锂离子束辐照小麦诱发DNA损伤与特异基因调控网络解析

锂(^(7)Li)离子束作为一种新型诱变剂在作物诱变育种中发挥着越来越重要的作用。本研究利用彗星电泳技术探索了^(7)Li离子束辐照小麦诱导的DNA损伤特点,并结合转录组分析初步解析了特异基因表达调控网络。结果表明,与传统诱变因素伽马(γ)射线相比,^(7)Li离子束辐照引起的小麦幼苗生长抑制程度低,幼苗叶脉失绿至开裂。对辐照诱导的差异表达基因进行GO和KEGG功能分析显示,^(7)Li离子束辐照诱导的差异表达基因主要富集在细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路,而γ射线辐照诱导的差异表达基因主要富集在光合作用代谢通路中,推测细胞壁合成与代谢和甘油脂类代谢通路途径与响应^(7)Li离子束辐照引起的损伤密切相关,而光合作用代谢途径与响应γ射线辐照引起的损伤密切相关。两种辐射诱导的差异表达基因的转录因子分析结果显示,^(7)Li离子束辐照诱导的MYB、WRKY、bHLH和NAC等转录因子家族可能在响应^(7)Li离子束辐照过程中具有重要作用,^(7)Li离子束辐照特异诱导Whirly家族转录因子调控DNA损伤修复,而γ射线辐照诱导E2F/DP家族转录因子调控DNA损伤修复。

~7Li离子束注入小麦籽粒的径迹的研究

本工作利用串列加速器提供的 7Li离子束与生物体中 H原子发生内靶核反应 ,根据核反应产物 7Be的可探测性和可示踪性 ,研究了 7L i离子束注入小麦籽粒的径迹。研究结果表明 ,7L i离子束在生物体中的注入深度与注入离子能量有关 ,在 2 2 .0～ 4 2 .3Me V呈现较好的相关性 ,曲线方程可表示为 y =1.2 0 73+31.877x - 0 .2 4 2 x2 ( r2 =0 .9995) ;能量为 4 2 .3Me V的 7L i离子束 ,注入剂量为1.2 8× 10 10～ 1.2 8× 10 12 / cm2时 ,注入深度与剂量之间的相互关系可以定量地描述为 :y=2 65.65+2 3.886lnx ( r2 =0 .9758)。

^7Li离子束诱变紫松果菊的生物效应研究初报

对紫松果菊的风干种子进行不同剂量的7Li离子束注入和γ射线照射处理 ,结果表明 ,与γ射线照射相比 ,7Li离子束注入处理具有损伤效应轻的特点。二者虽然在一定剂量范围都能够促进种子萌发 ,但对种子成苗的影响依诱变源和剂量不同而有所不同。7Li 1 0 9ions cm2 处理对幼苗形成有明显促进作用 ,随着7Li离子束剂量升高 ,幼苗生长受到一定程度的抑制 ,真叶的生长发育迟缓 ,成苗率明显下降。γ射线处理的种子成苗受到显著抑制 ,处理剂量越高 ,成苗率越低 ;当剂量高于 1 5 0Gy时 ,一般不能萌发真叶而导致幼苗死亡。在7Li离子束处理的M1代植株中出现花期、花径、花色、瓣形或瓣数的变异类型 ,变异主要发生在 1 0 11ions cm2 和 1 0 12ions cm2 两个剂量处理中 ,总体变异频率在 1 67%～ 6 67%之间。

加速器~7Li^(+3)注入小麦种胚内靶核反应的生物学效应

将加速器7Li+ 3 离子束与生物体内遗传物质发生1H( 7Li,7Be)n内靶特征核反应诱发核酸分子结构变化的机制应用于生物诱变 ,辐照剂量在 1 41 6× 1 0 10 粒子 cm2 - 1 41 6× 1 0 12 粒子 cm2范围内处理的小麦 ,观察幼苗叶片细胞亚显微结构 ,发现离子束注入引起了细胞膜的破裂 ,细胞发生质壁分离 ,细胞核形状变得不规则等。出现叶绿体局部突起 ,形成芽状结构 ;叶绿体基粒排列散乱 ,基粒类囊体模糊不清 ;叶绿体膜破裂 ,甚至消失 ;线粒体出现脊模糊、破裂等变化。对幼苗根尖细胞学研究观察 ,获得单桥、双桥、桥断裂、落后染色体、三级、断片和微核等畸变类型 ;对已获得的小麦突变株 ,分别进行M2 代DNA分子的RAPD分析 ,结果发现DNA均发生变异 ,证明7Li+ 3 注入通过内靶核反应能够诱发小麦在分子水平上产生遗传变异。