无性系变异与小麦品种改良

近年来，无性系变异开始应用于农作物品种改良。无性系变异育种是继花药培养花粉单倍体育种技术之后成为实用化的细胞工程育种方法。 1 小麦无性系后代材料变异类型丰富多样，后代稳定快，能基本保持原品种特性 小麦无性系后代材料性状变异几乎包括了小麦的全部形态特征与产量性状等。Larkin等从墨西哥品种Yaque50E的未成熟胚得到数百株再生植株，其后代产生了一系列形态变异，如芒的有无，颖壳和籽粒的颜色，株高增减等。梁竹青等从未成熟胚的愈伤组织获得了数千个再生植株，它们表现了丰富的变异。腾世云等对10个小麦基因型幼胚愈伤组织…     

植物体细胞无性系变异育种

体细胞无性系变异是继花粉和花药培养之后的又一种实用化的细胞工程育种新方法，体细胞无性系变异是植物组织培养过程中出现的普遍现象，并且绝大多数变异可以遗传，在再生植株中能够找到在常规诱变育种和杂交育种中所观察到的各种变异或重组类型，80年代以来，我国在作物无性系变异育种方面取得了令人鼓舞的进展，已培育出了一大批优良新品种，本文着重阐述了植物体细胞无性系变异育种的概念和特点，引起无性系变异的遗传基础，无性系变异突变体的筛选和鉴定方法，并对目前体在植物体细胞无性系变异育种中存在的主要问题进行了讨论。     

体细胞无性系变异选育农作物新品种及耐热乌菜的选育

一、体细胞无性系变异育种技术 植物组织与细胞培养技术的发展,已能使近千种植物的组织、细胞或原生质体,经过离体培养再生成完整植株。80年代以来,大量的试验研究资料表明,由组织培养物再生出的植株中存在着广泛的变异,在甘蔗、马铃薯、水稻、小麦、大麦、大豆等重要经济作物中都观察到这种现象,这种组织培养再生植株中出现的变异被称为体细胞无性系变异。无性     

生物技术在作物育种上的应用

从现代的育种观点看,传统的常规育种存在有许多缺陷:①同源和异源的不亲和性限制了有性组合的范围,许多基因资源难以利用;②配子的形成是减数分裂为先导,而在减数分裂时染色体数目减少和发生重组,因而杂合植株后代不可能具有双亲完整的遗传信息,其中雄配子细胞质所携带的基因明显不能遗传给下一代;③传统育种限于个体水平,选择依据是表型。因此显得周期长,选择机率小,受环境干扰大,基因连锁、互作、一因多效及多因一效     

离子注入引起植物变异的研究

对玉米、水稻、大豆、大麦、黑麦、小麦、三色堇、矮牵牛等植物的种子进行离子束辐照处理,在被处理当代种子中,发芽率、生长速度、植株株型等方面均出现了变异,不同作物表现的变异程度及变异类型不同,不同品种间也有差异。对染色体行为观察,发现有丝分裂基本正常,减数分裂出现异常。玉米中有单价体和多价体,大豆中有落后染色体,水稻中有微核仁等现象。对离子束作为诱变源的研究现状、特点及前景进行了讨论。     

玉米单倍体育种技术的研究进展

玉米是较早能够利用杂种优势育种的农作物之一,如果采用常规的育种方法,需要自交五代到六代才能得到较为稳定的自交系,如果我们利用单倍体育种技术,能够将获得稳定自交系的时间缩短到两个世代内,大大缩短了育种时间,提高了育种效率,带来更好的经济效益和社会效益。同时,单倍体隐性性状不会受到显性性状的掩盖,因此我们可以更加方便地淘汰不良个体,为培养优良的玉米后代打下基础。该文将就玉米的单倍体育种技术展开探讨。     

转BADH基因玉米的获得及其耐盐性

利用花粉管通道技术将甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因导入玉米，以提高玉米的耐盐性．对1286株转化玉米进行PCR检测，共有16株呈阳性，转化率为1．2％．Southern Blot进一步证明BADH基因已经整合到玉米基因组．将阳性植株的后代（T3）用含1.2％NaCl的Hogland营养液每日1次浇灌。14d后对玉米叶片的相对电导率和叶绿素含量进行测定．结果表明在同样的盐胁迫条件下．转基因植株所受到的盐伤害明显较对照植株轻，说明转入的BADH基因可以提高玉米的耐盐能力．     

RAPD分子标记对高粱DNA经花粉管导入玉米自交系的验证

采用SDS方法纯化高粱总DNA,通过化粉管通道将高粱DNA转化P138、丹改340、7922、06NY-2、组3等5个品种的玉米自交系,后代的玉米种子经随机筛选后在实验室盆栽得到幼苗.使用不同序列的59条RAPD引物,对高粱基因组DNA和导入前后的玉米基因组总DNA进行PCR扩增.结果表明,其中9条引物在后代玉米和玉米原种之间具有RAPD差异,并证明了高粱DNA导入了4个玉米自交系,为今后的玉米自交系花粉管导入法育种的分子检验奠定了基础.     

