观赏植物诱变育种的研究现状和展望

本文综述了观赏植物辐射诱变育种的研究现状,并对花卉辐照诱变的手段、方法、处理材料和适宜辐照剂量、辐照机理与方法及应用作了总结,同时对观赏植物辐射诱变育种存在的问题及发展方向进行了探讨。     

关于高能重离子束辐射诱变北方粳稻育种方法的思考

高能重离子束(80 MeV/u)辐射作为一种新的诱变育种技术,已在小麦、甜高粱等作物育种上得到了应用,但在北方粳稻育种领域研发及应用还不多。2013年中国科学院东北地理与农业生态研究所利用国家大型重离子加速器装置,开展了高能重离子束(¹²C⁶⁺)辐射北方粳稻的诱变育种工作。经过10年的研发,创建了高能重离子束辐射北方粳稻“少而精”诱变育种技术体系。本文对辐射亲本选择、辐射参数确立、后代材料的种植和选择及新品种培育等方面进行了归纳总结,并对辐射亲本的敏感性、M1代材料的天然杂交、高世代材料的“疯狂分离”等方面的问题进行了探讨和思考,期望为今后水稻高能重离子束辐射诱变育种工作提供参考。     

高能碳离子束辐射对玉米当代的生物学效应

为了研究高能碳离子诱变对玉米的影响,本研究利用高能碳离子处理昌7-2和PH6WC两个玉米自交系,分析当代植株的出苗率、株高、穗位高等表型,测定收获后的籽粒性状。结果表明,经高能碳离子辐射后,两个玉米自交系的出苗率显著降低,且在高剂量辐射下两个玉米自交系在2019年均有降低。植株表型分析结果发现,在2019年,昌7-2和PH6WC在40~100 Gy辐射下株高显著下降;在2020年,PH6WC在150 Gy辐射下穗位高显著下降;在2019年,昌7-2在60~100 Gy辐射下穗位高显著下降;在2019年,昌7-2在80~100 Gy辐射下叶夹角增大;在2019年,昌7-2在40、100 Gy辐射下叶长显著降低,PH6WC在100 Gy辐射下叶长和叶宽显著下降;在2019年,昌7-2在80 Gy辐射下叶宽显著增加,在20 Gy辐射下雄穗分枝显著增加,而100 Gy辐射下雄穗分枝显著降低。在籽粒性状中,高剂量(60~100 Gy)辐射下的粒厚显著增加,粒长降低但百粒重有所增加,昌7-2比PH6WC更为明显。由上述结果可知,不同玉米种质的不同性状对高能碳离子的诱变处理效应存在差异,40~60 Gy是昌7-2较为适宜的诱变剂量,而PH6WC较为适宜的剂量为60~80 Gy。本研究结果可为玉米种子的高能碳离子诱变剂量筛选提供一定的理论依据。     

盐胁迫条件下甜高粱品种KF0680-1和KF0680-2的萌发及其α-淀粉酶表达研究(英文)

[目的]研究2个甜高粱品种KF0680-1和KF0680-2在盐胁迫条件下的萌发特性及其α-淀粉酶表达。[方法]以甜高粱品种KF0680-1和KF0680-2为研究对象,对盐胁迫条件下甜高粱的萌发相关指标和α-淀粉酶的表达进行测定,探讨盐胁迫对2个甜高粱品种的影响。[结果]低浓度的盐胁迫对甜高粱的萌发有一定的促进作用,高浓度的盐胁迫则抑制了甜高粱萌发;在高浓度盐胁迫下根和幼苗的长度均小于水处理组,但适当的盐胁迫促进了2个品种α-淀粉酶的表达。[结论]该研究表明盐胁迫对KF0680-1和KF0680-22个甜高粱品种的生长均有抑制作用,但在低盐浓度条件下,KF0680-2比KF0680-1具有更好的抗盐性。同时适当的盐胁迫提高了种子中α-淀粉酶的表达量。该结果为选育出适宜西北地区种植的抗盐碱甜高粱品种提供了参考依据。     

水稻空间诱变与重离子诱变生物学效应及突变体定向筛选

目的 从不同诱变世代比较空间诱变和重离子诱变对水稻生物学效应及后代变异频率的差异,为水稻诱变育种提供一定的方法和理论指导。方法 对水稻纯系品种‘华航31号’干种子进行空间诱变和不同剂量重离子诱变处理,以未诱变处理的种子为对照,对诱变一代进行表型及细胞学诱变效应的分析;对诱变二代直链淀粉含量及粒型性状进行表型和基因型定向筛选,比较2种诱变处理的性状变异频率。结果 空间诱变一代的种子活力指数比对照下降了14.62%;重离子诱变一代的种子活力指数随辐射剂量增加呈现马鞍型效应曲线,其中10 Gy重离子辐射剂量下种子活力指数比对照下降了14.92%,与空间诱变的诱变效应相近。空间诱变二代粒型和直链淀粉含量的突变频率分别为4.14%和1.61%,80 Gy重离子辐射诱变二代粒型和直链淀粉含量的突变频率分别为4.88%和1.55%。利用HRM技术扫描了水稻直链淀粉含量Wx基因的4个位点共673 bp序列,在空间诱变的4 736份样本中发现3个SNP变异,突变密度为1/1063.83 kb;在重离子诱变4 848份样本中发现4个SNP变异,突变密度为1/815.68 kb。结论 2种诱变处理均可诱发水稻产生性状变异。空间诱变的生理损伤类似于低剂量重离子辐射,而诱发变异的频率与高剂量重离子辐射相近。     

