EMS诱变创制胡麻新种质的研究

为创制胡麻新种质,本研究以胡麻品种陇亚10号为试验材料,采用甲基磺酸乙酯(EMS)作为诱变剂,开展胡麻EMS诱变研究。结果表明,诱变效果最佳的EMS浓度和时间参数为0.20%和24 h;通过对诱变后代的表型逐代田间观察和考种数据分析,在M8代筛选出22份在株高、生育期、白粉病抗性等性状方面与原野生型对照具有明显差异的胡麻变异材料,其中早熟材料4份、大粒材料1份、矮秆和半矮秆材料3份、高秆材料2份、抗白粉病材料17份、白花材料2份、持绿性材料2份。这些材料既可以作为种质资源应用于胡麻遗传改良,也可以作为重要性状基因发掘的基础材料,同时部分综合性状优良、丰产性突出的材料可进一步培育成新品种应用于胡麻生产。本研究为胡麻种质创新和EMS诱变育种提供了参考,为新品种选育和重要性状基因发掘奠定了材料基础。

Ethyl Methane Sulphonate (EMS) Induced Mutagenesis in Malaysian Rice (cv. MR219) for Lethal Dose Determination

Chemical and physical mutagenesis has been used to increase genetic variability in crop plants. More than 430 new varieties have been derived as mutants of rice (Oryza sativa L.) via the application of different mutagenic agents. Chemical mutagens such as ethyl methane sulphonate (EMS), diepoxybutane-derived (DEB), sodium azide and irradiation (Gamma rays, X-rays and fast neutrons) have been widely used to induce a large number of functional variations in rice and others crops. Among chemical mutagens, the alkylating agent, ethyl methane sulfonate (EMS) is the most commonly used in plants as it causes a high frequency of nucleotide substitutions, as detected in different genomes. In this study, seeds of potential genotype of the popular variety, (Oryza sativa L. spp. Indica cv. MR219) were treated with EMS at concentrations of 0.25%, 0.50%, 0.75%, 1%, 1.25%, 1.5% and 2%. Sensitivity to EMS was determined by various measurements on the M1 generation. As concentration of applied EMS increased, will decrease in germination, seedling height, root length and emergence under field conditions was observed in M1 generation as compared to the non-treatment control. Plant height and root length also decreased with increases in EMS mutagenesis in an approximately linear fashion. The LD25 and LD50 values were observed based on growth reduction of seedlings after EMS treatment with 0.25% and 0.50% on the rice variety (Oryza sativa L. spp. Indica cv. MR219).

EMS诱变创制水稻抗乙酰辅酶A羧化酶抑制剂类除草剂种质

创制非转基因抗除草剂水稻种质资源对于稻田杂草防控具有重要价值。本研究以甲基磺酸乙酯(EMS)水溶液诱变镇糯19水稻种子,获得1株能稳定遗传的可耐受乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂类除草剂高效盖草能的M 3代水稻幼苗(突变体)。分别扩增镇糯19野生型和突变体的基因组DNA并进行测序和序列比对,发现突变体ACCase基因的开放阅读框(ORF)的第5374位碱基发生了点突变,导致编码的第1792位氨基酸由异亮氨酸突变为亮氨酸。镇糯19野生型和突变体分蘖盛期大田喷施3种田间推荐剂量的ACCase抑制剂类除草剂后农艺性状调查结果表明突变体对高效盖草能、精喹禾灵和唑啉草酯抗性明显高于野生型。本研究获得了能稳定遗传的非转基因抗ACCase抑制剂类水稻新种质,具有一定的应用价值,为抗除草剂水稻育种提供了种质资源。

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。

用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的大麦浙农大3号突变体的筛选和鉴定

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变处理大麦品种浙农大3号的种子,然后种于大田,将获得的M2代材料进行生物学性状与农艺性状鉴定,入选的M3代材料继续进行验证.结果表明,实验获得了幼苗、生育期、叶、茎秆、穗及育性等生物学特性与主要农艺性状的突变体,变异类型丰富,突变群体的表型变异率约为7.46%.本研究构建的突变群体为大麦功能基因组研究奠定了基础,同时为大麦遗传改良提供了重要的材料.

