12C6+重离子辐照一串红和胡麻的生物学效应及诱变效应研究

论文摘要

本文以一串红、美女樱和胡麻为实验材料,深入研究了12C6+重离子引起的生物学效应,探讨了重离子诱变机制,同时筛选出多个突变体。1.详细探讨了用不同剂量和LET值的12C6+重离子对一串红和美女樱的干种子辐射,研究了辐照对种子萌发和幼苗影响。低剂量可以提高发芽率,并且随着剂量增加,促进作用逐渐减弱;特定范围的LET照射对种子萌发有很强的抑制作用,而LET值较小或者较大对其抑制作用减弱。种子出苗期基本上随着剂量或LET值的增大而逐步推迟。不同剂量或LET值的12C6+重离子对存活率、幼苗胚轴和子叶生长的影响一样表现了与发芽率相同的变化趋势。此外,一串红和美女樱的致死率、表型变异率都和12C6+重离子辐照的LET值有着很紧密的关系,同样,一串红的根尖细胞染色体在有丝分裂过程中产生的畸变率也是依赖于12C6+重离子辐照的LET值。在此基础上提出了一个假设,即低LET值的重离子主要造成了染色体损伤,而高的LET值则主要造成了非染色体损伤（蛋白质、细胞膜和细胞器等损伤）。表现变异时由染色体和非染色体损伤共同决定的,这样LET值升高时,虽然染色体畸变率下降了,但是非染色体损伤却是上升的,并最终造成了当代一串红表现变异率的上升。结合存活率及表型变异频率筛选出了适合一串红、美女樱诱变育种的最佳LET值及辐照剂量:一串红为50 keV/μm,50 Gy;美女樱150 keV/μm,100—500 Gy。对一串红进行了三批次的12C6+重离子辐照,通过连续观测多代,从中筛选了多种类型的突变体,并对其中的花色嵌合体及真叶突变体进行了验证。一串红嵌合体RAPD分析表明花色和真叶的突变体的DNA发生了很大变化,而且在此基础上获得了6个新的相关DNA序列（Sasp1-6）,把Sasp1-6序列向GenBank登记注册,并获得登录号码:EU363530、EU363531、EU363532、EU363533、EU363534、和EU363535。验证的结果还表现为在花色嵌合体及真叶突变体的子代中没有再观察到突变效应,说明了发生突变的基因或许已经进行了修复。这需要在后面的几代中去验证。2.连续两代对12C6+重离子辐照（剂量为6×108ions/cm2、1.8×109ions/cm2和3.6×109ions/cm2）后胡麻的许多生物学性状和农艺学性状进行了详细观测,结果显示发芽状况、单株蒴果数、单株产量、含油量等都受到了重离子辐照的深刻影响。在M1代胡麻中,6×108ions/cm2辐照处理可引起胡麻发芽率提高,促进植株株高,增强花粉活力。同时辐照处理使胡麻种子千粒重和含油量有不同程度提高,辐照剂量越高,两者数值越大,3.6×109ions/cm2辐照剂量的胡麻种子千粒重和含油量与对照组的相比分别高出了16.5%和19.9%,此外在此剂量处发现花粉发生了形态变化。辐照处理对胡麻DNA分子也产生了影响,筛选出的18个随机引物可以扩增出清晰、稳定、重复性好的DNA片段,多态性DNA片段比率为52.5%。与M1代相比,由于M2代胡麻已经对因重离子辐照产生的损伤进行了部分修复,大部分观察指标变化趋势发生了变化,而只有小部分则维持相同的趋势。在M2代胡麻中也筛选了一些疑是突变体,其中有些突变体在实际生产中具有利用价值。在本研究的6×108ions/cm8—3.6×109ions/cm212C6+重离子辐照处理情况下,更多地表现为对胡麻生长发育的刺激作用,引起的变异还不太大,不够广泛。但是,对胡麻作物而言,应加大12C6+重离子辐照剂量,才能产生更多的变异,扩大突变谱。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一部分 前言
• 1.离子辐射引起生物效应的作用机理及其特点
• 1.1 辐射生物学的理论基础及特点
• 1.2 植物辐射诱变的机制
• 1.3 研究辐射育种的方法
• 2.模式植物拟南芥的辐射生物学诱变机制的研究进展
• 2.1 拟南芥的特点
• 2.2 辐射源及其引起拟南芥生物学效应的差异
