1 兰州理工大学 兰州 730000
2 中国科学院近代物理研究所 兰州 730000
3 中国科学院大学 北京 101408
西蓝花（Brassica oleracea var. italica）是我国重要的蔬菜作物之一，其种子主要源于进口，亟需开发属于我国的创新型品种。为探究高能重离子束对西蓝花的当代生物学效应，本研究采用碳离子束辐照西蓝花种子，检测其幼苗期的生长指标、抗氧化酶活性、光合指标和叶绿素荧光等参数。结果表明：100~500 Gy的辐照对种子的萌发没有显著影响，600 Gy显著抑制其萌发。100~600 Gy辐照后根长、芽长、苗高、叶面积总体上随剂量增加而降低。碳离子束辐照西蓝花的半致死剂量（Median lethal dose，LD50）为415.89 Gy，使根长减半的剂量为495.12 Gy。辐照后幼苗的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）和过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性均高于对照，过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性低于对照，400 Gy辐照后丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量显著升高。随吸收剂量的增加光合色素（叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素）呈现先升高再降低的趋势，最高值出现在300 Gy处。净光合作用、蒸腾速率和气孔导度均与吸收剂量负相关，辐照后非光合淬灭系数显著升高。结果表明，重离子束辐照抑制了西蓝花植株的生长，影响了抗氧化酶活性和光合作用。本研究为西蓝花的重离子束辐照诱变育种提供了基础数据。
西蓝花 重离子束 辐照 诱变育种 生理响应 Brassica oleracea Heavy ion beam Irradiation Mutation induction breeding Physiological response 辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010402
1 湖南农业大学食品科学技术学院, 长沙 410125
2 湖南省农业科学院, 湖南省核农学与航天育种研究所, 长沙 410125
本试验利用电子束及γ射线两种射线对渐狭蜡蚧菌(Lecanicillium attenuatum)3166进行诱变处理, 研究适于渐狭蜡蚧菌诱变选育的吸收剂量以及诱变菌株生物学特性。结果表明: 电子束及γ射线诱变渐狭蜡蚧菌的最适剂量均为200 Gy, 渐狭蜡蚧菌的电子束辐射敏感性D10值为191 Gy、γ射线D10值为366 Gy; 以产孢速率为指标筛选获得突变菌株8株, 其中5株的菌丝生长及产孢速率较出发菌株显著提高, 均为电子束诱变所得, 产孢速率分别较出发菌株提高了30.45%、31.55%、23.66%、64.83%、68.77%; 诱变菌株的胞外几丁质酶比活在培养5 d时达到峰值, 诱变株Ⅱ111、Ⅱ164、Ⅱ181的几丁质酶比活分别较出发菌株显著提高29.29%、54.45%、19.18%, 其中Ⅱ164酶比活可达1 707.41 U/mg prot; 胞外蛋白酶比活在培养7 d时达到峰值, Ⅱ111、Ⅱ164、Ⅱ181的蛋白酶比活分别较出发菌株显著提高17.98%、13.17%、16.50%, 其中Ⅱ111酶比活达到30.71 U/mg prot, 且渐狭蜡蚧菌诱变株生长速率与胞外酶比活有强相关性。本研究为渐狭蜡蚧菌后续的害虫防治及开发利用提供了理论基础。
渐狭蜡蚧菌 辐射诱变 突变菌株 生物学特性 胞外酶比活 Lecanicillium attenuatum radiation mutagenesis mutagenized strain biological property extracellular enzyme specific activity
1 湖南农业大学食品科学技术学院 长沙 410125
2 湖南省农业科学院湖南省核农学与航天育种研究所 长沙 410125
