农作物辐射诱变育种研究进展

辐射诱变处理是进行农作物种质资源创新及新品种选育的有效途径。本文简要介绍了农作物辐射诱变育种工作中常用的诱变因素、诱变处理对象及对诱变后代材料进行鉴定筛选的主要技术方法,总结了农作物辐射诱变的主要育种成就及国内外在辐射诱变机理方面的研究现状,同时对今后诱变育种工作中亟待解决的问题展开了讨论,以期为提高农作物诱变育种的效率提供参考。

TILLING技术在作物突变研究中的应用现状与前景

定向诱导基因组局部突变(targeting induced local lesions in genomes,TILLING)技术将化学诱变与高通量突变检测技术相结合,可高效、快速地从突变群体中鉴定出目标基因突变位点。本文在概述TILLING技术应用于水稻、小麦、玉米、大豆等作物突变研究现状的基础上,重点综述了TILLING分析群体构建与突变位点检测方法的技术改进与发展,探讨了TILLING技术目前存在的问题与前景。

麦类作物花药离体培养特性遗传控制研究进展

基因型依赖及白苗再生等问题限制了花药离体培养技术潜力的充分发挥。为了克服这些问题,提高花药离体培养效率,国内外学者采用传统遗传学、细胞学、生理生化、分子标记、基因克隆、转录组学及蛋白组学等方法,在小麦、大麦及小黑麦花药预处理、胚状体和愈伤诱导、绿苗再生及白苗形成遗传控制方面进行了大量的研究。本文对这些研究进行综述,以期为相关研究提供参考。

利用空间诱变技术选育辣椒新品种“宇椒7号”

为了创新辣椒品种,通过空间诱变与常规育种技术相结合的方法,育成辣椒新品种"宇椒7号"。该品种维生素C含量96.1mg·(100g)-1,可溶性固形物含量6.7%,干物质含量10.21%;病毒病病情指数19.77,疫病病情指数13.65;2010—2011年区域试验平均产量42 844kg·hm^(-2),较对照品种"哈椒六号"增产7.5%;2012—2013年生产试验平均产量43 204.8kg·hm^(-2),较对照品种"哈椒六号"增产14.5%。2014年初通过黑龙江省品种审定委员会审定。该品种突出特点为品质佳,丰产性好,抗逆性强、耐低温、高温季节不易落花落果,抗病毒病、耐疫病,综合抗病能力较强。

空间诱变后甜椒叶片光合、色素和超微结构的变化

为探索空间条件对植物的诱变机理,以经空间诱变的甜椒(Capsicum frutescens Linn.)第4代植株叶片为主要试验材料,研究其叶片光合指标、色素含量和叶片细胞叶绿体超微结构的变化特点。结果表明:空间诱变后连续4代自交授粉获得的变异体SP06-31植株叶片内,叶绿素a、b,叶绿素a与b的比值和总叶绿素以及类胡萝卜素的含量与对照L06-30相比均有所下降,而且叶绿素a含量和总叶绿素含量与对照L06-30相比差异显著。L06-30和SP06-31的光合速率及蒸腾速率、气孔导度的变化表现为"单峰型";胞间二氧化碳浓度的变化表现为"漏斗型"。同时,叶片细胞出现细胞破裂、叶绿体内淀粉粒数量增多、细胞间隙增大、细胞基质以及叶绿体外渗及部分叶绿体基粒片层模糊等现象。

辣椒经地面模拟诱变后的RAPD鉴定

以地面模拟处理辣椒干种子为试材,采用RAPD技术对辣椒染色体进行多态性检测,研究了不同剂量的物理诱变处理对辣椒产生的影响。结果表明:采用Li离子照射可以诱导辣椒发生遗传位点的改变,但是不同剂量的效应不同;采用物理进行诱变可以诱导多个性状发生改变,该方法可以产生复杂的遗传变异。