EMS诱变六倍体小麦偃展4110的形态突变体鉴定与分析

【目的】构建小麦EMS突变体库,为小麦功能基因组学研究准备基础材料。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变处理小麦品种偃展4110种子,将获得的M2代材料进行生物学性状与农艺性状鉴定,部分M3材料播种家系进行验证。【结果】对M2代全生育期田间表型进行观察鉴定,突变群体的表型变异率约为6.6%;获得了幼苗、叶、茎、穗及成熟期等生物学特性与主要农艺性状的变异体和突变体,变异类型丰富,特别是发现了自然突变中少见的变异类型,如株高在10-15cm左右的特矮变异类型。【结论】本研究所构建的两个偃展4110EMS突变群体较为理想,可望有效地被用于小麦功能基因组研究和小麦遗传改良中。

EMS诱变筛选马铃薯茎段离体耐盐变异体

用甲基磺酸乙酯(EMS)诱变处理甘农薯2号和青薯2号试管苗茎段,进行耐盐性研究。结果表明,甘农薯2号和青薯2号试管苗离体茎段诱变处理的适宜浓度和时间组合为0.9%～1.0%+4.0h。再通过1.0%NaCl选择压进行耐盐性变异体筛选,获得了耐1.0%NaCl诱变植株。在盐胁迫条件下诱变株超氧化物歧化酶(SOD)活性增强,叶绿素和游离脯氨酸含量增加,细胞膜透性减小,表明所筛选的甘农薯2号和青薯2号诱变株比对照具有较强的耐盐性。经0.9%～1.0%浓度的EMS溶液处理4.0h可以筛选出甘农薯2号和青薯2号的耐盐变异体。

EMS诱变的长春花细胞系突变研究

目的 通过化学诱变的手段筛选生长快且吲哚碱含量高的长春花突变细胞系。方法 用不同浓度的甲基磺酸乙酯 (EMS)处理长春花愈伤组织 ,挑选成活愈伤组织块继代扩大培养 ,比较其与对照愈伤组织生长速率、吲哚总碱积累等方面的差异。结果 用 EMS处理的长春花愈伤组织与对照相比 ,不仅生长快 ,并且吲哚总碱含量高。结论 EMS处理的愈伤组织发生了变异 ,变异种是所期望的比较理想的细胞系。

EMS诱变的普通小麦豫农201突变体库的构建与初步分析

为了构建小麦EMS突变体库,为小麦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)溶液诱变处理豫农201种子,对获得的M2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722份叶、茎、穗和其他性状发生变异的突变体,其中139份叶片性状突变、220份茎秆性状突变、38份穗部和籽粒性状突变、325份其他性状突变,突变频率分别为2.20%、3.49%、0.60%、5.15%。利用SDS-PAGE对突变体的高分子量麦谷蛋白亚基进行分析,共发现有21个缺失不同类型亚基的突变体。本研究初步构建的豫农201 EMS突变群体可应用于小麦功能基因组研究和小麦遗传改良。

EMS诱导小麦TcLr19感叶锈病突变体的筛选

为了利用小麦感叶锈病突变体进行抗病基因功能和机制研究,用EMS处理小麦抗叶锈病近等基因系Tc Lr19的种子,对获得的M2、M3植株进行农艺性状观察和田间抗叶锈性鉴定。结果显示,不同浓度的EMS溶液处理种子共获得367个M1单株,处理浓度为1.0%时,接近半致死剂量,且M2表型突变频率最高,适宜突变筛选。在2 359个M2突变群体中,共筛选到表型突变体38个,表型突变频率1.61%;筛选出感叶锈病突变体53个,感病突变频率2.25%。在459个M3感病突变群体中,共鉴定出146个感病突变体,其中M36-2、M333-8、M333-9、M333-11、M344-4、M396-8这6个M3感病突变材料,遗传稳定率较高,达70%以上。为保证结果的可靠性,试验中还利用Lr19的分子标记对突变体进行分子辅助筛选。结果表明,EMS诱变是获得小麦感叶锈病突变体的有效手段,不仅为小麦抗叶锈基因的克隆和功能研究提供了重要的基础材料,还为小麦育种提供了新的种质。