采用60Co-γ射线和电子束辐射诱变贝莱斯芽孢杆菌选育遗传稳定的突变菌株，用平板对峙法及四点法对突变菌株进行初筛和复筛，研究其对辣椒炭疽病菌的抑菌效果。结果表明：菌悬液经60Co-γ射线辐照，贝莱斯芽孢杆菌D10值为2 366 Gy，在100~2 000 Gy诱变剂量范围内芽孢杆菌致死率随着辐照吸收剂量的增加而升高。在2 000 Gy辐照吸收剂量下，贝莱斯芽孢杆菌的致死率为81.8%，并筛选出5株（B004、B112、B114、B117、B118）突变菌株，其对辣椒炭疽病菌抑制率由出发菌株的51.2%分别提高到57.5%、58.0%、57.0%、57.7%和59.9%；贝莱斯芽孢杆菌菌悬液经电子束（10 MeV）辐照，贝莱斯芽孢杆菌D10值为499 Gy，在100~600 Gy诱变剂量范围内，芽孢杆菌致死率随着辐照吸收剂量的增加而升高，在400 Gy辐照吸收剂量下，贝莱斯芽孢杆菌致死率为91.8%，筛选出2株（D115和D243）突变菌株，其对辣椒炭疽病菌抑制率由出发菌株的55.2%分别提高到58.4%和58.1%；B004、B112、B117、B118贝莱斯芽孢杆菌诱变菌株对辣椒炭疽病菌抑菌效果在6代内遗传稳定。研究结果表明：γ射线和电子束辐照在贝莱斯芽孢杆菌的诱变育种中具有潜在的应用价值，本研究可为贝莱斯芽孢杆菌的诱变育种提供基础，为辣椒炭疽病病害的生物防治提供理论参考。
贝莱斯芽孢杆菌 辣椒炭疽病菌 60Co-γ射线辐射诱变 电子束辐射诱变 抑菌 Bacillus velezensis Colletotrichum gloeosporioides 60Co-γ ray radiation mutagenesis electron beam radiation mutagenesis Bacteriostasis 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(3): 030401
1 湖南省核农学与航天育种研究所, 长沙 410125
2 湖南省农业生物辐照工程技术研究中心, 长沙 410125
辐射诱变技术广泛应用于水稻种质资源创新。为了明确辐射诱导突变的分子机制, 采用二代高通量测序技术对水稻品种黄华占经辐射诱导获得的一个突变体湘辐1821进行全基因组变异分析。与参考序列蜀恢R498相比, 在黄华占和湘辐1821中分别检测到758 215和799 434个单核苷酸多态性位点(SNPs), 142?313和147?686个插入缺失(InDels), 16?775和18?382个结构变异(SVs)以及16?614和17?658个拷贝数变异(CNVs)。黄华占和湘辐1821的SNPs转换与颠换的比率约为2.5, 这两种基因型SNPs以转换为主要类型。在黄华占和湘辐1821 的InDels中短序列InDels远多于长序列, 说明点突变为主要突变方式。拷贝数减少是黄华占和湘辐1821的主要拷贝数变异方式。同时对黄华占和湘辐1821重测序数据整合差异比较分析, 两种基因型的差异SNPs 有86?163个, InDels 有88?777个。对差异SNPs位点所在基因进行基因本体(GO)分析, 3 092个候选基因中70%位于生物学过程中, 该研究结果将对湘辐1821表型分析具有重要参考意义, 同时为辐射诱导突变机制提供新的见解。
水稻突变体 辐射诱变 基因组测序 DNA多态性 基因本体分析 rice mutant radiation genome resequencing DNA polymorphisms GO analysis
1 山西农业大学农学院， 太谷 030801
2 山西农业科学院小麦研究所，临汾 041000
本文利用大豆滞绿突变体Z-94320经60Co-γ射线诱变的突变体后代M5、M6代为材料，进行两年的田间性状观察记录统计，用相关性分析、主成分分析、聚类分析对其17个主要表型性状统计分析。结果表明：诱变后代产生了丰富的变异，出现了多种种皮色和子叶色，产生了非滞绿性状，形成了各种生育周期，且分离出晚熟性状。通过相关性分析发现，单株粒重与株重、茎粗、主茎荚数、分枝荚数、一粒荚数、二粒荚数、三粒荚数、瘪粒荚数、虫食数呈极显著正相关，这些性状可以对产量进行预测；主成分分析在M5代提取出“产量因子”、“株型因子”、“粒荚因子”、“茎荚因子”四个主成分，对农艺性状累计贡献率达到70.50%，M6代提取出“产量因子”、“虫害因子”、“株型因子”、“茎杆因子”四个主成分，对农艺性状累计贡献率达到71.54%；聚类分析将M5、M6代材料分别划分为6类，发现同代中各类群农艺性状情况大致相似，但是各农艺性状在两代之间的变化明显，在株重、结荚高度、单株粒重等方面M6代显著高于M5代，并筛选出两株高产品系和一株特色滞绿品系。本研究逐步完善了对滞绿大豆突变体库的构建，为滞绿大豆诱变后代的遗传多样性研究提供了基础的数据分析。
大豆 辐射诱变 滞绿突变体 农艺性状 生育期 变异分析 soybean radiation mutagenesis stay-green mutants phenotypic character development stage variation analysis
1 中国热带农业科学院海口实验站/海南省香蕉健康种苗繁育工程技术研究中心, 海口 571101
2 贵州省农业科学院亚热带作物研究所, 兴义 562400
我国是世界产蕉大国, 香蕉总产量已居世界第2位, 香蕉产业已成为我国南亚热带地区农民脱贫致富的重要支柱产业。但目前我国香蕉品种更新缓慢, 现有品种的高产性、抗寒性、抗病性均存在一定程度的缺陷, 而物理诱变技术在培育改良品种特性上具有独特的优势。本文综述了物理诱变技术及其在香蕉育种中的研究进展, 包括物理诱变定义、种类及应用等方面, 以期对香蕉诱变研究及新品种选育实践提供参考。