利用高能混合粒子场诱变选育高产Monacolin K、低产桔霉素的红曲霉菌株

利用北京正负电子对撞机直线加速器E2束流打靶产生高能混合粒子场,以64.3 Gy的剂量处理两株紫色红曲霉（Monascus Purpureus）M1和M2,经初筛、复筛后采用HPLC法检测诱变菌株中Monacolin K含量,并进行遗传稳定性实验,从而选育高产Monacolin K、低产桔霉素的突变株。结果表明：经混合粒子场辐照后,紫色红曲霉M1和M2分别筛选出43株和22株正突变株,突变率分别为74.64%和56.72%,其中正突变率分别为60.56%和32.84%。突变株M1-20、M2-4发酵液中Monacolin K含量分别达到了421.69 mg/L和406.68 mg/L,较出发菌株分别提高了142.14%和101.27%,经5次传代培养后产Monacolin K的能力仅下降了4.21%和1.65%,并且其发酵液中桔霉素的含量均在0.01~0.04 mg/L之间,与出发菌株相比,桔霉素含量均明显下降。高能混合粒子场可引起紫色红曲霉菌落形态及色泽发生改变,突变率高,可获得遗传性能稳定的突变株,是一种可应用到微生物诱变育种的新方法。

植物早衰研究进展

衰老作为植物自然发育过程中的末期阶段,其发生时期对于作物的最终产量具有重要影响,因此深入解析早衰的调控机制及影响因素对促进作物新品种选育和产量提升具有重要意义。除受自然环境胁迫外,植物自身的遗传网络和代谢途径都会影响衰老发生的时期。本文综述了植物早衰时生理生化的各种变化以及产量变化。植物早衰引起叶绿素和其他大分子被降解,叶片光合作用能力显著降低,衰老组织中的营养物质运输到幼嫩组织和生殖器官中。这个过程常伴随着活性氧(ROS)的积累,以及细胞中抗氧化酶活性的降低,衰老相关基因(SAG)表达量上调,最终导致整个植株过早成熟,产量降低。该过程是一个受多基因调控的复杂且有序过程,本文对不同物种之间调控早衰的基因网络进行了总结,从转录因子调控、激素以及蛋白质代谢3种途经介绍了早衰调控机制,对今后早衰机制研究方向和育种利用途径提出了看法建议。

三个高花药培养力小麦材料培养力性状的配合力分析

为了给小麦花培育种提供参考,以3个高花药培养力的小麦材料为母本、4个农艺性状较好的小麦品种为父本,按不完全双列杂交方法配制了12个组合,对12个组合F1的愈伤组织诱导率、绿苗分化率和绿苗产率3个性状进行了检测,并进行了亲本及组合的一般配合力和特殊配合力效应分析。结果表明,3个高花药培养力小麦材料的愈伤组织诱导率、绿苗分化率和绿苗产率3个性状一般配合力效应的表现不尽相同。3个高培养力小麦材料中H6123和H60148的绿苗产率一般配合力表现正效应,其中H6123绿苗产率的一般配合力相对效应值最高,达到18.61,是一个优良的花培亲本。12个组合中有7个组合的绿苗产率特殊配合力表现正效应,且其中的5个组合中都含有1个绿苗产率一般配合力相对效应值较高的亲本,说明高配合力的亲本材料在组合配制中具有重要的作用。

快中子辐射对3种禾草种子萌发及幼苗生长的影响

本研究分析了14Mev快中子辐射对羊草(Leymus chinensis)、无芒雀麦(Bromus inermis)和老芒麦(Elymussibiricus)3种禾草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明,快中子辐射对3种禾草种子萌发及幼苗生长的影响不同。快中子辐射降低羊草种子的萌发能力并且抑制其幼苗生长,快中子辐射剂量越大,种子的发芽率、发芽指数、种子活力指数、幼苗苗高和根长减少的幅度越大,辐射剂量为3.54×1012个.cm-2时的发芽率为26.3%,仅为对照的40.65%。低剂量辐射提高无芒雀麦种子萌发能力,促进幼苗生长,而高剂量辐射抑制种子萌发及幼苗生长。在试验辐射剂量范围内老芒麦种子的发芽率随着辐射剂量的增加呈现先增大后降低的趋势(y=-2.775x2+14.245x+75.775,R2=0.638 1),高剂量辐射提高种子活力并促进幼苗的生长。本研究初步认为,羊草和无芒雀麦适宜低剂量辐射处理,辐射剂量应小于3.60×1011个.cm-2,而老芒麦适宜高剂量辐射。

