空间搭载小麦SP3-SP4世代变异规律的研究

论文摘要

空间诱变技术是当前植物诱变育种的新兴技术,是利用微重力、强辐射等空间独有的特殊环境使植物产生新类型、新性状、新基因的重要手段。当前种质基因资源库新基因贫乏、遗传资源日益枯竭的状况下,采用空间诱变方法创新种质,丰富基因资源对于推动植物育种研究的发展具有重要意义。自20世纪80年代以来,我国在植物空间诱变育种方面取得了巨大的成就,但是,大多是应用领域的研究成果,在航天诱变效应和机理等基础研究方面仍然十分薄弱。虽然在细胞学、生化和分子水平上有些研究,但大多是针对低于Sp3以下的、或某个世代的生物学效应研究,而对空间搭载小麦产生变异的世代递变规律的研究鲜见报道。因此,深入探讨空间诱变在细胞、生化和分子生物学等方面的作用机理,鉴定新的突变体,对推进空间诱变育种的应用具有重要理论和实践价值。本研究以卫星搭载小麦品种（系）川农19和06FR785的SP3和SP4后代单株（系）为试验材料,通过对花粉母细胞减数分裂行为观察、SSR多态性及种子贮藏蛋白变异的分析,结合本研究组前期的工作,探讨SP2-Sp4世代间变异递变规律,筛选不同类型的种子贮藏蛋白突变体,为改良和培育新品种提供资源。研究结果如下：1.不同的品种在SP3和Sp4世代的花粉母细胞减数分裂行为存在差异,但具有相同的变化趋势,即SP3代的单价体和多价体频率显著高于SP4代,达极显著水平,相对紊乱系数Sp3>Sp4代,SP4代无微核被观察到；不同品种在同一世代间的差异主要表现在单价体数间的差异,环形二价体和多价体数无差异显著性。由此说明,航天搭载的小麦种子随世代进程至Sp3代逐渐趋于细胞学稳定,SP3是变异选择的适宜时期。2.对用农19和06FR785的SP3与SP4两个世代59个株系1180个单株DNA进行了SSR标记分析,共筛选出31个株系428个单株存在不同的SSR位点突变,共有6对引物有扩增出了差异片段,有4对引物位于B基因组,其中引物Xwmc398-6B的扩增多态性最高。扩增SSR变异类型主要是新增条带和丢失条带两种类型,两品种总的多态性频率均以SP2较低,SP3或Sp4较高并在品种问存在显著差异。3.应用SSR标记对两品种SP3与SP4世代59个株系间和株系内变异率进行了分析,结果表明空间搭载小麦SP3和Sp4世代在DNA水平的递变在品种问存在差异,株系变异率SP3（30%（川农19）和22%（06FR785））相应低于SP4（73.3%和92.3%）,两品种变异趋势表现一致；而平均株系内变异率品种问存在差异,川农19突变材料的稳定性较06FR785高。4.通过SDS-PAGE和A-PAGE电泳技术对试验材料种子贮藏蛋白分析,共筛选出11个株系,67个突变单株。醇溶蛋白在两个材料的各个世代均存在变异,但变异率相差较大,大部分株系变异率较低,变异情况尚不稳定。谷蛋白在两种材料的两个世代中变异情况都较少发生,但变异单株均在Glu-D1位点出现新增亚基5+10。醇溶蛋白与谷蛋白的变异率,分别为65%与50%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 空间搭载育种及其机理
• 1.1.1 微重力
• 1.1.2 空间辐射
• 1.1.3 植物材料
• 1.1.4 返回式卫星的空间环境特点
• 2.1 空间搭载诱变育种的特点
• 3.1 空间搭载育种的生物学效应
• 3.1.1 空间搭载育种对植物细胞学效应的影响
• 3.1.2 对生物大分子的影响
• 4.1 空间搭载育种研究现状及小麦种子贮藏蛋白研究进展和展望
• 4.1.1 空间搭载育种研究现状
• 4.1.2 小麦种子贮藏蛋白研究进展
• 5.1 研究目的和意义
• 6.1 技术路线
• 第二章 空间环境对小麦后代花粉母细胞减数分裂行为的影响
• 1.1 前言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试剂配制
• 2.1.3 制片与观察
• 3.1 结果与分析
• 4.1 讨论
• 第三章 航天小麦后代递变规律的SSR分析
• 1.1 前言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 研究方法
• 3.1 结果与分析
• 3.1.1 川农19的变异率与SSR多态性分析
• 3.1.2 06FR785的变异率与SSR多态性分析
• 3.1.3 川农19与06FR785的多态性比较
• 4.1 讨论
• 第四章 空间搭载对小麦种子贮藏蛋白的世代变异
• 1.1 前言
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 3.1 结果与分析
• 3.1.1 SP3和SP4代种子贮藏蛋白变异的分析
• 3.1.2 种子贮藏蛋白变异类型分析
• 3.1.2.1 醇溶蛋白变异类型分析
• 3.1.2.2 高分子量谷蛋白亚基（HWM一G）S变异分析
• 4.1 讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