水稻诱变育种研究进展

诱变育种是一种高效的育种技术,可为水稻新品种选育提供帮助。对水稻诱变育种进行系统性论述,概述了化学诱变、物理诱变、太空诱变、多倍体诱变、诱变剂组合诱导随机突变在水稻育种中的应用,汇总了诱变株的筛选鉴定方法,分析了诱变育种的优缺点,对今后的水稻诱变育种工作进行了展望。

我国水稻辐射诱变育种研究进展

水稻(Oryza sativa L.)是主要粮食作物之一,其品种改良对我国农业可持续发展和粮食安全至关重要。辐射诱变技术为改良高产、优质、抗逆的水稻品种提供了有效途径,为种业自主创新作出了重要贡献。本文综述了近二十余年来水稻辐射诱变各类辐射源的应用,选育方法体系,辐射诱发突变的分子机理,水稻产量、抗性、品质等各类表型及相关基因突变体和获得的新品种等领域所取得的研究进展,并对未来使用辐射诱变技术为我国培育产量更高、适应性更强、品质更优的水稻新品种与创制更多用于基因功能研究的新种质等应用前景进行了展望。

基于水解酶系均衡的米曲霉菌种复壮选育和诱变育种研究

针对米曲霉菌种在工业酿造过程中出现自发突变导致菌种衰退的问题,本研究以生产用米曲霉菌种X3042和JN1为研究对象,通过分纯单菌落并经固态发酵后测定其水解酶系活力的方法,复壮选育获得菌株X3042-4和JN1-3。酶活测定结果显示,X3042-4的蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和脂肪酶活力较初始菌株X3032分别增加了22.37%、10.91%、15.23%和27.71%,而JN1-3与初始菌株JN1相比分别增加了10.71%、2.88%、7.81%和7.17%。针对复壮菌株的淀粉酶活力偏低问题,紫外诱变选育出菌株JN1-3-4,其淀粉酶活力是初始菌株JN1-3的2.69倍,并且蛋白酶、纤维素和脂肪酶活力也有不同程度的增加。本研究为工厂用发酵菌种的复壮选育和诱变育种提供了技术参考。

^(60)Co-γ辐射诱变在木本植物育种中的研究进展

^(60)Co-γ辐射育种是当前诱变育种研究中应用最广泛的诱变技术,为我国农业的发展作出了巨大的贡献,但是在木本植物育种方面应用相对较少,并且受限于木本植物漫长的生长周期,许多研究难以形成突破性的研究成果,急需系统性、全面性的理论指导。本文对近二十年来木本植物的^(60)Co-γ辐射诱变育种研究进行了总结,详细介绍了辐射诱变原理与方法、辐射材料与辐射强度的选择、突变体鉴定等技术,对^(60)Co-γ辐射诱变效应与分子机理进行了探讨,并提出后续研究的重点方向,为将来木本植物的^(60)Co-γ辐射诱变育种提供理论指导。

辐射诱变育种技术概述

辐射诱变技术在种质创新、新品种培育方面具有独特优势。为加强人们对辐射诱变技术体系的了解,从辐射诱变源、诱变方式、诱变剂量、诱变材料及突变体筛选等方面对辐射诱变技术进行综述。不同诱变源的射线类别、射线穿透能力、电量、质量及辐射环境等条件各有差异,适宜诱变处理的材料也有所不同,只有结合相关因素,采用合适的突变体筛选方法才能达到理想的种质创新目的,为辐射诱变育种实践提供参考。

异养小球藻ARTP诱变育种试验研究

对异养小球藻进行常压室温等离子体(Atmospheric and Room Temperature Plasma,ARTP)诱变确定最佳诱变条件,在最佳诱变条件下筛选突变株,并开展突变株的摇瓶培养再验证试验、遗传稳定性试验、50 L发酵罐试验。结果表明,异养小球藻的最佳致死时间为50 s;得到6株突变株,且其细胞数多于出发菌株、质量浓度明显高于出发菌株;突变性能可以稳定遗传,突变株可提前24 h到达发酵终点,发酵液中油脂产量高于出发菌株。

常压室温等离子体技术在微生物诱变育种中的研究进展

主要阐述常压室温等离子体诱变(ARTP)技术的概念、诱变机理和影响诱变效果的因素,以微生物和食用菌诱变育种为主要内容,重点介绍ARTP诱变技术在细菌、放线菌和酵母等微生物菌种改良和提升生物合成能力方面的应用,以及在食用菌新品种选育等研究中的应用,分析ARTP诱变技术在微生物和食用菌育种研究中具有的优势以及面临的挑战,并说明今后研究重点是通过提高快速筛选目标菌株的技术水平,结合高通量测序、转录组和蛋白质组等多组学技术,深入探究经ARTP诱变后微生物和食用菌的遗传规律和调控生物活性物质合成的机制,以期通过新技术的建立和应用,为食用菌和微生物育种研究提供新思路,进而推动微生物和食用菌的种质创新及产业可持续发展。

