光皮桦离子注入诱变育种研究

论文摘要

光皮桦（Betula luminifer a H·Winkl）是我国特有的速生珍贵阔叶树种,具有喜光、耐贫瘠、速生和材质好的特性,进一步选育优良无性系及其方法研究,具有重要的理论意义和实际价值。离子束生物工程技术是一种全新的生物技术,它通过离子束注入生物材料来研究其生物效应和作用机理,并已成功应用于作物的遗传改良和新品种选育。本文主要研究氮离子注入光皮桦后产生的诱变效应,为光皮桦新品种选育提供技术支撑。在真空度7.0×10-3Pa以上的条件下,通过采用注入能量30Kev/10mA,脉冲时间为2s的N+离子束对光皮桦种子（光皮桦804号、光皮桦807号）进行注入实验,注入剂量分别0×1016ions·cm-2, 1×1016ions·cm-2,2×1016ions·cm-2, 3×1016ions·cm-2,4×1016ions·cm-2,5×1016ions·cm-2,6×1016ions·cm-2,7×l016ions·cm-2, 8×1016ions·cm-2,9×1016ions·cm-2,10×1016ions·cm-2,处理后对光皮桦种子的发芽率、幼苗的生理生化效应以及种子表面刻蚀作用进行研究分析,实验结果如下：1.两个无性系的光皮桦种子经氮离子注入后发芽率都降低,发芽势、发芽率和剂量呈极显著相关,验证了经离子注入后,实验材料的生物活性表现出“马鞍型”曲线,当剂量达到6×1016ions·cm-2时发芽率上升到接近于对照组。2.经N+离子注入后,叶绿素含量呈先降后升随后迅速下降的趋势,两个无性系对离子注入处理的敏感性有一定得差异,804号和807号分别在剂量6×1016ions·cm-2、7×1016ions·cm-2处理时叶绿素含量达到顶峰。说明适宜剂量的处理能促使苗木叶绿素含量的上升,提高苗木潜在的光合作用能力。3.从保护酶（POD、CAT、SOD）角度分析,低剂量处理（1-3×1016ions·cm-2）起刺激作用,促使保护酶活性增高,随着剂量加大,细胞损伤严重,酶活性被抑制。在剂量6×1016-7·1016ions·cm-2处理下,三种酶活力平均较高,最大程度的激活了合成自由基清除酶的能力,有利于协调作用,使自由基维持在一个较低的水平,免受其侵害。在诱变育种工作时,要尽量选剂量高,但对生物体损伤小的条件注入,这样就可以得到较多的突变材料。4.MDA和电导率呈先升后降再升的变化,说明低剂量离子注入处理使植物细胞受损,膜脂过氧化作用加强,随着剂量的加大,苗木启动了体内的修复机制,膜系统和功能开始恢复,而高剂量处理下修复能力达到极限,修复能力受不可逆的影响,膜损伤加剧,细胞损伤严重,功能被破坏。5.对离子注入后的种子进行扫描电镜的观察,得出随着剂量的加大,离子束对光皮桦种子表面刻蚀作用不大,生物体受损程度并不明显。综合以上各因子考虑初步得出,光皮桦离子注入诱变育种当采用N+为离子源时,能量采用30kev/10mA,剂量采用6-7×1016ions·cm-2处理能提高苗木活性,这为光皮桦离子育种奠定了研究基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究的目的意义
• 1.2 光皮桦育种及造林研究现状
• 1.3 离子注入诱变育种
• 1.3.1 离子注入诱变育种技术概况
• 1.3.2 离子束诱变育种的特点
• 1.3.3 离子束诱变育种的机理
• 1.3.4 离子注入的生物学效应
• 1.3.5 低能离子注入在农林上的应用
• 2 光皮桦诱变育种离子注入剂量与能量筛选
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.3.1 氮离子注入
• 2.1.3.2 发芽实验
• 2.1.4 数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同注入剂量对发芽率的影响
• 2.2.2 不同能量处理对发芽率的影响
• 2.3 小结与讨论
• 3 离子注入对光皮桦发芽率的影响
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验材料与主要仪器设备
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同离子束剂量处理对光皮桦种子发芽势和发芽率的影响
• 3.2.2 发芽率、发芽势和剂量间的相关性
• 3.2.2.1 发芽率、发芽势和剂量间的相关性
• 3.2.2.2 不同无性系之间发芽率间的方差分析
• 3.3 小结与讨论
• 4 离子注入对光皮桦幼苗的生理生化影响
• 4.1 实验材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 实验试剂与主要仪器设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 叶绿素含量变化
• 4.2.2 POD酶活性变化
• 4.2.3 CAT酶活性变化
• 4.2.4 SOD酶活性变化
• 4.2.5 MDA含量变化的影响
• 4.2.6 电导率的变化
• 4.2.7 各指标间相关性分析
• 4.2.7.1 叶绿素含量与其他指标间的相关性
• 4.2.7.2 保护酶间及与剂量的相关性
• 4.2.7.3 MDA和电导率间及与剂量间的相关性
• 4.3 小结与讨论
• 4.3.1 保护酶变化规律
• 4.3.2 MDA、电导率变化规律
• 4.3.3 叶绿素含量变化规律
• 5 种子表面损伤显微分析
• 5.1 实验材料与方法
• 5.1.1 实验材料与主要仪器设备
• 5.1.2 实验方法
• 5.2 结果与分析
• 5.3 小结与讨论
• 6 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 6.3 工作展望
• 7 创新点
• 参考文献
• 附录
• 致谢