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《哈尔滨师范大学》 2011年
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高能混合粒子场与~(60)Coγ射线辐照龙牧803紫花苜蓿遗传效应比较研究

尚晨  
【摘要】:本研究围绕黑龙江省高寒地区紫花苜蓿丰产性、抗寒性和优品质等育种目标,利用新诱变源-高能混合粒子场的不同剂量和对应剂量的60Co-γ射线辐照处理紫花苜蓿干种子的育种手段,旨在克服紫花苜蓿常规杂交育种杂交难、后代选择难和育种周期长等难题。同时,针对诱变后代群体的选择,探索数字化育种,对高能混合粒子场与60Co-γ射线辐照龙牧803紫花苜蓿诱变遗传效应进行了比较研究;结合抗寒性鉴定,对高能混合粒子场和60Co-r射线处理紫花苜蓿M2代抗寒性进行了鉴定分析;利用诱变后代群体大、变幅大的优势,通过近红外定标软件研究建立了紫花苜蓿粗蛋白和粗纤维近红外分析模型。结果如下: 一、高能混合粒子场与60Co-γ射线辐照龙牧803紫花苜蓿诱变多样性及遗传效应的比较研究 将高能混合粒子场和Y射线处理的龙牧803紫花苜蓿M1代植株经优选出产量高、综合性状好的单株种植M2代,统计并计算M2代的突变频率。在M2代中优选出产量高、综合性状好的单株种植M3代。并将产量数据进行遗传力和遗传进度分析。结果表明,龙牧803紫花苜蓿经高能混合粒子和Y射线处理后,虽然M1代对比对照都出现不同程度的变化,但差异均未达到显著水平。两种诱变方法在M2代均出现了多种表型突变,不过突变频率与处理剂量的高低并没有显著的相关性。总体上高能混合粒子场所诱发的突变频率要高于Y射线,其中高能粒子284Gy所造成的有益变异和总突变频率都高于其他剂量。 产量方面Y射线处理组的标准差和平均值是随处理剂量升高而降低,其中低剂量109Gy的产量显著高于对照(735g)。高能粒子处理组,其平均产量几乎全部高于对照,284Gy的产量最高(620g)。高能粒子场处理组的标准差和平均值数据也没有呈现出随剂量增高而逐渐降低的趋势。通过差异显著性分析,γ射线组内109Gy和560Gy处理的平均产量差异极显著,高能粒子组内处理间差异不显著。这证明高能粒子处理造成的损伤小于γ射线处理。 M2代产量数据的标准差均超过平均值的一半,证明M2代性状发生了较大的分离。通过差异显著性分析,高能粒子284Gy与其它处理间差异极显著,γ射线109Gy与γ射线145Gy和195Gy处理差异极显著;由此分析,低剂量109Gy处理造成的是刺激效果,不遗传;而高剂量处理时,其后代保持了高产性状。利用公式H2=i/ΔG对γ射线和高能混合粒子处理紫花苜蓿的M2代产量遗传力和遗传进度进行了分析,结果表明:高能粒子的遗传力和遗传进度均高于同剂量的γ射线处理,遗传力大小随剂量升高而升高。结合遗传力与遗传进度数据分析认为,高能粒子284Gy处理在产量方面为最佳剂量,该剂量入选的优良单株可以进行早代选择。 二、高能混合粒子场和60CO-r射线处理紫花苜蓿M2代抗寒性进行了鉴定分析 本试验是选择在田间受冻害胁迫后表现较好的单株进行抗寒性鉴定,结果表明:诱变的后代植株中,脯氨酸、超氧化物歧化酶、可溶性糖和叶绿素4种含量均高于对照,中低剂量好于高剂量。 脯氨酸:试验表明不同辐照剂量下的M2代,在低温条件下,叶片游离脯氨酸含量均高于对照且差异显著(p0.05),其中145Gy含量最高(0.0606±0.0054 ug/g FW),其次。、是195Gy (0.0483±0.0028μg/gFW),最少是284 Gy(0.0473±0.0029ug/gFW)。随着辐照剂量变大,游离脯氨酸含量依次下降,但与对照相比诱变的M2代体内脯氨酸含量平均提高41%。 超氧化物歧化酶:不同剂量处理的M2代超氧化物歧化酶活性差异显著(p0.05)。145 Gy含量最高(0.3948±0.0365 U/gFW),其次是195Gy,284 Gy最少。与对照相比,M2代SOD酶含量平均提高6.9%。 可溶性糖:在低温条件下,不同剂量诱变的M2代植株体内积累的LSSC含量差异显著(p0.05)。145 Gy含量最多(26.7729±0.0025 mg/gFW),诱变处理的植株绝对LSSC含量平均提高6.9%。 叶绿素:在低温条件下,不同剂量处理下的M2代叶片叶绿素含量存在差异(p0.05)。不同剂量处理使M2代叶片叶绿素a含量在低温条件下均高于对照,其中145 Gy、195 Gy、284 Gy处理使M2代叶绿素a含量分别提高7.7%、6.1%、4.4%,平均提高6.0%;叶绿素b含量在低温条件下145 Gy高于对照,195 Gy、284 Gy叶绿素b含量分别低于对照-0.95%、-0.39%。表明低剂量处理更有利于M2代低温下叶片叶绿素总含量的提高。 三、紫花苜蓿粗蛋白和粗纤维近红外分析模型的建立 采用二极管阵列近红外漫反射光谱法建立粗蛋白、粗纤维的近红外定量分析校正模型。在化学分析检验数据的基础上,采用偏最小二乘法(PLS)建立分析模型,结果显示: (1)通过光谱扫描确定,苜蓿品质的定标全谱范围为950-1650nm。 (2)粗蛋白是由瑞典Foss 2300全自动凯氏定氮仪测定;粗纤维是由Foss Fibertec 1020索式粗纤维测定仪测定;蛋白的精确度要高于纤维,所以蛋白的相关系数高于纤维,且异常点的剔除少于纤维。 (3)研究平滑和微分预处理对建模结果的影响可知,模型交互验证相关系数和均方根误差随光谱平滑点数的变化较小,细样在5、7和9点平滑时获得最大相关系数和最小均方根误差,而粗样的平滑处理以及一阶和二阶微分光谱建立的模型均不如不经处理的原始光谱的模型效果好。 (4)研究粉样细度和间隔波长对建模效果的影响可知,细样2nnm所建立的模型其决定系数R2最大,交互验证标准差(SECV)和预测标准差(SEP)最小,且SECV和SEP差异也最小,F值(定标结果的置信度的标志)最大。 根据以上分析建立起来的2nm细样粗蛋白和粗纤维模型的相关系数分别是0.97和0.94,预测集相关系数分别是0.96和0.92。经实践检测鉴定,该近红外分析模型用于紫花苜蓿中成分的测量是完全可行的。同时建模单位会根据样本数据的不断扩大,随时加入所建的模型中,对其不断的进行完善和补充。
【学位授予单位】:哈尔滨师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S541.9

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