化学诱变提高植物抗逆性的研究进展

化学诱变是农业上一种传统的育种技术,在植物抗逆育种方面受到育种家的青睐,用于改善植物的抗寒、抗旱、耐盐碱性等育种方面的研究。植物组织培养技术是实现细胞或个体快速繁殖的有效途径。以上两种技术的结合,可有效提高突变的频率,人为扩大植物遗传变异范围。近年来,化学诱变与生物技术结合在植物抗逆诱变育种方面展现出了积极的发展前景,对于植物新品种选育具有重要的实践意义。本研究综述了化学诱变的特点、常用化学诱变剂[主要是甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN3)]的诱变机制、使用方法、诱变效果以及影响化学诱变的因素等,并介绍了化学诱变在植物抗逆育种领域中的新近研究进展。

果树诱变育种研究进展

综述了物理、化学和空间诱变的原理及其在果树上的应用研究进展。经过七十多年的发展,果树诱变的手段、诱变剂的选择、分离筛选和鉴定技术已经成熟并被广泛应用,果树诱变育种体系日趋完善,并获得很多优良性状或品种。采用γ射线辐射、低能离子注入、激光诱变、空间诱变及复合诱变对相应品种(系)进行系统的诱变研究必将会在果树育种研究中起到更加重要的作用。

物理诱变技术在提升有益微生物拮抗香蕉真菌病原菌方面的研究进展

香蕉真菌性病害是香蕉生产中的主要病害之一,可严重阻碍香蕉产业的可持续发展。而生物防治技术,尤其是利用生防菌的策略,为该问题提供了一个可持续的解决方案。尽管生物防治具有潜在的应用前景,但生防菌在田间的有效定殖和稳定防病能力仍是挑战。本研究聚焦于物理诱变技术对生防菌的改良效果,旨在提升其对香蕉真菌性病原的拮抗能力。利用物理诱变技术对生防菌株进行诱变改良可显著提高生防菌对寄主的定殖能力和病害的防治效果。为了明确物理诱变技术对提升生防菌田间防效的作用,本文综合分析了不同物理诱变技术的类型、作用机理以及它们在提升生防菌拮抗真菌病原体中的应用。同时,文中还探讨了突变菌株筛选与鉴定的方法,并对比了各技术的优缺点。特别指出了传统物理诱变技术在控制突变方向、提高效率及稳定性方面的局限,并提出了离子束、脉冲强光和空间诱变等新型物理诱变技术的潜在优势。通过归纳现有研究和展望未来发展方向,本文旨在为物理诱变技术在增强生防菌对植物病害防治效果的应用提供理论依据,并对其在未来香蕉真菌性病害管理中的应用潜力进行展望。

作物诱变育种的回顾与展望

1 作物诱变育种历史 人为地利用物理和化学等因素诱发作物产生遗传变异(基因突变和染色体畸变),通过对突变体的选择和鉴定,直接或间接地培育成生产上有利用价值的新品种,称为诱变育种。 诱变育种只有短短几十年的历史。1901年荷兰植物学家Hugo de Vries在他的《突变论》中首先提出了“突变”这一术语。

复合诱变选育刺糖多孢菌高产菌株

多杀菌素是刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)经有氧发酵产生的一种大环内酯类抗生素。为提升刺糖多孢菌生产多杀菌素能力,本文通过对刺糖多孢菌工程菌SAS-004进行常压室温等离子结合抗性前体甘氨酸、紫外结合抗性前体丙酸钠和亚硝基胍结合抗性前体2-脱氧-D-葡萄糖三种方式选育,成功筛选到一株遗传稳定性良好的高产突变菌株809-5E,其多杀菌素产量相较于原始工程菌SAS-004提升1.14倍,与野生型菌株ATCC49460相比增加10倍,为工业化生产多杀菌素的菌株选育提供了重要参考。

化学诱变及其在农作物育种上应用

综述了化学诱变育种的发展历程 ,分析了常用化学诱变剂EMS、NaN3和PYM的诱变机制、诱变效应及化学诱变育种的特点 ;介绍了EMS 石蜡油处理玉米成熟花粉和苯甲酰胺与EMS、PYM复合处理 2种新的诱变技术。

