小麦N离子束注入诱变育种的应用研究

为了探寻新的育种手段,解决目前小麦常规育种中普遍存在的种质资源匮乏问题以提升育种效率,开展了小麦N离子束注入诱变育种与常规育种相结合的应用研究。以N离子不同剂量注入小麦品种连麦6号籽粒进行诱变处理,经过M_1代损伤效应分析,M_2代突变体的分类统计和筛选,M_3代常规系谱法稳定性鉴定,考察了N离子注入对连麦6号农艺性状的诱变效应。结果表明:N离子注入对连麦6号的诱变效应在M_1代显著地表现在株高、结实率、抽穗期和成株率上,M_2代的突变率随N离子注入剂量的增加而提高,由低到高3种剂量处理的突变率分别为5.38%、8.98%和11.02%,筛选出的3个超亲变异性状(矮秆多蘖、早熟性、大穗)在M_3代因不同的剂量处理其重复稳定性存在明显差异;试验明确了不同剂量的离子注入处理对小麦生理性状影响的变异效应不同。     

低能离子束辐照番茄种子的初步研究

研究表明,低能离子束辐照番茄干种子,对番茄农艺学性状有一定影响。在M_0N~+处理发芽率随着剂量升高(能量不变)有所下降,但不明显,出苗时间随剂量增加逐渐推迟1～2d,但Ar~+处理株高多数比对照增高,长势比对照强,果形、果面有变异。不同低能离子束处理得到结果不太一致。M_1叶形、果形有明显变异。     

~(60)Co-γ射线辐照冬小麦花粉、子房及合子辐射效应的研究

~(60)Co-γ射线辐照冬小麦花粉、子房及合子突变频率高(17.6～77.8％),M_1代既表现损防效应,又产生广泛变异,并能遗传,M_2代一般不产生大突变,只在个别性状上出现微小变异,M_3代可出现60％以上的性状趋于稳定的株系,从而大大简化了育种程序。细胞学观察表明,辐照单细胞的各处理,M_1、M2代的根尖细胞染色体畸变率均高于对照,畸变率的高低与田间性状突变率大小有一定的相关性。     

辐照大麦M1代损伤效应与M2代变异频率的关系

本试验以鲁啤一号大麦为材料,用~(60)Co-γ射线分0、93.3、186.6、279.9、373.2、559.8Gy 6个剂量进行辐照处理,着重分析了M_1代植株损伤和细胞学损伤与M_2代叶绿素突变和农艺性状变异之间的相关关系。M_1代根尖细胞的染色体畸变率、微核率、黄叶尖率、苗高和不育率与M_2代性状变异频率以及与M_2代叶绿素突变率之间呈显著或极显著指数函数关系;M_1代出苗率与M_2代性状变异率和叶绿素突变率之间相关不明显。同时,M_1代各种损伤与吸收剂量之间呈显著或极显著直线相关关系;M_2代叶绿素突变及农艺性状变异与剂量之间呈显著或极显著指数函数关系。     

γ线照射和离子束注入小麦生物学效应的研究

对＾６０Ｃｏ－γ射线和离子束注入小麦的生物学效应进行了观察。结果表明,在离子束注入的Ｍ１代,穗部性状未发生明显变异,但株高,成株率随着离子注入剂量的增大而降低,高剂量的抑制作用非常明显,但低剂量对小麦生长有一定的促进作用。２５０ＧＹ的＾６０Ｃｏ－γ射线处理效果与中等剂量的离子束注入效果相似。     

离子束注入对玉米自交系诱变效应的初步研究

以两个玉米自交系联87和丹黄25为材料,采用能量为8.0×1015焦耳的N+,在5.0×1020个/cm2的相同剂量下,分别进行离子束注入处理。设置种胚面(正面)、非种胚面(侧面)胚面注入加激活、非种胚面加激活等处理。在相同种植条件下对经离子束处理的M1代的生物学效应和M2的变异频率进行研究。结果表明:在不同处理下两个自交系的出苗率均较CK均下降,其差异达到极显著水平;联87在不同处理下的平均变异频率为9.3%,其中侧面注入加激活变异频率最大,为23.1%;丹黄25在不同处理下的平均变异频率为3.5%,其中正面注入加激活变异频率最大,为5.6%。从变异谱看,两个自交系均出现在熟期、育性、抗性、品质、双穗率、株高和穗长等变异,特别是出现3个以上性状同时变异而且是正向的期待性状,运用模拟法测定变异株系配合力,联87正向变异不明显,丹黄25获得一个株高变矮、叶片变宽、品质变好、双穗率达83%优良穗行。     

烤烟离子诱变后代筛选材料的性状鉴定

对 N离子束诱变处理的烤烟 NC89和 K32 6后代 (已经过两代筛选 )变异材料 M1 和 M2 进行了性状鉴定。结果表明 ,M1 和 M2 在主要植物学及农艺性状上发生了较多的优良稳定变异 ,M1 株型优化 ,M2 产量提高 ,M1 、M2 烟碱含量、钾氯比均优于对照 ,而抗病性有待进一步改良     