• 2.3 离子束辐射拟南芥辐照生物学效应
• 2.4 离子束诱变拟南芥的分子机理
• 2.5 离子束介导外源DNA转化拟南芥
• 3.离子辐射育种在实际生产中的研究进展
• 4.本研究中几种实验材料研究的目的和意义
• 第二部分 材料与方法
• 1.一串红和美女樱的材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 辐射处理方法
• 1.3 实验方法
• 2 胡麻的材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 辐射处理方法
• 2.3 实验方法
• 第三部分 结果与分析
• 12C⁶⁺重离子辐照对一串红和美女樱M1代生物学效应影响'>1.第一批次¹²C⁶⁺重离子辐照对一串红和美女樱M1代生物学效应影响
• 1.1 一串红和美女樱的发芽率及存活率
• 1.2 一串红和美女樱苗期胚轴长、子叶长和宽
• 2.第二批次辐照后一串红、美女樱M1代LET生物学效应的研究
• 12C⁶⁺重离子对一串红和美女樱萌发的影响'>2.1 不同LET值¹²C⁶⁺重离子对一串红和美女樱萌发的影响
• 12C⁶⁺重离子对一串红和美女樱幼苗的影响'>2.2 不同LET值¹²C⁶⁺重离子对一串红和美女樱幼苗的影响
• 12C⁶⁺重离子对一串红、美女樱存活率的影响'>2.3 不同LET值¹²C⁶⁺重离子对一串红、美女樱存活率的影响
• 12C⁶⁺重离子对一串红、美女樱表型变异频率的影响'>2.4 不同LET值¹²C⁶⁺重离子对一串红、美女樱表型变异频率的影响
• 12C⁶⁺重离子对一串红根尖细胞染色体变异频率的影响'>2.5 不同LET值¹²C⁶⁺重离子对一串红根尖细胞染色体变异频率的影响
• 12C⁶⁺重离子束辐照一串红M1和M2代生物学效应研究'>3.第三批次¹²C⁶⁺重离子束辐照一串红M1和M2代生物学效应研究
• 3.1 累积辐照后一串红M1代生物学效应研究
• 3.2 累积辐照后一串红M2代生物学效应研究
• 12C⁶⁺重离子束辐照一串红突变效应及花色嵌合体研究'>4.¹²C⁶⁺重离子束辐照一串红突变效应及花色嵌合体研究
• 4.1 一串红花色嵌合体的筛选和验证
• 4.2 一串红畸形叶片突变体的筛选和验证
• 4.3 一串红花色嵌合体的快繁
• 4.4 一串红花色嵌合体的RAPD分析
• 4.5 一串红花色嵌合体的高特异性RAPD条带的测序
• 12C⁶⁺重离子束辐照胡麻后的品种选育初报'>5.¹²C⁶⁺重离子束辐照胡麻后的品种选育初报
• 5.1 胡麻M1代结果与分析
• 5.2 胡麻M2代结果与分析
• 第四部分 讨论
• 12C⁶⁺重离子辐照一串红和美女樱的LET效应研究'>1.¹²C⁶⁺重离子辐照一串红和美女樱的LET效应研究
• 1.1 LET值对一串红和美女樱的萌发和幼苗变化的影响
• 1.2 LET值对一串红和美女樱的存活率和表型变异率影响
• 1.3 LET值对一串红的存活率、表型变异率、根尖相比染色体畸变率之间的联系影响
• 1.4 一串红和美女樱辐射敏感性和诱变育种合适剂量的选择
• 12C⁶⁺重离子子辐照一串红和美女樱的刺激效应'>2.低剂量¹²C⁶⁺重离子子辐照一串红和美女樱的刺激效应
• 12C⁶⁺重离子对一串红苗期可溶性蛋白质多态性的影响'>3.¹²C⁶⁺重离子对一串红苗期可溶性蛋白质多态性的影响
• 12C⁶⁺重离子辐照一串红的诱变效应'>4.¹²C⁶⁺重离子辐照一串红的诱变效应
• 5.重离子辐照在胡麻育种效应的研究
• 12C⁶⁺重离子辐照对胡麻M1代生物学效应及DNA分子的影响'>5.1¹²C⁶⁺重离子辐照对胡麻M1代生物学效应及DNA分子的影响
• 12C⁶⁺重离子辐照对胡麻M2代生物学效应的影响及与M1代的比较'>5.2¹²C⁶⁺重离子辐照对胡麻M2代生物学效应的影响及与M1代的比较
• 小结
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 附录
• 致谢