航天誘變百脈根突變體篩選及其初步鑒定的研究.pdf

1、航天誘變作為一種新型的育種技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，它利用返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星將試驗(yàn)材料帶入太空，在微重力、超真空和強(qiáng)輻射等因素綜合作用的生物學(xué)基礎(chǔ)上，產(chǎn)生各種變異，再經(jīng)地面選育獲得突變體的新技術(shù)。它具有變異頻率高、幅度大、良性變異多、穩(wěn)定快和縮短育種年限等特點(diǎn)。 百脈根(10tus japonicus)是多年生豆科百脈根屬草本植物，自1992年Handberg和Stougaard發(fā)表了關(guān)于百脈根作為豆科植物研究的模式植物的可能性以來(lái)，使

2、得生物固氮研究發(fā)展突飛猛進(jìn)。百脈根以其基因組小(472.1Mb)、自花授粉、種子小和生長(zhǎng)周期短(種子到種子只要2個(gè)月)等特點(diǎn)，在國(guó)際上已成為研究豆科植物遺傳學(xué)、分子生物學(xué)以及與根瘤菌共生固氮機(jī)理的主要模式植物。目前國(guó)際上百脈根突變體的篩選主要采用化學(xué)誘變劑EMS(Ethyl methanesulfonate)誘變的方法，并建立了百脈根突變體庫(kù)(http//data.jic.bbarc．a(chǎn)c．uk/cgi-bin/lotusiaponic

3、us/)。然而，國(guó)內(nèi)在這方面的研究近于空白。 2004年，第20顆返回式科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星首次搭載百脈根MG-20干種子到太空。本論文以2004年搭載的百脈根干種子為實(shí)驗(yàn)材料，經(jīng)過(guò)幾代的觀察、篩選，主要獲得以下結(jié)果： (1)航天處理后的百脈根干種子，發(fā)芽率達(dá)到95％以上，與對(duì)照相比沒(méi)有顯著差異。因此，太空環(huán)境對(duì)種子的發(fā)芽率有較小影響。 (2)經(jīng)過(guò)幾代突變體的篩選，根據(jù)得到的突變體類型和數(shù)量，計(jì)算百脈根的突變率為0.46

4、％，說(shuō)明航天誘變處理是一種行之有效的誘變方法，為進(jìn)一步構(gòu)建百脈根突變體庫(kù)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 (3)經(jīng)過(guò)對(duì)百脈根生長(zhǎng)周期的各項(xiàng)指標(biāo)觀察，篩選出多種不同的能穩(wěn)定遺傳的突變體類型，包括不結(jié)根瘤突變類型的18個(gè)株系、結(jié)無(wú)效根瘤突變體的9個(gè)株系和兩類綜合表型突變類型的2個(gè)株系：cdf(abnormal leaves/flowers mutant)突變體和sl(small leaves mutant)突變體。不結(jié)根瘤突變類型表現(xiàn)為在接種根瘤菌

5、兩周后無(wú)根瘤形成，在沒(méi)有氮源添加時(shí)整株生長(zhǎng)緩慢，葉片發(fā)黃，花期延遲：結(jié)無(wú)效根瘤突變類型表現(xiàn)為能結(jié)根瘤，但所結(jié)根瘤呈白色圓形或半圓形，有的半透明狀，而且根瘤的分布不均勻，根瘤數(shù)目少，約為對(duì)照的一半；alf突變體1個(gè)株系，表現(xiàn)為除結(jié)瘤發(fā)生變化外，植株矮小、托葉消失、花形態(tài)異常且不育；sl突變體1個(gè)株系，表現(xiàn)為除根瘤發(fā)生變化外，植株變小、莖變細(xì)且葉片也變小。 (4)對(duì)alf突變體進(jìn)行遺傳分析，回交一代(BC<,1>F<,1>)全部表現(xiàn)為正常表

6、型，收獲種子(BC<,1>F<,2>)再種植，正常植株與突變體的分離比例為3：1(正常66：突變體24)，說(shuō)明觀察值和理論值之間的差異在誤差范圍內(nèi)，該突變體性狀由隱性基因控制。 (5)我們根據(jù)alf突變體的表型特征推測(cè)，alfr突變體的變異可能與細(xì)胞分裂素的合成變化有關(guān)。RT-PCR．結(jié)果表明，IPT1、IPT2、IPT3基因在alf突變體和野生型植株中都有表達(dá)，并且表達(dá)量不同。所以alf突變體變異可能與IPT基因表達(dá)異常導(dǎo)致的