离子束介导玉米DNA后受体小麦当代群体的生物学效应

以6份玉米品种的全基因组DNA为供体,以4份普通小麦品种为受体,借助于低能离子束介导技术完成异源遗传物质的转移,对其介导试验的当代群体的特异性进行了观察鉴定。结果表明,经过离子束注入处理后试验材料的成苗率明显地降低,这是低能离子所导致的生物学效应之一。在所有的试验材料的生育前期和中期,在每一个处理的群体内主要农艺性状上没有表现出明显的差异,而在生育后期,被处理材料的大部分农艺性状与对照没有显著差异,仅仅在4个性状,即植株的生长势、穗型、主茎分蘖状态和单穗变异上,被处理材料表现出一定的变异特征。尽管离子束注入处理和直接浸泡外源DNA的处理也会导致其当代群体内出现突变株,但其群体内的突变株数量比较少,突变率比较低。经过离子束介导处理所导致的生物学效应最明显,其群体内的突变株数量比较多,突变率比较高。     

离子注入对春小麦产量性状的影响

离子注入技术是把带电粒子(离子)以较高的能量注入靶中,使其诱发突变。本试验从1984年起,对“铁春一号”小麦于种子进行不同离子、不同剂量的处理。对高产育种的两个主要性状:单株粒数、单株粒重在 M_1、M_2代进行了统计分析。结果表明,氧离子(O+)注入的 M_1代单株粒数与粒重显著增加,M_2代增产效果消失。氮离子(N+)注入在M_1、M_2代均表现增产,但未能达到显著平准。两种离子在相同剂量下对单株粒数和单棵粒重影响不同。离子注入技术与其他诱变因素的辐射效应相比有明显的差异。     

氮离子注入对同源四倍体水稻的诱变效应

选用不同倍性的水稻进行低能氮离子束注入试验,研究离子注入后的效果与染色体组倍性之间的关系,结果表明,同源四倍体水稻比二倍体水稻对低能氮离子束注入处理更敏感;在同源四倍体水稻群体中所出现的变异频率比在二倍体水稻群体中出现的变异频率高;在经过低能氮离子束注入处理的同源四倍体后代群体中,分别筛选到结实率高达90.16%的单株和具有双胚苗性状的单株,同源四倍体水稻的高结实率特性和双胚苗特性表现出一定的可遗传性。     

小麦EMS突变体的创制与性状鉴定

EMS(甲基磺酸乙酯)诱变育种技术是利用EMS处理种子,使其发生基因突变,在短期内获得有价值的突变体,为育种工作提供丰富遗传变异的一项技术。本研究利用EMS诱变处理小麦品系山农666-2和山农861的种子,在M_1代分别收获203、306个单株,种成M_2株行;在M_2代,每一行收获一个代表性单株,同时收获有明显变异的单株,最终,山农666-2及山农861各收获290、412个单株,种成M_3株系。对M_3代进行了株高、抽穗期、白粉病、条锈病等性状的调查分析。在山农666-2中,株高变异明显,变异范围为40~80cm,获得一些高秆、矮秆变异株系;鉴定出一些高抗条锈病或高感白粉病的株系;发现较野生型最早提前2天或最晚延迟14天抽穗的株系。在山农861中,同样获得高秆、矮秆变异株系,株高变异范围在25~85 cm;鉴定出一些高抗白粉病或高感条锈病的株系;抽穗期变异从最早提前3天抽穗至延后11天抽穗。本次诱变处理获得的突变体变异丰富,这为小麦农艺性状相关基因及抗病基因的发掘、克隆及功能研究提供了重要的基础材料,同时也为小麦育种提供了重要的种质来源。     

辐射条件下大豆主要农艺性状遗传变异的研究

用~(60)C_0-γ射线,以16千伦琴的剂量照射三个品种大豆风干种子,以未经照射处理的原始材料为对照,分析比较了来自 M_1孕性正常(MF)和孕性较差(MS)植株衍生的 M_2、M_3两代九个农艺性状的遗传方差、遗传变异系数、广义遗传力和预期选择进度。通过试验分析得出结果是:(1)辐射后代表型方差为对照的2倍,产生了可遗传的变异。(2)M_2代具有较高的选择潜力和选择可靠性,是选择的关键世代。(3)生育期、百粒重和株高在 M_2便具有较高的遗传力,而且与 M_3代相关显著,可从 M_2代开始进行选择;M_3代粒茎比有较高的遗传力,此时选择有较可靠的效果;产量等其余性状,受环境影响较大,遗传力低,不宜在 M_3代以前直接选择。(4)不同孕性来源的 M_2代群体的变异幅度不同,MS 后代的各项遗传参数都高于 MF 的后代,具有较宽的变异幅度和较高的遗传力和遗传进度,而且孕性大部分恢复正常,具有较高的遗传育种价值。     