EMS离体诱变及抗草莓灰霉病愈伤组织的筛选

用甲基磺酸乙酯(EMS)处理草莓愈伤组织后通过草莓灰霉病病原毒素(Toxin)离体筛选获得抗病愈伤组织并诱导成苗。EMS诱变处理‘幸香’草莓离体叶片产生的愈伤组织,用经毒力检测的草莓灰霉菌毒素粗提液进行离体筛选,通过在愈伤组织继代培养中附加不同浓度毒素粗提液,以确定适宜的抗病选择压,获得抗灰霉病突变体材料。结果表明,将愈伤组织直接进行EMS处理的成活率高于将愈伤组织切割成小块继代培养后再经EMS处理的愈伤组织;且0.2%EMS处理1h为最佳选择。在含80%毒素粗提液的培养基中培养10 d为抗性筛选的适宜选择压。诱变处理后的867块愈伤组织,在经不连续二次筛选后有195块成活,成活率22.5%,其中有82块再生出了不定芽,再生率为42.1%。不定芽经生根后移栽至田间进一步进行抗性鉴定。

EMS诱变甘蓝型油菜获得高油酸突变体

用0.4%EMS诱变甘蓝型油菜NJ7982种子,从M2代筛选得到1个油酸含量76.15%的突变株(M2-2080),M3代该突变体的油酸含量也达到了75.0%(M3-2080-1)。对高油酸突变体M3-2080-1和野生型BnFAD2基因进行克隆,分析突变体油酸含量高的原因。序列表明,高油酸突变体中,BnFAD2I基因有63个碱基发生变异,进而导致蛋白质翻译出现终止;BnFAD2II-1基因有41处碱基发生突变,导致15个氨基酸变异,其中处于跨膜区域的+82氨基酸由丝氨酸突变成脯氨酸,+157的苯丙氨酸变成亮氨酸,位于疏水区中,还有9处发生突变的氨基酸残基位于α-螺旋区。这些突变位点都发生在油酸脱饱和酶催化中心,进而影响了该酶的活性,可能是导致突变体的油酸含量升高的原因。另外,高油酸突变体及野生型的农艺性状无显著性差异,可作为高油酸育种种质资源。

EMS诱导小麦条锈菌毒性突变的研究

以化学诱变剂EMS处理小麦条锈菌CYl7和CY31的夏孢子诱发其毒性突变，用抗条锈Yr近等基因系筛选毒性突变体，建立了4个CY17和1个CY31的突变菌株，各筛选品种上的病菌突变频率明显不同。突变率在2．14×10^-6～3．68×10^-3。对突变菌株的毒性测定结果表明，CY17的所有突变菌株对Yr12发生了毒性突变，且CY17和CY31的所有突变菌株对Yr5，Yr10,Yr15和Yr24等4个抗病基因表现无毒性。研究证实毒性突变是小麦条锈病菌毒性变异的重要途径。

紫花苜蓿EMS突变体库的构建和形态学性状鉴定

通过不同浓度的EMS(甲基磺酸乙酯)溶液诱变处理紫花苜蓿种子,系统分析了EMS对M1代种子萌发和生长的影响,对M1代突变植株的形态学性状进行了初步鉴定。结果表明,EMS处理抑制了M1代种子的最终发芽率、发芽指数和胚根胚芽长度。初步鉴定了M1代1039个单株的形态学性状,共获得378份叶(不含叶形和叶数)、株高、分枝数、株型以及其他性状发生变异的突变株,其中叶色、分枝数、株型和其他性状突变体依次为215,40,95和28株,突变率依次为20.69%,3.85%,9.14%,2.69%。本研究初步构建的紫花苜蓿EMS突变群体为苜蓿功能基因组研究、遗传改良及育种奠定了基础。

EMS诱变处理金花菜种子条件分析

为确定EMS诱变处理金花菜(Medicago polymorpha L.)种子的最适条件,获得化学诱变性状稳定的突变系和育种后代。本试验以淮扬金花菜种子为材料,EMS为诱变剂,采用5个甲基磺酸乙酯(EMS)诱变浓度(0.1%,0.3%,0.5%,0.7%和0.9%),3个处理时间(3h,6h和9h),分别对诱变后种子发芽率、胚根长度、移栽成活率及相对越冬率进行分析。研究发现EMS诱变处理对淮扬金花菜发芽率和胚根伸长有抑制效应,且EMS诱变浓度抑制效应大于诱变时间;EMS处理对淮扬金花菜移栽成活率影响较小;低浓度EMS处理后淮扬金花菜保持了较高的越冬率,但高浓度EMS抑制金花菜的越冬。0.7%EMS 9h组合和0.9%EMS 6h组合的发芽率均接近50%,最终确定0.7%EMS诱变处理9h和0.9%EMS诱变处理6h的组合为金花菜种子最佳诱变条件。