油用型向日葵新品种近葵 1 号的选育

近葵1号是采用重离子束辐射诱变技术结合杂交育种技术选育出的油用型向日葵杂交种。利用重离子束辐射处理,选育出优良不育系HA和恢复系f4010122,以HA为母本、f4010122为父本杂交选育出近葵1号,该品种稳产性好、含油率高、抗病性较强,适宜在甘肃以及相似生态区推广种植。2019年该品种通过国家非主要农作物品种登记,登记号：GDP向日葵（2019）620187。对该品种亲本来源、选育过程、特征特性、产量表现和栽培技术要点进行介绍。     

高能重离子束辐射水稻诱变育种研究进展

水稻是一种重要的粮食作物,开发优良的水稻种质资源是培育水稻品种的重要手段。诱变育种可以快速改良水稻品种,提高水稻育种效率。离子束作为一种新型的诱变技术,具有线性能量转移高,相对生物学效应好,诱变频率高等优势,可直接作用于水稻遗传物质,对水稻的不同性状产生影响。本文主要围绕高能重离子束的诱变水稻的分子生物学特点,诱变重离子束种类、辐射剂量及受体材料的选择,重要性状基因功能分析,诱变产生的水稻品种等方面进行系统的描述,重点介绍了高能重离子束的诱变优势,并从多方面总结了由高能重离子束诱变产生的不同的水稻品种,并提出了高能重离子束诱变依旧存在的不足以及对未来的展望,为该技术在未来水稻育种的应用提供新思路与新方法。     

一个新的水稻脆秆突变体bc17的鉴定及基因定位

利用重离子辐照武运粳7号(Wuyunjing 7,wyj7)获得一个脆秆突变体bc17(brittle culm 17),该突变体脆性特征仅在茎秆中表现,叶片正常,并且茎秆脆性在抽穗后开始表现,随着成熟度的增加脆性特征逐渐显著。农艺性状分析表明,该突变体生长发育受到影响,株高显著低于野生型,分蘖数减少以及结实率降低。茎秆和叶片生化成分测定显示,与野生型相比,bc17茎秆和叶片的纤维素含量分别降低22.70%和18.67%,半纤维素含量分别升高45.76%和31.36%。bc17茎秆的抗折力、拉伸力均显著低于野生型,表明茎秆的机械强度发生改变。组织解剖学观察发现,bc17茎秆的厚壁细胞孔隙变大,结构疏松,细胞数目减少。遗传分析表明,bc17的脆秆特征受单隐性核基因控制。利用图位克隆技术将bc17基因精细定位于水稻第7号染色体162 kb区域中,生物信息学分析表明可能是一个新的水稻脆秆基因,为揭示水稻细胞壁合成分子机制的研究提供重要的材料支撑。     

桔梗过氧化物酶Ⅲ基因家族的鉴定及辐射后表达分析

为探究过氧化物酶Ⅲ（peroxidase classⅢ,PERs）基因家族在药用植物响应电离辐射中的作用,本试验研究了中药材桔梗的PERs(PgPERs)家族成员特性,及桔梗幼苗经高能重离子束和X射线辐射处理后PgPERs基因的表达量变化。通过序列比对、结构域鉴定和蛋白保守基序分析,共获得53个PgPERs,其蛋白的序列长度多数为258～621个氨基酸,碱性蛋白占多数。启动子区调控元件分析结果说明PgPERs存在多个与生长发育、植物激素和逆境胁迫相关的顺式作用元件。进化分析结果显示,PgPERs基因家族主要分为5个簇,与拟南芥过氧化物酶Ⅲ（AtPERs）有29对共线性关系。高能重离子束辐射桔梗幼苗后检测到3个PgPERs基因表达量上调,X射线辐射处理后有8个PgPERs基因差异表达。这些差异基因编码的蛋白质二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,三级结构的相似度高,并含有跨膜螺旋。以上结果表明,不同类型的电离辐射处理桔梗幼苗后,其PgPERs响应机制并不相同。本研究结果为探究电离辐射影响桔梗生长发育和辐射响应过程提供了新的视角。     

高能重离子束和X射线辐射水稻幼苗的当代生物学效应研究

为探究高能重离子束和X射线辐射对水稻幼苗生长发育和生理特性的影响,使用5~40 Gy的高能碳离子束和10~80 Gy的X射线辐射处理粳稻Kitaake幼苗,测定根长、芽长、苗高、株高、分蘖数、结实率、千粒重、光合特性、抗氧化酶活性及遗传物质多态性指标。结果表明,高能重离子束或X射线辐射水稻幼苗后,其根长和芽长均呈现随辐射剂量增加而降低的趋势,但存活植株成熟期的株高与未辐射组相比差异不显著;M₁植株结实率及种子千粒重随剂量升高呈下降趋势,在较高剂量下表现为显著降低。辐射处理后相对根长约为69%时,两种辐射对幼苗的根及芽在较短时间内的抗氧化系统存在显著影响。与未辐射组相比高能碳离子束辐射组的叶绿素含量和F_v/F_m值均无显著差异,而X射线辐射处理组的叶绿素含量较高、F_v/F_m值降低。20 Gy高能碳离子束辐射处理水稻幼苗简单重复序列间扩增(ISSR)多态率为29.31%,40 Gy X射线辐射处理水稻幼苗ISSR多态率为37.76%。本研究结果为不同电离辐射处理水稻幼苗提供了推荐的诱变剂量区间:高能碳离子束20~30 Gy,X射线30~40 Gy。