氩离子束注入对水稻幼苗生长及过氧化物酶同工酶的影响

为探明离子束注入技术改良北方粳稻的可行性 ,试验采用能量为 30keV ,注入单位为 2 6× 10 13Ar+ /cm2 6个不同剂量的氩离子 (Ar+ )束 ,分别注入“农大 13”、“农大 7”、“秋田小町”3个粳稻品种 ,研究离子束注入后对各品种苗期性状及过氧化物酶同工酶 (POX)的影响。结果表明 :不同品种不同处理的发芽率、出苗率都低于对照 ,各处理的苗高表现为促进和抑制 2种作用。从 3个品种幼苗POX图谱看出 ,不同处理的谱带都有不同程度的变化 ,而且与苗期性状上的差异比较一致。     

花生突变体的诱导与筛选利用

利用诱变创新种质材料是作物遗传改良和功能基因组学研究的重要途径。本研究以丰花1号、山花13号、潍花10号等10个主要推广的栽培花生品种为材料,利用EMS、~(60)Coγ射线、快中子辐射三种方法对成熟种子进行诱变处理,获得了一个含有30 000多个M_1代单株的诱变群体。对M_2代突变体进行田间观察和近红外分析,初步筛选得到多份在叶、株型、荚果、种子发育等方面发生明显变异的材料。将具有明显性状变异的M_2代突变体进行种植繁育获得M_3代,进一步鉴定其表型变异的稳定性。这些材料的获得为花生遗传改良和功能基因鉴定提供了丰富的试验材料。     

大麦减数分裂早前期诱变效应的研究

本试验利用两种有效的诱变剂PYM和EMS,在大麦减数分裂早前期对幼穗进行注射处理,通过对其M_1花粉母细胞染色体畸变率、花粉育性,结实率及M_2性状变异等的研究表明,幼穗处理能显著提高诱变效果,增加染色体畸变率和M_2基因突变率,同时也提高了某些有益性状的变异频率。因此,认为减数分裂早前期是诱变处理的适宜时期。本试验首次采用注射处理的方法,此法能弥补常见浸泡法所造成的人为损伤过大的缺点,提高诱变效果,而且方法简便易行,是一种行之有效的方法。     

大豆EMS诱变群体M_2代主要性状遗传变异及相关研究

本文研究了4个大豆品种种子经EMS处理M_2代主要农艺性状的遗传变异及相关关系。M_2代主要农艺性状均发生不同程度的遗传变异,分枝数、株高、单株荚数的遗传变异系数较大,接近或超过20％。M_2代各性状的广义遗传力以生育期、株高、主茎节数和分枝数较高,单株荚数、单株粒数、单株粒重为中等,百粒重的遗传力偏低。M_2代按10％的选择率进行选择,各主要农艺性状都能获得一定的遗传进度,分枝数、株高、单株粒数的相对遗传进度最高。单株粒数、单株荚数、全株重及生育期与单株粒重呈极显著的基因型和表型正相关;株高、主茎节数、分枝数与单株粒数、单株荚数也呈极显著的基因型和表型正相关,为相关选择指出了方向。M_2代中,株高、生育期的株系间变异大于株系内变异;分枝数、单株荚数、单株粒数的株系间变异小于株系内变异。对株系内变异大的性状,M_2代株行群体以适当大些为宜。     

离子注入小麦的变异效应

本文对离子束注入小麦的变异效应进行了观察。结果表明,离子注入小麦所产生的变异大体可分为三种类型,表现型主要为七种。本文还对突变体有关性状的选择与利用等问题进行了探讨。     

~(60)Coγ射线辐照对水稻主要性状的遗传效应 Ⅱ. ~(60)Coγ射线辐照水稻M_1代的性状表现与M_2代性状变异的关系

水稻经过辐照处理后其M_1代的性状表现与N_2代性状变异的关系是广泛的。从突变频率来看,群体的平均突变频率是很低的,但以个体(株系)后代统计则其突变频率明显增高,从结实率看,则以M_1代不实率30-60%的植株后代突变株较多;从生育期看,则大多数M_1早熟株后代的早熟突变株多,这说明M_1代的早熟性是可以遗传的。早熟性在M_1代即可进行选择。     

离子束介导转大豆DNA小麦后代品质和农艺性状分析

利用离子束介导外源基因群转移的方法,分别将大豆全长DNA、DNA片段导入小麦,通过对M_1～M_3蛋白质含量和株高、粒质等农艺性状的变异分析可知,该方法能有效提高小麦蛋白质含量,降低株高,改变粒质。M_1获得蛋白质含量18％以上(较ck增加2.0个百分点)单株183个,M_2获得蛋白质含量18％以上(较ck增加3.6个百分点)单株33个,M_3获得蛋白质含量18％以上(较ck增加5.1个百分点)单株35个。M_3获得株高62cm以下(较ck降低7cm)的单株102个,占4.1％,部分单株株高能够稳定遗传。转基因后代部分单株和株系籽粒变为全角质。     

离子束注入对小麦品质性状的影响

采用 6种不同剂量离子束注入同一品种豫麦 49和同一剂量离子束注入不同品系小麦 ,研究了离子束注入技术对小麦品质性状的影响。结果表明 :2组试验对容重、蛋白质、吸水率、湿面筋均有影响 ,其平均值均高于对照 ,从变异系数来看湿面筋最大 ,蛋白质次之 ,吸水率较小 ,容重最小 ,但差异均不明显。