植物诱变新技术及其在水稻育种上的应用

简要综述了石蜡油-EMS花粉诱变、离子束注入、花粉辐照和空间诱变新技术的诱变机理、生物学效应及其在水稻育种上的应用。

几种新的诱变因素对水稻的诱变效应

利用返回式卫星搭载 5个水稻品种的干种子进行空间诱变处理 ,以及用离子束、质子、同步辐射 (软X射线 )处理水稻干种子 ,并与γ射线处理作比较 ,研究其诱变效应。结果表明 ,供试的几种诱变因素均可诱发各类染色体结构变异 ,其细胞染色体畸变率均明显高于对照。空间环境促进根尖细胞有丝分裂活动 ,其它诱变因素均不同程度地抑制根尖细胞有丝分裂活动。质子等处理在M2 代能诱发较高频率的叶绿素缺失突变、株高突变和抽穗期突变 。

不同诱变方法对黑曲霉产木聚糖酶能力的影响

利用5种方法对黑曲霉AS3.350进行诱变,研究不同诱变方法对黑曲霉产木聚糖酶的影响,获得高产木聚糖酶的突变株。结果表明,紫外诱变获得的最优突变株酶活是出发菌株的2.18倍,诱变效果最为明显,其次是快中子辐照诱变,获得的最优突变株酶活是出发菌株的1.72倍,硫酸二乙酯诱变、亚硝酸钠诱变、亚硝基胍诱变获得的最优突变株酶活分别是出发菌株的1.51倍、1.46倍、1.38倍,物理诱变比化学诱变对黑曲霉产木聚糖酶更为敏感。

小麦空间环境与^(60)Co-γ辐射诱变效应的比较研究

以12份小麦品种(系)为材料,分别经"实践八号"返回式卫星空间环境诱变和200 Gy60Co-γ辐射诱变处理,以未经任何处理的相同材料为对照,研究了以上两种诱变方式对小麦的诱变效应。结果表明:①空间环境诱变对所有参试材料在诱变方向和突变体类型上表现出多样性;60Co-γ辐射诱变则对某些基因型的小麦材料表现出诱变方向上的倾斜。②空间环境诱变对诱变当代植株的生理抑制小于常规剂量的60Co-γ辐射诱变,获得稳定株系所需的世代数低于60Co-γ辐射诱变;就小麦而言,空间环境诱变获得的诱变率低于60Co-γ辐射诱变,但有益突变所占比例相对较高,有利于小麦突变体材料及品种的选育。③能够通过不同材料对60Co-γ辐射诱变的相对敏感性和突变频率来预测空间环境诱变的相对敏感性和突变频率,可选择地面上表现为高敏感的材料做空间环境诱变之用,可能获得较好的诱变效果。本研究结果对于开展小麦航天育种实践工作具有一定的指导意义。

微藻诱变育种研究进展

微藻在农业、食品、医药及可再生能源生产等领域发挥着重要作用,为获得性状优良的新种质,微藻育种技术取得了进一步发展。诱变育种技术是一种采用物理或化学因素引起微藻发生遗传变异从而在短时间内获得有价值的突变藻株的育种方法。诱变育种已经广泛应用于微藻育种中,成为提高育种效率、获得优良新种质的重要手段。本文概述了物理诱变、化学诱变、复合诱变的诱变机理及其优缺点,总结了诱变技术在微藻育种中的应用现状、存在问题及其展望,旨在为微藻诱变育种研究提供参考。

诱变技术在玉米育种中的应用

简述了诱变育种的发展现状,系统介绍了电离辐射、化学诱变和空间诱变的特点、处理方法及其在玉米育种上的最新研究成果。分析了诱变技术在玉米育种领域里的可能应用。

植物诱变技术的研究进展

植物诱变技术是指利用外界因素加快物种遗传变异,在短期内获得有利用价值的突变体,为培育新种质、新品种及基因功能的研究等创造条件。相对于自然的选择,诱变技术具有高频率、广突变、周期短等特性。主要论述了常用的化学诱变、物理诱变、空间诱变和生物诱变等诱变手段,并详细介绍了上述诱变技术的诱变机理、生物学效应、常用的诱变方式及其在植物应用中的研究现状。针对现行各种诱变技术的不足提出了今后努力的方向。