EMS诱导小麦易位系YW642突变体的鉴定与分子标记分析

抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642携带中间偃麦草抗黄矮病基因Bdv2。用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理抗黄矮病的小麦-中间偃麦草易位系YW642的种子6000粒,从M2中筛选出32类不同性状的突变体73株,表型变异率约为7.38%。对感黄矮病突变体的M3、M4代继续进行鉴定,证明18个感黄矮病突变体的突变性状可以遗传,其黄矮病抗性丧失程度不等。用分子标记对上述感黄矮病突变体及其对照进行分析,结果发现这些突变体分别在1-4个分子标记位点上发生变异,说明这些突变体中Bdv2及其附近区域有不同碱基位点发生突变。该研究创造的YW642的突变体,为小麦抗黄矮病基因克隆和功能基因组学研究奠定了坚实的材料基础。

EMS诱变番茄自交系TTD302A的突变表型鉴定和分析

为创制用于番茄遗传育种和基因功能研究的新种质,用0.7%的甲基磺酸乙酯(EMS)浸泡处理TTD302A种子8h,清水冲洗后催芽育苗,定植于塑料大棚中,单株观察、单株留种。对M2群体进行株系和单株的系统观察,表型表现一致的株系混合留种,有表型变异的单株进行单株留种,获得M3种子。另外选取了15份出现典型变异性状的M2材料进行SSR检测。通过对M2群体表型性状的观察,共发现373个变异性状,297个变异单株,总的单株变异频率为7.1%。叶、花、果实和植株的表型变异频率依次为1.5%、2.8%、1.3%和2.4%。SSR分析结果表明9份材料在DNA水平上有变异。

EMS诱变后甘蓝型油菜植株性状、种子粒重与含油量变异分析

为创建突变体库,丰富甘蓝型油菜的遗传资源,利用两种浓度的甲基磺酸乙酯(EM_S)溶液处理甘蓝型油菜双低品种浙油18的种子。经田间观察,M_2植株在苗期、花期有叶色、叶形、茎色、花瓣颜色、花瓣形状、花瓣数目、雄性不育和开花期明显变异株。测定M_3种子千粒重与含油量,获得28份大粒(最大千粒重为7.32g)、9份高油(最高含油量为52.80%)材料。0.3%EMS处理后,M_2植株中叶片、花器官、株型与茎秆性状的突变频率分别为1.282%、8.546%和0.977%;M_3种子千粒重和含油量均值均小于对照,但不显著。0.6%EMS处理后,M_2植株相应性状的突变频率更高,M_3种子千粒重和含油量均值都极显著小于对照(P<0.01)。

EMS诱发菊花突变类型及重要性状的分子鉴定

利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)处理菊花品种‘神马’茎尖以获得各种突变类型。对菊花的生物学性状及观赏性状进行调查,结果表明,突变群体的表型变异率达到6.31%,获得了菊花株高、叶片、开花期、花序以及花瓣等观赏性状的突变体。表型变异类型多样,特别是发现了自然突变或人工诱变中少见的开花期提早突变体和花器官的突变类型,如花苞片消失或易位、舌状花和筒状花增加或缺失等。本试验所用EMS构建的菊花突变群体变异类型丰富,且ISSR标记鉴定结果显示标记条带确实出现了差异,这表明突变植株的基因发生了变化。这为菊花新品种培育和功能基因组学的研究奠定了基础。

EMS诱变技术在小麦上的应用

小麦遗传基础日趋狭窄成为小麦遗传改良的瓶颈。甲基磺酸乙酯(EMS)是一种高效稳定的烷化类诱变剂,能诱发产生高密度系列等位基因点突变,可在创造作物新品种、新种质、遗传材料以及解决育种工作中某些特殊问题等方面取得突破。本文从EMS诱变的原理和特点着手,简述了小麦EMS诱变及突变体鉴选方法,绘制了EMS诱变研究备选方案图,为小麦科研工作者提供研究思路和参考依据。同时对EMS诱变技术在抗病基因克隆、品质性状改良、叶片持绿机制研究、农艺性状解析、突变体库构建等方面的研究进展进行了前沿报道,分析了EMS诱变在小麦研究中存在的问题及应对方法,并在此基础上对EMS诱变技术在小麦上的发展前景进行展望。这对于丰富小麦遗传资源、加快育种进程和开展基因功能研究具有重要意义。