低能离子束介导水稻遗传转化的研究

为研究影响低能离子束介导水稻遗传转化效率的各种因素 ,以粳稻 0 2 42 8、花培 94 鉴 0 9、籼稻明恢 63这 3个水稻品种为实验材料 ,分析了离子的种类、能量、剂量、剂量率等参数对遗传转化的影响 ,建立了有利于遗传转化的组织培养条件和筛选程序。分子生物学检测证明 ,外源GUS报告基因已经整合到水稻基因组中 ,3个水稻品种获得抗性愈伤组织的转化率分别为 1 1 %、1 1 4%和 7 1 % ,获得再生试管苗的转化率分别为 1 5 2 %、1 87%和 1 1 3 %。为应用离子束介导法进行其它对农杆菌不敏感的禾谷类作物转基因提供了方法学的参照 ,并为深入研究离子束与生物体相互作用机制打下了基础。     

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。     

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。     

低能氮离子注入桔梗种子的生物学效应研究

为研究低能氮离子(N⁺)注入对桔梗种子的生物学效应,以不同氮离子注入能量(25 KeV和35 KeV)和剂量[0(CK)、2×10¹⁶、4×10¹⁶、6×10¹⁶、8×10¹⁶、10×10¹⁶、12×10¹⁶N⁺·cm^-2]对桔梗种子进行处理,通过测定M₀存活率探索最佳处理条件,并对桔梗进行形态学性状观察,筛选优异突变株,进一步通过ISSR分子标记分析桔梗突变体突变位点。结果表明,能量为25 KeV,剂量为12×10¹⁶ N⁺·cm^-2时,桔梗存活率最高,为77.0%。突变株的花形、花萼结构、花期和株高均发生了变化,主要表现为花萼向类似花瓣结构变化、花期延迟、植株变矮等;突变株的ISSR分析结果显示,20对引物共扩增出250个位点,其中多态性位点共87个,多态率为34.80%,平均每对引物可扩增出4.35条多态性片段。本研究结果为桔梗N⁺注入诱变育种提供了一定的理论参考。     

氮离子注入水稻生物学效应研究

本试验研究了氮离子注入水稻干种子引发的生物学效应，并将其与γ射线、叠氮化钠处理进行了比较。结果表明：氮离子注入后，种胚表层细胞出现刻蚀，细胞之间出现裂缝，种胚内层结构也发生变化。氮离子注入的Ｍ１代生理损伤较轻，Ｍ２代的叶绿素突变频率低于γ射线和叠氮化钠的处理，抽穗期突变频率高于γ射线和叠氮化钠的处理，株高突变频率与叠氮化钠处理的相近，但比γ射线处理的低。用诱变效率衡量其诱变效果，氮离子注入的叶绿素诱变效率低于γ射线和叠氮化钠的处理，株高的诱变效率则高于γ射线和叠氮化钠的处理，抽穗期诱变效率高于γ射线的处理，但比叠氮化钠处理的略低。     

离子束介导的水稻早熟变异株系AFLP分析

用AFLP分子标记技术对N+离子束介导玉米总DNA获得的2个稳定遗传至第6代的水稻早熟变异株系C(08-5-121-6-1)和D(08-5-121-6-2)进行分析。首先从64对引物中筛选出10对多态性较好的引物,然后用这10对引物对早熟变异株系C和D分别扩增。结果显示,变异株系C、D和阴性对照水稻B(豫粳6号)与阳性对照玉米A(郑单14)之间的AFLP扩增图谱相似率分别为15.7%、16.2%和11.6%,说明变异株系与对照豫粳6号的AFLP扩增图谱存在显著差异。变异株系C和D与阴性对照豫粳6号相比,分别扩增出50条和58条差异带,其中新带分别为25条和35条,缺失带分别为19条和15条,变异株系C和D分别扩增到与阳性对照玉米相一致的目的带6条和8条,说明变异株系C和D基因组DNA与玉米基因组DNA相似性高于对照水稻。     

离子束介导玉米DNA的水稻变异后代AFLP分析

利用离子束介导法将玉米（郑单14）DNA片段转入水稻豫粳6号,经过5年的筛选得到了基本稳定遗传的变异株系。本研究通过对64对AFLP选扩引物的筛选,优选出了18对选扩引物,它们能同时在2个变异株系中扩增出大量的DNA指纹条带,并且同时能扩增出差异带以及“目的带”。用AFLP分子标记初步分析了2个变异株系与对照间的差异,变异株系中出现了新带、缺失带和“目的带”等几种情况,这些DNA水平上的差异,表明离子束介导玉米DNA育成的水稻材料可能已经插入了玉米的DNA。     