油茶产黄酮内生真菌的诱变育种

以实验室保存的从油茶中分离出来的、具有产黄酮能力的内生真菌JS-Ye6为研究对象,为提高其产黄酮能力,先通过单因素诱变即紫外线(UV)诱变、亚硝酸(HNO_2)诱变分别获得最佳正突变菌株YZ-8、YY-4,它们的黄酮产量提高率分别为37.04%、16.26%;然后采用复合诱变法对菌株YZ-8、YY-4分别进行HNO_2诱变、UV诱变,结果显示UV-HNO_2复合诱变的效果优于HNO_2-UV复合诱变的效果,并最终筛选得到最佳正突变菌株Y-UH-2,黄酮产量为0.022 4 mg/mL,比对照菌株JS-Ye6产量提高53.4%,且菌株连续传代稳定性较好。

植物诱变育种研究进展

简述了诱变育种的发展现状,系统介绍了辐射诱变、化学诱变和航天诱变的特点、诱变机理、生物学效应及其在植物育种中的应用。

N^(+)和Ar^(+)注入红三叶种子的诱变效应研究

离子注入技术是创制植物新种质的有效手段。为探究离子注入红三叶的诱变效应,以不同注入能量和剂量的N^(+)(能量30或50 keV,剂量5×10^(14)或5×10^(15)ions·cm^(-2),分别记为N3014、N3015、N5014、N5015)和Ar^(+)(能量30或50 keV,剂量5×10_(14)ions·cm^(-2),分别记为Ar3014和Ar5014)注入“鄂牧5号”红三叶种子,研究种子诱变后的萌发特征和生物学特性,并通过株高、单株分枝数、单株花序数、花序小花数、叶片长度、叶片宽度、花序长度以及花序宽度等农艺性状对诱变单株进行变异分析。结果表明,离子注入后红三叶种子表皮具有明显的“灼伤”现象,种皮颜色变成黑褐色。相比于对照,Ar3014处理下发芽率指标值略有提高,处理N3014和N3015的发芽率指标值略有降低,但与对照均差异不显著。N5014处理显著降低了种子发芽率(P<0.05),比对照低约10%,处理N5015和Ar5014发芽率更是降低超过30%(P<0.05)。注入能量为30 keV的2个N^(+)处理显著增加了胚根体积和胚根长度(P<0.05)。经离子诱变的种子(M_(1)代)种植后生产M_(2)代种子,依次生产M_(3)和M_(4)代种子。M_(2)代植株各性状平均值显著低于对照(P<0.05),但表现出更大的性状变异特征,为进一步筛选突变材料奠定基础。50 keV的N^(+)和Ar^(+)诱变处理具有更大的诱变效应,但主要是不利突变。红三叶适宜的N^(+)诱变能量为30 keV,剂量为5×10^(14)~5×10^(15)ions·cm^(-2)。经过4个世代选育,获得8个性状稳定并具有潜在利用价值的M_(4)代突变体材料,为红三叶诱变育种提供基础资料。

狗牙根诱变后代生长速度评价及DNA指纹图谱构建

狗牙根(Cynodon dactylon)是一种常见的暖季型草,利用诱变技术处理现有品种进行改良,是快速选育优良新品种的一种途径。本研究以国审品种‘阳江’狗牙根通过60Co-γ辐射处理获得的12个诱变后代为材料,进行生长速度评价和基于序列相关的扩增多态性(SRAP)分子标记技术的DNA指纹图谱构建。结果表明,诱变后代间匍匐茎总长度、地上部分干重、匍匐茎数量、地下部分干重等4个指标均存在显著的变异。对这4个指标进行隶属函数分析,对诱变后代的生长速度进行综合评价,认为其生长速度由快到慢依次为M37>M16>M1>M25>M10>M18>M28>M29>M26>‘阳江’>M22>M31>M4。利用12对SRAP引物对12个诱变后代和6个狗牙根主栽品种进行指纹图谱构建,其中7对引物组合可以直接对18份参试材料进行准确鉴定。本研究为进一步国产狗牙根新品种的选育和保护提供了可靠的实验依据。