高产β-葡聚糖酶木霉菌诱变育种及对黄瓜枯萎病的生防效果

为提高木霉菌株的生防潜力,采用紫外线诱变与亚硝基胍处理相结合的方法,对哈茨木霉菌Th-30进行复合诱变育种,测定突变木霉菌株的β-葡聚糖酶活性及生长特性,并评价其β-葡聚糖酶诱导发酵液对盆栽和大田黄瓜枯萎病的防治效果。研究结果显示,6株突变木霉菌株产β-葡聚糖酶能力显著高于亲本菌株,其中突变菌株NU-2产β-葡聚糖酶活性较亲本菌株Th-30显著提高106.36%,且高产酶能力具有遗传稳定性。突变木霉菌株UN-2β-葡聚糖酶诱导发酵液和β-葡聚糖酶粗酶液对黄瓜枯萎病的室内盆栽防治效果分别为65.29%和63.77%,黄瓜幼苗鲜质量的增重率分别为和30.30%和22.73%。2023年UN-2β-葡聚糖酶诱导发酵液对不同生育期黄瓜枯萎病的田间防治效果分别为68.47%、71.63%、70.79%和68.65%。综上所述,与亲本菌株Th-30相比,突变木霉菌株UN-2产β-葡聚糖酶活性显著提高,其β-葡聚糖酶诱导发酵液对黄瓜枯萎病具有良好的生防效果,并对黄瓜幼苗具有明显促生作用。

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。

大豆诱变育种技术的研究进展

随着经济的发展,人们对大豆需求量及品质要求越来越高,培育高产量、多抗性、优质大豆品种迫在眉睫。然而受生态条件的限制,优质大豆种质资源材料匮乏,遗传背景狭窄,而且大豆自然变异过程繁琐且漫长,仅依靠大豆自发突变获得优质遗传材料十分困难,因此利用诱变技术创制优质、高产、多抗新种质是发展大豆产业的有效手段之一。诱变育种技术与常规育种相比,更有利于提高基因变异频率,扩大育种选择范围,高通量筛选有益突变,促进优良性状重组等,能够在短时间内获得性状丰富的突变体,解决种质资源遗传基础狭窄的瓶颈问题,广泛应用于优良性状的大豆新品种选育。本文概述了化学诱变、物理诱变的原理、种类及特点,总结归纳了国内外大豆种质创新中常用的诱变方法和技术优势,展望未来大豆诱变育种技术的应用前景,为大豆育种实践提供参考与启发。

我国芋育种研究探析

长久以来,我国各地芋种植品种均以当地农家种为主。随着时间推移,芋品种严重混杂退化,且产量下降、品质变劣、病虫害加剧,许多原本优异的种质材料在长期的自然选择和栽培过程中被淘汰,有些甚至濒临灭绝。通过对国内外已有研究文献进行综述,分析我国目前芋育种方法的优缺点,剖析芋育种过程中存在的问题,从方法、方向、政策等方面出发,提出今后的芋育种建议,并对其发展进行展望,为芋产业的健康发展提供参考依据。

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。

高产抗菌脂肽Fengycin芽孢杆菌的诱变育种和发酵条件优化

为了提高Fengycin产量,以芽孢杆菌YA-215为出发菌,通过复合诱变(紫外诱变、ARTP-LiCl诱变)育种来获取高产Fengycin突变体。通过单因素实验和响应面试验等确定最佳发酵工艺优化。结果表明,复合诱变选育获得一株高产Fengycin突变株UA397,全基因组测序结合16S进化样本分析显示为暹罗芽孢杆菌。其最佳发酵工艺条件为:蔗糖25 g/L、蛋白胨30 g/L、发酵温度37.7℃、发酵时间37.8 h、接种量5.01%。在此发酵条件下,暹罗芽孢杆菌UA-397的Fengycin产量为517.09 mg/L,是野生型在未进行发酵条件优化时Fengycin产量113.02 mg/L的4.575倍。研究结果为抗菌脂肽Fengycin应用于食品、医药和生物防治等领域奠定了产量基础。

重离子辐照育种对西蓝花幼苗生长及生理特性的影响

西蓝花(Brassica oleracea var.italica)是我国重要的蔬菜作物之一,其种子主要源于进口,亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应,本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子,检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明:100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响,600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量(Median lethal dose,LD50)为415.89 Gy,使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性均高于对照,过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性低于对照,400 Gy辐照后丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)呈现先升高再降低的趋势,最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关,辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明,重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长,影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。

组学技术在重离子辐射微生物诱变育种中的应用

重离子辐射诱变具有诱变率高、诱变谱宽、突变体易稳定等优势,在微生物育种实践中已得到广泛应用。随着测序技术的发展,对重离子辐射诱变效应的研究可以实现较为全面地了解突变体在基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多个层面的生物学信息。本文综述了利用重离子辐射诱变技术进行微生物育种的研究进展,以及联合高通量测序技术探究重离子诱变产生的生物学效应机理。在此基础上,进一步探讨利用组学方法研究重离子诱变微生物的新思路,旨为重离子诱变微生物育种技术提供参考和建议。