微波诱发小麦变异及莫利用

辐射作为一种改良作物品质的手段已有数十年历史.过去,一般利用伽马射线进行辐射,后来激光也被当作辐射育种的工具.微波是一种非电离辐射,我们利用9380兆赫的脉冲微波源辐照小麦,发现能引起其性状的显著变异,出现了各种具有优良性状的植株.如植株变矮、结实数增多、剑叶变得窄而短等等.这不仅提供了选育的可能,也为其它育种方法提供了材料.文[1]已对变异情况作过初步报导,图1、2提供了变异的一些情况.我们使用的装置和条件与文[1]相同.     

导入野生大豆DNA小麦后代的农艺性状研究

用花粉管通道法将野生大豆总DNA导入小麦，获得了转基因小麦，其后代的农艺性状有较大的变化。田间实验分析了变异系小麦植株与对照植株在叶片的光合速率、蒸腾速率、叶面积及株高、穗粒、穗重等性状上的差异。t检验结果显示，变异系小麦在叶面性状及产量性状上的差异是显著的，外源DNA的导入改善了植物的农艺性状，并在后代中表达，为选育高产、优质的新小麦品种提供了依据。     

冬小麦辐射诱变为春性农大94118的选育研究

本文通过对冬小麦品种PH82-2-2辐射诱变处理，在无零下温度条件下，获得了春性突变后代，选育出农大94118品系，试验结果还指出，冬小麦辐射诱变后获得的春性突变体，性状变异幅度大，突变谱宽，供选择的余地大，是春小麦育种的有效途径之一。     

激光辐照处理洋葱种子生理生化效应进一步分析

采用CO_2和He-Ne两种激光的三种剂量,分别辐照两个洋葱品种的湿种子,采用生理生化的方法,从净同化率、净光合速率、呼吸速率、蛋白质含量等四个方面研究洋葱各处理的生物学效应。结果表明:He-Ne激光辐照洋葱的净同化率、净光合速率、呼吸速率、蛋白质含量的变异大于CO_2激光辐照,采用He-Ne激光辐照洋葱容易从其变异后代中选择出高产、优质的优良变异株,进而育成符合育种目标的优良新品种。     

玉米幼胚愈伤组织再生植株的变异

玉米受粉7—10天的幼胚,在含激素的MS培养基上诱导生成愈伤组织,并分化出胚状体,成苗后移栽于温室内,至成熟结实。这些试管苗植株在整个生长发育过程中,出现了雌穗顶生,顶生雌雄同穗,植株矮,叶片少,雌穗着生部位低及轮生叶序和对生叶序等多种显著的差异和变异。     

离子束介导外源基因群转移小麦的研究

通过能量为30KV,剂量2×1017N+/cm2的离子注入,将大豆全NDA导入新麦9号籽粒种胚,结果表明,处理后当代后熟植株籽粒蛋白质含量有明显变化,得到了一批高蛋白的极端变异材料,收获的植株中蛋白含量高于对照20%的植株占6.1%.说明通过离子束介导外源DNA转化技术可对种子直接转化,并获得高蛋白材料,它有可能成为一种无性的边缘育种手段.     

小麦耐甘露醇变异系生理特性分析

目的对二次离体筛选获得的小麦耐甘露醇变异细胞系进行生理生化及分子生物学鉴定。方法检测该变异细胞系在甘露醇,NaCl和聚乙二醇(PEG-6000)模拟的渗透胁迫环境中的耐受生长能力,并测定变异系在甘露醇胁迫下游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、Na /K 含量等生理生化特性及可溶性蛋白质组成和基因组DNA多态性等分子特征。结果通过愈伤组织在甘露醇,NaCl和聚乙二醇(PEG-6000)模拟的渗透胁迫条件下的生长实验,发现变异系细胞系可以在对照细胞系不能生长的20%甘露醇,1.5%NaCl和20%PEG-6000胁迫条件下,分别表现出14.5%(见图1),12.8%(见图2),41.8%(见图3)的相对生长量;在20%甘露醇胁迫条件下变异系细胞系游离脯氨酸积累量为对照系的80%(见图4),可溶性糖积累量为对照系的1.2倍(见图5),可溶性蛋白含量为对照系的1.3倍(见表1)。在相同浓度的甘露醇模拟的渗透胁迫环境中变异系再生植株比对照植株相能维持较高的K /Na 比值(见表2)。与对照相比,耐甘露醇变异细胞系再生植株可溶性蛋白SDS-PAGE发生显著变化:6条新可溶性蛋白谱带出现在变异系再生植株中,同时对照系中的1条可溶性蛋白谱带在突变株中缺失(见图6)。变异系植株与对照株RAPD带型呈现一定的多态性(见图7),表明变异系基因组DNA与对照相比发生了突变。结论所研究的小麦耐甘露醇变异细胞系是一个具有较强渗透胁迫耐受能力,可用于进一步育种工作的良好突变体材料。     