诱变筛选Vc二步伴生菌

为了提高Vc二步发酵糖酸转化率,以巨大芽孢杆菌WS-05为出发菌株,采用微波和氯化锂复合诱变的方法进行诱变选育,筛选促进产酸菌生长和代谢的伴生菌。研究了微波-氯化锂诱变过程中不同的剂量、时间对Vc二步伴生菌存活率的影响,选取菌株存活率为55%~70%的3组诱变组合方式进行诱变,筛选能使小菌发酵产2-酮基-L-古龙酸产量高的伴生菌,经摇瓶发酵复筛,获得高产菌株D06,其转化率较出发菌株高2%。研究了发酵条件对新菌系的影响,结果显示:适当增加新菌系通气量(250 mL发酵摇瓶中装液20~25 mL)可以充分满足菌体代谢产酸对氧的要求,最适底糖浓度为7%,最适生长温度为31℃;经传代实验证明,其遗传性状稳定,4代平均转化率可达87.84%。

平菇^(60)Co-γ诱变孢子杂交新种质的创制及其遗传多样性分析

为了探究不同平菇品种对辐射的敏感性及适宜辐射剂量,以便快速准确地鉴别平菇的杂交后代,创制新平菇种质,从而加快育种进程,本研究利用10个^(60)Co-γ射线剂量分别辐射4种不同平菇的孢子悬浮液,对致死率进行统计,并获得了诱变菌株的孢子单核体。随后配制杂交组合,开展了^(60)Co-γ诱变和杂交育种研究。基于简单序列重复(SSR)标记,对诱变后材料和杂交后代共39份材料进行了遗传多样性分析。结果表明,品种5178的适宜辐射剂量为500 Gy,时间为200 min;9408的适宜辐射剂量为600 Gy,时间为240 min;灰美2号的适宜辐射剂量为700 Gy,时间为280 min;榆黄菇T2的适宜辐射剂量为400 Gy,时间为160 min。筛选获得的35个长势良好的杂交子中,经SSR分子标记验证,这些菌株在8对引物扩增下呈现出不同的特异性条带。综上,本研究可快速、准确地鉴别杂交子,为平菇的辐射诱变和杂交育种提供了技术依据和理论参考。

康乃馨抗尖孢镰刀菌无性系诱变技术

枯萎病是康乃馨鲜切花种植过程中较为严重的真菌病害之一,该病的病原菌是尖孢镰刀菌康乃馨专化型(Fusarium oxysporum f.sp.dianthi),培育和合理种植抗病品种是防控康乃馨枯萎病最有效的方法之一。应用植物体细胞无性系变异及真菌毒素加压筛选技术,可以定向培育康乃馨抗病育种材料并加快抗病品种选育速度,为康乃馨抗病育种提供新的思路。为获得抗枯萎病的康乃馨育种中间材料,以感枯萎病的康乃馨多花品种紫蝴蝶组培苗为试验材料,诱导愈伤组织并进行悬浮培养建立悬浮培养系,再用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变后添加尖孢镰刀菌毒素粗提液筛选抗病细胞系。结果表明,诱导愈伤组织最适宜的培养基是Murashig-Skoog培养基+麦草畏1.0 mg/L;筛选出EMS最佳处理组合为0.4%处理4 h;在80.0%的粗毒素培养基上培养10 d是康乃馨抗尖孢镰刀菌无性系筛选较适宜的选择压;诱导康乃馨再生植株较好的激素组合是苄氨基腺嘌呤(BA)0.5 mg/L+噻苯隆(TDZ) 0.1 mg/L+萘乙酸(NAA)0.1 mg/L;经人工接种尖孢镰刀菌进行抗病性鉴定后发现,紫蝴蝶抗病无性系的病情指数为45,为中抗水平。