甲基磺酸乙酯(EMS)在植物诱变育种中的应用

甲基磺酸乙酯(ethyl methanesulfonate, EMS)是一类具有诱变概率高、突变效率高且稳定的烷化类化学诱变剂,能够诱发产生高密度的系列等位基因发生点突变,在植物种质资源的创制、突变体库的建立以及功能基因组学的研究等方面得到了广泛的应用。本研究主要从EMS诱变剂的剂量和处理时间、诱变材料的选择、植物诱变性状、突变体的筛选及鉴定方法等方面进行了简述,为植物育种工作者提供研究思路和参考依据。这对EMS诱变技术在植物诱变育种中的研究具有重要意义。     

EMS诱变NC 55突变体库的创建及高钾突变材料的筛选

为了获得不同类型的烟草突变体库,用0.6%的EMS诱变处理NC 55,对诱变后的M 1代的大田性状进行调查分析,并从中筛选高钾突变材料。EMSNC 55 M 1代植物学性状和农艺性状变异类型丰富,突变率为11.88%,主要为多头突变、株型突变、叶片突变等;通过大田筛选和烟叶化验,筛选到钾含量高于对照NC 55的突变材料74份,其中钾含量超过1.50%的35份,以EMSNC 55-5501烟叶钾含量最高,为2.03%。EMSNC 55 M 1代单株留种606份,为进一步筛选各种类型突变体和选育新品种创建了很好的突变体库。     

工业大麻甲基磺酸乙酯(EMS)诱变体的筛选及RAPD分析

为了构建工业大麻EMS突变体库,为大麻功能基因组学研究准备基础材料,利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯溶液诱变处理火麻一号,对获得的M_2代植株进行农艺性状及其他生物学性状的表型筛选,结果共获得37份苗期和成株期发生变异的突变体,其中27份苗期变异类型、10份成株期变异类型,变异率分别为20.93%、11.24%。对突变体进行了RAPD分析,26个引物中有11个引物扩增出多态性,证明突变体在基因上发生了变化,为EMS化学诱变突变群体在工业大麻功能基因组的研究和育种方向提供了理论和实践基础。     

基于不同烟草类型基因组重测序的烟草SSR标记的开发和应用

基于基因组重测序的分子标记研究是一种新的方法。本研究在普通烟草基因组序列已完全测定的基础上重测序了4个烟草品种（系）,包括烤烟类型（LY1306,秦烟96）2个,晒烟类型（Wanmao 3）1个,马里兰烟草类型（Wufeng 1）1个。结合在NCBI中测序并发布的K326和TN90品种的基因组序列,分析了这4个重测序的烟草品种的InDel突变和SNP突变位点,鉴定出7个具有品种多态性的SSR候选位点,其中5个SSR位点可扩增出DNA片段。通过对包括不同烟草类型在内的10个烟草品种进行PCR检测,表明本研究选出的SSR位点可用于烟草品种或烟草类型的分类,其中NW-015889872.1、NW-015854676.1和NW-015890969.1等3个SSR位点可有效区分烤烟、白肋烟和马里兰烟以及晒烟烟草类型。     

EMS诱变刺荞的形态突变体鉴定与分析

为构建苦荞EMS突变体库和为苦荞功能基因组学研究准备基础材料,利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（ethyl methane sulfonate,EMS）诱变处理刺荞种子,对获得的M₂代材料进行生物学性状与农艺性状鉴定,并对部分M₂代材料播种家系进行验证。对M₂代全生育期田间表型进行观察鉴定,共获得480份突变体材料,包括子粒、叶片、茎秆及生育期等生物学特性与主要农艺性状突变体,变异类型丰富,尤其是首次发现了子粒多棱苦荞新材料,并发现了自然突变中少见的变异类型,如子粒开裂等变异类型。所构建的刺荞EMS突变群体较理想,可望有效用于苦荞功能基因组研究和苦荞遗传改良。     

"范尼"甲基磺酸乙酯诱变体系的建立和M4代干旱敏感突变体筛选

利用甲基磺酸乙酯(EMS)处理亚麻"范尼"建立诱变体系,获得突变体库.对突变材料进行耐旱性筛选,为亚麻抗旱选育奠定基础.采用不同浓度EMS和处理时间诱变"范尼"种子,根据M1代半致死率确定最佳诱变体系,M2代种子单株收获至M4代.在15％和18％的PEG-6000浓度处理下,分别对7个"范尼"M4代突变体植株的萌发期和...     