兰花诱变育种研究进展

诱变育种是一种快速有效的育种方法,对观赏植物品种改良具有特别重要的意义。兰花具有很高的观赏价值、药用价值、食用价值和/或文化价值,市场前景广阔。已有研究表明,诱变可以引起兰花株型、叶部性状、花朵数、花朵大小、花型、花色、开花期、观赏期、抗虫性、抗病性、抗逆性等性状的改变,迄今至少已获得930个突变体和16个新品种。本文对兰花诱变育种研究进行综述,旨在明确兰花诱变育种现状和影响兰花诱变育种效果的因素,总结兰花诱变机理,找出进一步提高兰花诱变育种效率和效果的方法,为更好地利用诱变育种技术培育兰花新品种,深入阐明兰花诱变机理提供参考。

常压室温等离子体(ARTP)诱变对凡纳对虾不同家系幼体发育及仔虾抗逆性状的影响

为研究物理诱变对虾类前期幼体发育及抗逆性状的影响,探讨通过诱变技术增加选育群体遗传多样性和可利用遗传变异的可行性,本研究利用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术对4尾来自不同家系(A、B、C和D)的凡纳对虾(Penaeus vannamei)个体所产的受精卵(原肠胚期)分别进行相同功率(360 W)、不同时间(2、4、8和12 min)的批量诱变处理,并对孵化率、肢芽期孵化畸形率、存活率、变态率以及仔虾低氧耐受性和氨氮胁迫指标进行分析。结果显示,ARTP对凡纳对虾进行诱变处理后在不同家系间有一些共性的规律,在幼体发育前期阶段,4个家系随着诱变时间的增加,肢芽期畸形率均呈上升趋势,孵化率均呈下降趋势;与未经过诱变的对照组相比,除A和D家系诱变2 min组外,其余处理组肢芽期孵化畸形率均显著升高(P<0.05);除A家系诱变2 min组外,其余各家系处理组孵化率均显著降低(P<0.05);肢芽期孵化畸形率和孵化率与诱变时间均呈现中度或高度相关;与对照组相比,A、B、C和D4个家系在相同阶段的同一处理组存活率的表现具有不定向性,A家系诱变8min组存活率显著降低(P<0.05),而C家系诱变4和8min组存活率显著升高,D家系诱变2和4 min组存活率显著降低,而诱变8 min组则显著升高。可能是诱变的不定向性以及诱变作用于个体造成的。通过存活率和各期变态率综合分析可得,低剂量(2min组)诱变死亡高峰期多发生于幼体发育后期,高剂量(4、8和12min组)诱变幼体死亡高峰期多发生于幼体发育中前期。对A家系幼体的低氧耐受性和氨氮胁迫测试结果表明,低剂量的辐射可能会在一定程度上提高低氧耐受能力;诱变2 min组和8 min组分别在氨氮胁迫实验第4天、第7天存活率很高,诱变对该家系幼体对抗氨氮胁迫的能力有一定的影响。说明ARTP诱变凡纳对虾受精卵在不同家系中幼体发育前期具有一些共性趋势,在幼体发育后期和性状的改变上具有不定向性。研究结果对凡纳对虾新种质创制及功能研究材料的制备提出了新的方法,并为凡纳对虾诱变育种提供了基础数据和科学依据。

基于LabVIEW诱变育种仪的设计

传统常压室温等离子体诱变育种仪的操作方式多为手动控制,自动化程度低而且操作繁琐,该文将先进的测控理论技术应用于常压室温等离子体诱变育种仪设计过程中,研发一种基于工业控制计算机以及LabVIEW虚拟仪器技术的常压室温等离子体诱变育种仪,将实现射流源的稳定放电,实时监测显示常压室温等离子体射流源放电过程中的电压和电流波形,并对所采集的电信号进行分析处理,同时通过步进电机实现对射流源及载物台精确运动控制。

豇豆EMS诱变育种技术要点

甲基磺酸乙酯(EMS)能够诱导植物性状发生改变。本文对豇豆EMS诱变育种过程中的诱导处理、播种育苗、整地移栽、田间管理、采收与留种、数据调查、特异株选择及后续筛选等环节进行了介绍,以期对豇豆育种工作起到一定指导作用。

秋水仙素对豆梨的诱变效应及四倍体鉴定

为筛选秋水仙素对豆梨多倍体诱导的适宜条件,以萌动种子为材料,采用浸泡法进行秋水仙素处理,研究不同浓度和处理时间对其种子萌发、成苗和诱变效果的影响。通过表型观察,结合气孔特征和染色体计数对四倍体诱变植株进行了鉴定。结果表明:(1)秋水仙素抑制豆梨的萌发和成苗;随着处理浓度增加和处理时间延长,种子萌发率、成苗率逐渐降低,诱变率呈先升高后降低趋势;0.8%秋水仙素处理36 h诱导效果最好,四倍体诱导率为35%。(2)根尖染色体计数检测,四倍体染色体数目是二倍体的2倍,为2n=4x=68条,气孔及保卫细胞数有增大与密度减小的多倍化特征。(3)与二倍体植株相比,四倍体呈现植株先矮后高、茎干变粗、叶片变大、叶色变深、叶片加厚等特征,且在生理生化指标上有显著差异。