小麦花药液体漂浮离体培养体系的建立与应用

为了建立高效的小麦花药离体培养体系,对6个小麦品种(系)的5个花药离体培养性状进行了鉴定,并利用6种不同时间的低温预处理对两个小麦品种幼穗进行了处理效果的探讨。结果表明,6个品种(系)的出愈及绿苗分化能力均较强,愈伤组织诱导率、绿苗分化率和绿苗产率分别达到116.48%、5.79%和10.25%以上,初步建立了小麦花药液体漂浮离体培养体系,其培养效果好于固体培养方式。6种不同时间的低温预处理培养结果表明,幼穗经4℃低温预处理后,愈伤组织诱导率、绿苗分化率及绿苗产率与对照相比均表现下降的趋势,白苗分化率及白苗产率具有增加的趋势,说明未进行低温预处理的适期幼穗培养效果更好。

基于小麦突变新种质的花药培养力基因初步定位

为挖掘花药培养力相关性状QTL,阐明花药离体培养的遗传控制基础,本研究以突变新种质H307与优质早熟品种郑麦9023为亲本,构建了含有131个株系的重组自交系群体。表型分析结果表明,胚状体(愈伤组织)诱导率、绿苗分化率、白苗分化率、白苗产率均表现为双侧的超亲分离,绿苗产率则表现为单侧的超亲分离,仅有超低亲的株系;采用SSR分子标记技术及QTL Icimapping 3.3软件的完备区间作图法(ICIM)对花药培养力相关性状基因/QTL的定位研究,检测到4个与胚状体(愈伤组织)诱导率、绿苗产率、白苗分化率相关的QTL,分别位于5B、6B和3D染色体上,其中位于6B染色体上与绿苗分化相关的QTL位点,其增效等位基因来自于亲本H307,可能是1个新的QTL位点。本研究结果为在实践中解决花药培养基因型限制问题奠定了一定的理论基础。

甜椒新品种“宇椒6号”的选育

"宇椒6号"甜椒是以L62为母本、T11为父本,采用空间诱变育种与杂种优势利用相结合的育种技术培育而成的杂种一代。该品种为早熟品种(熟期105d左右),果实为略长方形,3~4心室,果形整齐,果面光滑,果色绿色,果肉稍厚,平均单果质量150g左右,667m2平均产量5 000kg,品质佳,抗病毒病、耐疫病,综合抗病能力较强。可供露、棚两用种植,保护地种植效果更好。

小麦叶绿素缺失突变体Mt6172及其野生型叶片蛋白质组学双向差异凝胶电泳分析

以空间环境诱变获得的小麦叶绿素缺失突变体Mt6172的白化苗及其野生型邯6172的叶片为材料,进行双向差异凝胶电泳(2D-DIGE)蛋白质组学分析。在1645个蛋白点中,发现100个差异1.5倍以上的蛋白点,对在分析胶中得到的85个点进行质谱鉴定,最终鉴定出29种差异蛋白的62个差异点,其中50个表达下调,12个表达上调,可分为10个功能群。表达下调的蛋白主要定位于叶绿体中,包括光系统I、光系统II、NAD(P)H脱氢酶复合体和ATP合酶的部分亚基,以及参与卡尔文-本森循环、糖代谢和应激反应的蛋白。非叶绿体蛋白中的大部分表达上调,主要参与抗氧化反应、转录激活和蛋白质折叠等途径。初步推断,光合作用主要蛋白复合体的缺失、叶绿体抗氧化能力的下降和叶绿体RNA转录后编辑途径受阻等可能是Mt6172白化致死的重要原因。

一种小麦叶片气孔保卫细胞观察样品的制备方法

以小麦(Triticum aestivum)花粉植株的叶片为材料,利用整体透明技术制备小麦叶片气孔保卫细胞的观察样品,比较了4种透明剂的样品制备效果。结果表明,利用整体透明技术制备小麦叶片气孔保卫细胞观察样品,无需经过叶片撕取和刮制步骤,样品制备方法简便且高效;用甘油溶液、饱和水合三氯乙醛及水合三氯乙醛与甘油的混合液3种透明剂处理小麦叶片后,在普通显微镜下均可观察到清晰的气孔保卫细胞。