四种细胞质来源的烟草不育系线粒体SSR位点差异

采用线粒体SSR(mtSSR)方法对普通烟草4种不育类型的不育系、不育胞质来源的烟草野生种和保持系进行线粒体位点差异分析,探讨mtSSR位点差异与胞质不育的关系。在烟草线粒体基因组上检索到24个能重复稳定扩增出片段的mtSSR,对烟草属植物的这些mtSSR分析结果显示,普通烟草种内mtSSR较为保守,多态性比率仅10.5%;4种不育类型的各自不育系与保持系、不育胞质上存在多个差异位点,在Nta(sua.)S类型中差异位点在线粒体编码基因orf138a、orf138c以及orf102~orf210的基因间区;在Nat(gla.)S类型中,差异位点在线粒体orf138a、orf138c两个编码基因以及nad2~sdh3、rps12~orf125b、orf116~orf101b、orf102~orf210的4个基因间区;在Nta(rep.)S类型中,差异位点在线粒体编码基因orf190以及orf104c~orf202的基因间区;在Nta(rus.)S类型中,差异位点在线粒体编码基因orf137以及rps12~orf125b的基因间区。这些位点差异可能与各自的雄性不育有关。另外,mtSSR引物TMS20在Nat(sua.)S、Nat(gla.)S、Nat(rep.)S和Nat(rus.)S类型的雄性不育系中分别扩增出了184、172、212和225 bp的片段,表明可用该引物区分4种烟草CMS类型。     

甲基磺酸乙酯(EMS)对醉鱼草种子萌发的影响

以醉鱼草种子为研究材料,分别采用0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%、3.0%等6个浓度梯度的EMS溶液处理12 h、24 h、48 h,旨在探究不同浓度和时间处理对醉鱼草种子萌发及幼苗生长的影响,以筛选最适诱变浓度和时间组合,为后期构建醉鱼草EMS突变群体提供指导。结果表明:高浓度的EMS对醉鱼草种子的萌发和幼苗的长度具有抑制作用,且浓度越高,发芽率越低,幼苗越矮;EMS浓度为3.0%、处理时间为48 h时,其相对发芽率最接近半致死浓度,为醉鱼草EMS诱变体库建立的适宜条件。     

12C6+离子束辐照糜子诱变突变群体的构建与SSR分析

为构建物理诱变糜子突变体库,采用50、100、150、200和250 Gy剂量碳离子束(12C6+)辐照陇糜7号和晋黍9号种子,结合混合系谱法和系统聚类分别构建2个含52和79个株系的M5寡表型突变群体。田间试验结果显示,诱变M1出苗率随剂量增大明显降低,陇糜7号M1半致死剂量为150 Gy,晋黍9号M1半致死剂量为100 Gy,且100、150 Gy诱变下M4变异最多。不同诱变剂量下M5、M6表型稳定且株高、产量性状、成株色及粒色均表现出明显遗传差异。从2个M6群体中分别选择9和11个代表性株系,利用多态性SSR引物进行分子验证,与亲本相比,6对SSR引物在陇糜7号的9个株系中位点变异基因型数为1~2,在晋黍9号的11个株系中位点变异基因型数为1~4,突变群体存在丰富的遗传多样性。     