低能氮离子束与UV-B增强对水稻光合及蒸腾速率的影响

为进一步探索缓解增强UV-B辐射对植物光合系统损伤效应的方法,该文研究了在3种不同剂量低能氮离子束的作用下,增强UV-B辐射对水稻光合作用日变化以及光合色素含量的影响。结果表明,增强UV-B辐射(16.46 kJ/m2·d)降低了水稻孕穗前期叶片的净光合率（Pn)、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）以及叶绿素a（Chla）和叶绿素b（Chlb）的含量,而提高了水分利用率（WUE)、类胡萝卜素的含量以及叶绿素a与b（Chla/Chlb）的值。与单独增强UV-B辐射处理相比,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束和增强UV-B辐射复合处理显著的提高了Pn、Tr、Gs、Ci以及光合色素含量等指标。因此,剂量为3.0×1017 N＋/cm2的低能氮离子束处理可能缓解了增强UV-B辐射对水稻造成的损伤。研究结果可为深入探索离子束生物技术和多种诱变源对水稻生理特性的综合效应提供参考。     

加速器氩离子辐射对水稻诱变效应的初步研究

用加速高能氩离子束照射水稻干种子,观察M_1的损伤效应,建立了成苗率与育性的剂量响应曲线,并求出成苗率与育性的半抑制剂量分别为93.7Gy及67.0Gy。在M_2选出了具早熟、矮秆、大粒等性状的多个突变体,并发现多种性状同时变异的突变体所占的比例较大,而不同剂量处理的诱发突变效果有较大差异,在所用剂量范围内,以90Gy处理诱发的突变频率最高,突变谱最广。应用同工酶作为遗传标记研究了所观察的性状突变与9种同工酶酶谱的关系。结果表明,在分析的突变体中,有两种同工酶(PGD-1及PGI-2)的电泳形态不同于原种,且分别与千粒重和籽粒长宽比及株高和抽穗期的变异相关。     

高能重离子束和X射线辐射水稻幼苗的当代生物学效应研究

为探究高能重离子束和X射线辐射对水稻幼苗生长发育和生理特性的影响,使用5~40 Gy的高能碳离子束和10~80 Gy的X射线辐射处理粳稻Kitaake幼苗,测定根长、芽长、苗高、株高、分蘖数、结实率、千粒重、光合特性、抗氧化酶活性及遗传物质多态性指标。结果表明,高能重离子束或X射线辐射水稻幼苗后,其根长和芽长均呈现随辐射剂量增加而降低的趋势,但存活植株成熟期的株高与未辐射组相比差异不显著;M₁植株结实率及种子千粒重随剂量升高呈下降趋势,在较高剂量下表现为显著降低。辐射处理后相对根长约为69%时,两种辐射对幼苗的根及芽在较短时间内的抗氧化系统存在显著影响。与未辐射组相比高能碳离子束辐射组的叶绿素含量和F_v/F_m值均无显著差异,而X射线辐射处理组的叶绿素含量较高、F_v/F_m值降低。20 Gy高能碳离子束辐射处理水稻幼苗简单重复序列间扩增(ISSR)多态率为29.31%,40 Gy X射线辐射处理水稻幼苗ISSR多态率为37.76%。本研究结果为不同电离辐射处理水稻幼苗提供了推荐的诱变剂量区间:高能碳离子束20~30 Gy,X射线30~40 Gy。     

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。     

N+注入对不同倍性双胚苗水稻幼苗生长及酶活性的影响

以同源四倍体双胚苗水稻品系09-04-01和相应的二倍体09-02-01为研究材料,对其不同剂量离子注入后种子电解质外渗率及幼苗生长状况和酶活性做了初步研究.结果表明:离子注入后,09-04-01种子电解质外渗率与对照相比的平均增幅低于09-02-01;09-02-01在1.0×1017N+/cm2注入剂量下幼苗生长状...     

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。     

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。     

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。     

氮离子注入对水稻诱变效应的初步研究

用１５～３０ＫｅＶ的氮离子注入水稻种子,以＾６０Ｃｏγ射线辐照作对比,研究其Ｍ１代生物学效应和Ｍ２代突变。结果表明,氮离子能诱发水稻染色体结构变异,染色体畸变细胞率随离子注入剂量的提高而呈增加趋势,但染色体畸变效应低于γ辐射。氮离子注入还能抑制根尖细胞有丝分裂,使过氧化物同工酶酶谱发生变化,离子束诱发幼苗叶绿素突变频率明显高于γ射线,而抽穗期和株高突变频率与γ射线相似。     

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。