香蕉 物理诱变 育种 banana physical mutation breeding
1 湖南省核农学与航天育种研究所, 长沙 410125
2 湖南湘华华大生物科技有限公司, 湘潭 411100
为提高水稻诱变育种的突变频率及效果, 本研究采用新型诱变源高能电子束(EB)辐照2种不同基因型水稻品种产生突变效应, 并与传统60Co-γ射线处理相比较, 探索了高能电子束应用于水稻诱变育种的最适辐照剂量, 分析了其M1代的生物损伤特点并统计了M2代部分可见农艺性状表型突变频率, 探讨了高能电子束处理不同基因型水稻品种的损伤效应和诱变效应。本研究为水稻的高能电子束诱变育种工作提供了参考。
电子束 水稻 诱变效应 突变体 育种 electron beam rice mutagenic effects mutant breeding
小麦遗传基础日趋狭窄成为小麦遗传改良的瓶颈。甲基磺酸乙酯(EMS)是一种高效稳定的烷化类诱变剂, 能诱发产生高密度系列等位基因点突变, 可在创造作物新品种、新种质、遗传材料以及解决育种工作中某些特殊问题等方面取得突破。本文从EMS诱变的原理和特点着手, 简述了小麦EMS诱变及突变体鉴选方法, 绘制了EMS诱变研究备选方案图, 为小麦科研工作者提供研究思路和参考依据。同时对EMS诱变技术在抗病基因克隆、品质性状改良、叶片持绿机制研究、农艺性状解析、突变体库构建等方面的研究进展进行了前沿报道, 分析了EMS诱变在小麦研究中存在的问题及应对方法, 并在此基础上对EMS诱变技术在小麦上的发展前景进行展望。这对于丰富小麦遗传资源、加快育种进程和开展基因功能研究具有重要意义。
小麦 甲基磺酸乙酯 化学诱变 突变体 wheat ethyl methyl sulfonate chemical mutagenesis mutant
1 内蒙古工业大学化工学院, 内蒙古 呼和浩特 010051
2 神舟生物科技有限责任公司, 内蒙古 呼和浩特 010206
3 内蒙古自治区发酵产业节能减排工程技术研究中心, 内蒙古 呼和浩特 010051
重离子诱变作为一种新型高效的辐照诱变方式, 具有突变率高、突变谱广、突变体稳定等特点。枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)因具有多种水解酶活力而广泛应用于工业生产, 虽然经过多次诱变和改造, 其酶活力不断提高, 但其复合酶活力仍有提升空间。同时, 多次同种诱变剂的使用容易导致菌种产生“抗性”, 酶活力提高不大。为此, 本研究首次利用不同剂量12C6+重离子束对枯草芽孢杆菌20076进行辐照诱变。诱变后通过透明圈初筛和酶活力验证复筛方式选育出一株复合酶活力较高的菌株B. subtilis KC-1。与原始菌株相比, 其发酵液滤纸酶活力、内切葡聚糖酶活力、β-葡萄糖苷酶活力、外切葡聚糖酶活力、蛋白酶活力和α-淀粉酶活力分别提高了20.2%、79.6%、98.2%、7.4%、10.4%和27.4%。11代遗传稳定性实验结果表明该突变株具有良好的稳定性。
枯草芽孢杆菌 复合酶 重离子诱变 遗传稳定性 Bacillus subtilis compound enzyme heavy ion irradiation genetic stability
1 湖南杂交水稻研究中心杂交水稻国家重点实验室, 湖南 长沙 410125
2 国家杂交水稻工程技术研究中心, 湖南 长沙 410125
3 湖南省核农学与航天育种研究所, 湖南 长沙 410125
辐射诱变是农作物种质创新的重要手段。本研究以杂交稻骨干亲本T98B为研究对象, 以300 Gy剂量的60Co-γ射线对其成熟种子进行处理, 从辐射后代中鉴定出农艺性状变异材料, 划分了变异类群, 分析了各类型突变频率, 为遗传改良奠定了材料基础。结果显示, 经γ射线处理后的M1和M2种子的发芽率受到了显著抑制, 分别比对照T98B降低了22.35%和14.67%; 从M2群体中初步筛选出了207个变异单株; 经M3～M5的遗传稳定性测试后最终获得了168份可稳定遗传的突变体, 总突变频率达到了0.673%。按照变异部位将突变体划分成叶变异、茎/蘖变异和穗粒/花变异等3种类群, 各类群分别含有34份、37份和97份突变体, 占比20.24%、20.02%和57.74%; 育性、叶色和株高等性状的突变频率较高, 分别达到了0.212%,0.092%和0.088%。此外, 本文简要描述了各类群的表型变异特点。结果表明, 利用γ射线诱变能产生丰富的农艺性状突变体, 本研究为水稻遗传改良提供新的种质资源奠定了基础。
水稻 γ射线诱变 农艺性状突变体 rice (Oryza sativa L.) T98B T98B gamma-ray irradiation agronomic mutant