利用SSR分析四倍体棉种多态性

利用SSR标记对60份四倍体棉种材料进行遗传多样性分析,其中包括42份陆地棉野生种系。结果显示, 从1 050对SSR引物筛选出的95对SSR引物均能在60份材料间扩增出稳定明显的多态性条带,共检测出660个片段,其中多态性片段584个,占88.5%。每个位点的等位基因为2~12个,平均每对引物6.1个。UPGMA聚类分析显示, 42份材料的相似性系数(GS)在0.306~1.000之间,平均成对相似系数为0.493。95对引物的多态信息含量(PIC)的变幅为0.278~0.905,基因多样性(H¢)的变幅为0.451~2.451, 有效等位基因数(Ne)在1.385~10.490之间变动。SSR标记在陆地棉野生种系及四倍体棉种间均可反映丰富的遗传多样性信息,其中陆地棉与陆地棉野生种系中阔叶棉的亲缘关系最近,海岛棉和达尔文棉的亲缘关系非常相近,黄褐棉和毛棉相对较近,陆地棉与其他4个棉种的亲缘关系最远。     

基于SSR标记的80份烟草种质指纹图谱的构建及遗传多样性分析

利用均匀分布于烟草24个连锁群上的48个SSR标记对80份烟草材料进行分析。结果显示,48个SSR标记共扩增出211个等位基因,平均每个标记4.396个,Shannon′s信息指数I为1.034,多态信息含量值为0.229~0.905,观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）和Nei′s多样性指数（H）平均值分别为0.320、0.572、0.431。聚类结果表明,在遗传距离为0.68时可以将80份烟草种质分为2个类群。5个烟草居群间的遗传一致度在0.643~0.765范围内,遗传距离分布在0.268~0.442。筛选4对核心引物构建了不同烟草种质资源的数字指纹图谱, 可将这80份烟草种质资源全部区分开。本研究在分子水平上为筛选优质烟草种质资源、挖掘重要基因以及拓宽烟草育种遗传基础等工作提供科学依据。     

烟草耐旱突变体生理特性分析

干旱是影响植物生长发育和产量的重要制约因素,选育耐旱烟草品种对农业生产实践具有重要意义。为了探究前期筛选的烟草耐旱突变体M28耐旱生理机制,本研究对5～6叶期的K326和M28进行了自然干旱胁迫处理。表型鉴定结果显示,经干旱胁迫31 d及复水3 d后,M28的生长状态优于对照K326。相对应地,生理生化指标显示,在干旱处理7 d (或14 d)后,突变体M28叶片相对含水量(RWC)、过氧化物酶(POD)活性、净光合速率(Pn)显著高于K326;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢(H₂O₂)含量、超氧阴离子(O₂^-)含量、相对电导率(EL)、丙二醛(MDA)含量、气孔导度(Gs)及蒸腾速率(Tr)显著低于K326,以上结果表明突变体M28的耐旱性强于K326。该研究不仅解析了突变体M28的耐旱生理机制,也为烟草抗逆改良提供了育种素材。     

甲基磺酸乙酯处理对菜心种子萌发的影响及其变异表型的观察

为确定甲基磺酸乙酯(EMS)诱变菜心种子的最佳条件及其诱变性状,本实验以3个不同品种菜心为材料,研究了EMS不同浓度(0%～3.5%)和不同浸泡时长对种子萌发和幼苗发育的影响。结果表明：随着EMS浓度(0%～3.5%)的提高,3种菜心种子的发芽势、发芽率和成活率均逐渐降低。同一品种在相同EMS浓度下,随着浸泡时间的延长,种子的发芽势、发芽率和成活率均显著降低。最终确定2.5%EMS浸泡4 h为诱变‘特靓王45天尖叶菜心’和‘油绿701’的最佳条件,3.0%EMS浸泡4 h为诱变‘油绿702’的最佳条件。经EMS诱变菜心幼苗的变异表型有黄化、叶缘不规则、茎部紫色或黑色等性状。本研究结果为菜心的诱变育种提供了理论依据。     

水稻InDel和SSR标记多态性的比较分析

为评价插入缺失（InDel）标记在水稻分子育种中的应用价值,本研究用日本晴和9311序列筛选得到遍布每条染色体的20对InDel标记和53对SSR标记,分析46份粳稻和47份籼稻的遗传多样性。研究表明这些InDel标记在籼粳亚种间具有很高的多态性,亚种内多态性较低,平均多态性水平显著小于SSR标记,InDel标记具有数量多,扩增产物稳定和易于检测等优点,将InDel标记应用到遗传图谱构建、基因定位分析和标记辅助选择中可以加速研究进程。     

