同基因型和性状差异较大。空间环境诱变敏感性与60 Coγ射线辐照敏感性相关不显著。     

空间辐射对植物的诱变效应

空间环境具有强辐射、高真空、微重力、变化的磁场等特点,与地球环境有所不同,对进入其中的生物具有诱变作用。自从20世纪60年代开始进行空间生物学实验以来,空间环境的生物学效应一直受到科学家的关注,许多国家进行了大量植物种子的搭载实验,获得了作物的优良品种,并研究了空间辐射环境引起植物种子变异的特点、规律和机制。综述了空间辐射对植物学性状、细胞学效应、生理生化特性、蛋白质组和基因组的影响,以及空间诱变育种等方面的研究进展。     

空间诱变水稻多蘖矮突变体不同分蘖期蛋白质组研究

JB-1返回式卫星搭载水稻(Oryza sativa L.)丙95-503干种子,地面种植后筛选出多蘖矮杆突变体R955.利用荧光差异显示双向电泳(2-D DIGE)对突变体播种后第14天(未发生分蘖)、第21天(分蘖起始)、第55天(最高分蘖期)3个营养生长期叶片总蛋白进行分离及定量分析(未搭载植株为对照),检测到在...     

空间飞行对水稻CDA基因甲基化的诱变效应

为了研究空间飞行对植物CDA基因甲基化的影响,以第21颗返回式卫星搭载的水稻种子和地面对照为试验材料,采用亚硫酸盐处理测序的方法对水稻胞嘧啶脱氨基酶(RCDA)基因CpG簇以及第一外显子区域胞嘧啶甲基化进行检测。与地面对照相比,空间飞行导致RCDA基因第一外显子发生可遗传的高甲基化变化。半定量PCR检测显示空间飞行后RCDA基因表达水平下降。另外采用药物5-氮杂胞苷处理水稻使RCDA基因甲基化水平降低,同时检测到基因表达水平上升。结果说明,空间飞行能够对RCDA基因产生甲基化诱变效应,并且甲基化水平的变化与基因表达相关。本研究从表观遗传学角度探讨了空间飞行环境对植物诱变效应的机制。     

航天诱变水稻对叶瘟和穗瘟的抗性鉴定

采用蒙古稻旱晚播活体菌株接种法 ,对JB-1号返回式卫星搭载回的 12个稳定的水稻突变体作了稻瘟病抗性鉴定 ,结果明确 ,航天诱变水稻材料 971-5、974 -4、974-5均抗叶瘟和穗瘟。     

基于培养池阵列微流控芯片的单线虫并行分离条件考察

秀丽隐杆线虫是一种重要的模式生物,已广泛应用于生物医药、农业和植物方面的研究,但线虫体态微小,常规方法难以实现对单条线虫的精准操控和长期追踪。本研究基于微流体控制技术,设计了培养池阵列微流控芯片,提出一种单线虫并行分离方法。通过考察液体培养时的线虫密度、线虫体宽及其分布等影响因素,分析在芯片上进行单线虫并行分离的条件。结果显示,采用无菌液体培养时,线虫密度对线虫体宽及其分布具有明显影响,高密度（约700条/mL）培养组和低密度（约300条/mL）培养组的线虫体宽分别为 （35.5±5.2） μm和（40.0±1.8） μm,且低密度下培养的线虫可获得较好的芯片分离效果,所得含线虫与含单线虫培养池的比例分别为83.3%和66.7%。该并行分离方法相对简便、可靠,结合其微流控芯片结构和流体控制方式,有望用于自动化单线虫长期培养和观测研究。