小麦耐甘露醇变异细胞系的离体筛选及植株再生Ⅰ

目的 离体筛选小麦耐甘露醇变异细胞系并再生植株。方法 以耐盐系小麦850512r的幼穗和幼胚为外植体诱导胚性愈伤组织。以所得到的胚性愈伤组织为起始材料，采用一步和多步正筛选法离体筛选耐甘露醇变异细胞系。结果 成功获得小麦耐甘露醇变异细胞系，并再生植株。结论 小麦耐甘露醇变异细胞系的离体筛选并再生植株成功，证明在细胞水平上筛选并获得具有潜在耐水分胁迫特性的小麦新品系是完全可能的。     

大豆遗传转化研究

用苯酚-氯仿-异戌醇-RNase法从草决明、玉米、栽培大豆周89⑦-2-Al、花生、豫豆12等作物幼叶中分离提取DNA，用柱头涂抹法将DNA导入栽培大豆，导入后的当代大豆成荚率为30%～40%，其后代（D1～D4）主要在株高、生育期、叶色、抗病抗倒状性和产量等性状上出现变异，其突变率为2%～4%。以大豆89⑦-2-2Al，玉米90-1和花生为供体的DNA导入受体周So3-1，周86①-1-1等组合的后代变异株，其抗病性提高，生育期缩短5～7d，产量比受体（ck）增加10%，SOD同工酶检测其变异株均多一条供体的谐带或谱带强弱有变化。     

导入反义蜡质基因降低两系不育系稻米直链淀粉含量

为了提高两系不育系261S水稻的选配范围,研究利用根癌农杆菌介导法将蜡质基因反义片段导入261S未成熟种子形成的愈伤组织,经抗性筛选及PCR检测获得46棵T0代转基因植株．采用GUS染色追踪分析获得转反义蜡质基因纯合的T2代转基因植株．10个转基因植株糙米经直链淀粉含量分析显示：未转基因261S对照水稻糙米直链淀粉平均含量为18．54％,大部分转基因后代糙米直链淀粉含量有不同程度的降低,降低程度最大的转基因后代糙米直链淀粉平均含量为13．55％,比对照降低26．91％．开展本研究可为两系杂交稻优质育种奠定基础．     

玉米ELM1基因的序列变异及与株型和穗部相关性状的关联分析

 玉米elm1 突变体使得光敏色素载色体合成受阻并导致光敏色素活性下降,从而使得突变体植株表现出对光的不敏感性.为研究玉米ELM1 基因序列的多态性及其与主要农艺性状之间的关联,本研究对玉米ELM1 基因在80 个自交系中进行了目标序列重测序,并与株高和穗位高2 个株型性状以及穗长、穗粗、轴粗、穗重、行粒数、穗行数和穗粒数7 个穗部性状进行关联分析.ELM1 基因在供试玉米自交系中共有85 个变异,包括73 个SNP 和12 个Indel.尽管该基因的编码区不含Indel,但15 个SNP 变异位点依然可以将编码区划分成7 种单倍型,并编码6 种ELM1 蛋白质.关联分析发现,玉米ELM1 基因中1 个非同义突变位点与穗位高存在显著关联,另有2 个非同义突变位点与行粒数存在显著关联.     

越橘“V3"品种四倍体诱导及鉴定研究

用秋水仙素活体滴液法及离体浸渍法对南高丛越橘无菌苗"V3"进行四倍体诱导,筛选诱变处理的最佳组合,并采用茎尖染色体计数法和石蜡切片法对诱变植株进行倍性分析和形态检测.结果表明:浸渍法诱变效果优于滴液法,能获得更多的嵌合体变异株.浸渍法中以0.10%浓度的秋水仙素处理浸泡越橘茎尖24h的效果最好,获得变异植株5株,茎尖染色体计数表明:四倍体染色体数为2n=2x=48,二倍体对照为2n=2x=24.四倍体植株较二倍体植株茎杆变粗,叶片变厚,颜色加深,表皮毛增加.石蜡切片法表明:变异株主脉直径、上表皮厚度、上表皮角质层厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度均大于二倍体植株.