20份甜高粱遗传多态性的RAPD和SSR分析

利用RAPD和SSR分子标记技术,旨在探讨来自不同地区的20份甜高粱杂交种和品种资源遗传多态性及亲缘关系.试验结果表明,筛选出31条RAPD引物在20份甜高粱的DNA中产生稳定清晰条带数为202条,其中多态性片段167条,多态率为82.67％,品种间的遗传相似系数(GS)为0.613～0.870,平均值为0.744;筛选出91对SSR引物在20份品种资源的DNA中扩增片段数为297条,其中多态性片段267条,多态率为89.90％,品种间的遗传相似系数(GS)为0.555 ～0.837,平均值为0.695;20份甜高粱的2种分子标记的单独聚类分析结果表现出一定差异,但2种趋势大致相近;结合RAPD和SSR这2种标记联合数据的品种聚类分析结果,更能全面客观地反映品种间的遗传多态性及亲缘关系.     

中国稻与美国稻的SSR标记多态性分析

从88对平均分布于水稻12条染色体的SSR引物中筛选出24对用于33份美国稻和13份中国稻的多态性分析,24对引物在46份材料中共检测到189条带,其中多态性带177条,多态率高达93．65％。UPGMA聚类分析把46份材料分为两大类,28份美国稻组成Ⅰ类,另5份美国稻与13份中国稻组成Ⅱ类;在Ⅱ类中,美国稻与中国稻分别聚为Ⅱ-Ⅰ和Ⅱ一22个亚类。结果表明：美国稻与中国稻之间的遗传差异大于美国稻之间的遗传差异大于中国稻之间的遗传差异。美国稻与中国稻之间、部分美国稻之间遗传背景差异显著。     

利用SSR标记分析栽培种花生多态性及亲缘关系

利用11对SSR引物对24个花生栽培品种（包括四大类型）进行PCR扩增分析，其中4对检测到明显的多态性，共检测到33个等位基因变异，每一个位点上检测到的等位变异数为5～13个，平均为8.25个。根据扩增结果可以将24个品种中的21个相互区分。供试品种间的遗传相似系数值在0.2～1.0之间，平均为0.4788。根据UPGMA聚类分析结果,供试     

三种瓜类作物SSR扩增的通用性与多态性分析

利用940对SSR引物,对甜瓜、黄瓜和西瓜三套重组自交系群体的作图亲本DNA进行PCR扩增,分析SSR引物在不同瓜类作物问的通用性与多态性.结果表明.上述SSR引物在甜瓜、黄瓜和西瓜等不同瓜类作物问具有一定的通用性,最小通用率超过24%,说明不同瓜类作物基因组同存在一定的相似性.但瓜类SSR引物的种属特异性很强,能够检测的多态率很低,三套作图亲本之间能够共用的多态性SSR引物比例甚至不足1%.     

菜豆A18-1 EMS诱变和突变体库的构建

菜豆(Phaseolus vulgaris L.)作为重要的经济作物被广泛种植,具有品种繁多、表型差异明显和基因组小的特点,是研究豆类植物基因组功能的重要材料。为了创造更多的变异材料来改良品种和丰富突变体库,以及为将来功能基因组学研究积累材料,用甲基磺酸乙酯(EMS)处理A18-1菜豆干种子,处理浓度为0.04 mol/L,对2128份M2单株在整个生长时期进行田间表型筛选,共筛选出107株突变株,占整个筛选群体的5.03%。构建了包括叶、茎、花、荚、株型、育性和熟期等性状变异的突变体,其中叶形叶色相关的突变体数量和类型都为最多,占总突变体数量的27.0%,茎和花及其育性相关的突变体数量相等且均最少,占总突变体数量的10.3%。本试验为构建和创新突变体库提供了新材料,对研究基因组功能和表型之间特异性关系及遗传育种有重要意义。