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《西南大学》 2011年
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~(60)Coγ、EMS诱导马铃薯表型变异和DNA变异的研究

刘子瑜  
【摘要】:马铃薯具有生育期短、产量高、适应性广、营养丰富等特点,是我国重要的粮、蔬兼用作物和工业原料。发展马铃薯生产对促进经济发展、增加农民收入、保障粮食安全具有重要作用。马铃薯产业化发展的关键因素是选育优良品种、提高产量和加工品质,种质资源则是选育新品种的基础。而我国马铃薯种质资源少,生产上所用品种基本上是在四倍体普通栽培种之间选育的,品种间遗传背景比较狭窄;其次马铃薯是同源四倍体作物、细胞杂合水平高、基因分离复杂、隐性基因表现频率低、部分花粉不育、杂交结实困难等原因,野生资源利用研究进展缓慢,用传统育种方法进行品种改良存在着诸多局限。因此,利用外源因素诱导马铃薯变异并选育具有优良性状的材料是创制新种质资源的主要手段之一,其中诱变育种既是常规育种的重要补充,又是其难以取代的手段。与常规育种相比,诱变育种操作方便、突变频率高、不受基因狭窄的限制、育种年限短、在创造新的基因资源或改变单基因控制的特殊性状方面具有独特的优势。而马铃薯通过诱变获得的有益突变可用无性繁殖的方法固定下来,具有其特殊的应用价值,可在一定程度上丰富马铃薯基因库资源,提高育种水平。 本研究利用60Coγ辐射对马铃薯品种费乌瑞它进行诱变处理,研究辐照处理对其微型薯和种薯的表型性状和基因组DNA的影响,同时利用甲基磺酸乙酯(Ethyl methyl sulfonate,EMS)对费乌瑞它试管苗带腋芽的茎段进行处理,探讨EMS对出芽、生根、再生植株的生长发育和基因组DNA的影响。现将主要试验结果概述如下。1.60Coγ辐照试验结果 (1)60Coγ辐照能显著延缓费乌瑞它微型薯、种薯萌芽薯块VM1的出苗时间,微型薯在10Gy~80Gy辐照剂量范围内出苗天数延长3.6d~38.8d,种薯在10Gy~100Gy辐照剂量范围内出苗天数延长1.3d~27.4d。 (2)60Coγ辐照导致马铃薯VM1茎和叶片出现畸变现象(微型薯畸变率为76.1%,种薯畸变率为60.5%),尤其是植株叶片表现较为突出,但这种茎叶表型畸变在VM2代未能表现。 (3)微型薯试验结果:低剂量(40Gy) 60Coγ辐照处理具有增加单株叶片数的效应,如10Gy处理VM1中90d和VM2中30d叶片数较CK分别多6.5片/株和2.2片/株,均达显著水平。 20Gy辐照剂量处理微型薯VM1和VM2生育期均较CK显著缩短,分别早熟3.7d和4.9d。20Gy的VM2植株株高、茎粗均显著高于CK及其他处理组,而高于40Gy的剂量处理对生长具有显著的抑制效应,主要表现降低出苗率,延缓出苗时间,茎变细、变短等。 辐照处理微型薯对VM1结薯影响除10Gy辐照剂量处理的产量较CK高37.2%外,总趋势是呈抑制效应,主要表现为降低结薯率、减少单株结薯数、导致减产。在VM2中,20Gy和40Gy处理组表现结薯优势,单株结薯数,单株产量均显著优于CK及其他各处理组。 (4)种薯试验结果:10Gy、20Gy60Coγ辐照剂量处理对VM1植株的生长影响不显著。10Gy辐照剂量处理能显著增加单株结薯数,但产量显著下降,较CK(37.6g/株)低10.6 g/株;20Gy辐照剂量处理对单株结薯数和单株产量无显著影响;大于20Gy辐照剂量处理可显著抑制植株生长,减少主茎分枝,使茎短、细化,并导致单株产量显著下降,与CK(37.6g/株)相比较,下降幅度为20.7 g/株~33.1g/株。 (5)对60Coγ辐照处理的费乌瑞它微型薯和种薯VM1植株进行分子标记,可检测到DNA水平上的变异。与CK相比,处理植株DNA扩增出的多态性主要有条带增加和条带缺失2种情况,多态性条带多数分布在100bp-500bp范围。 (6)60Coγ辐照处理后,对微型薯VM1中出现的带型清晰、集团选择和单株检测均稳定存在的9条多态性条带进行克隆、测序,其中有5条克隆、转化结果较好,将其进行测序分析后,在Genbank中找到相似度在76%~93%之间的片段序列。序列1与马铃薯RH066A20克隆片段相似度为86%;序列2和序列4与马铃薯抗性基因簇片段的相似度分别为76%和81%:序列3与马铃薯5号染色体上RH072I03克隆片段相似度为89%;序列5仅与番茄栽培种Heinz 1706体内5号染色体上C05HBa0161A14克隆片段存在93%的相似度。 2. EMS试验结果 (1)EMS处理对费乌瑞它试管苗腋芽茎段的出芽和生根具有显著的抑制效应,主要表现为降低出芽率、降低生根率和减少根数。0.5%、2.0%以及4.0%浓度的EMS处理(处理时间4h)可以显著促进试管苗栽培后叶片和茎的生长,并且能够显著提高单株产量,其中产量最高的为4%浓度处理组,较CK(0.3g/株)增产1.5g/株。而高于4.0%的浓度处理对生长有明显的抑制效应。 (2)EMS处理植株表型未出现明显的畸变现象,但分子标记在DNA水平上检测出不同浓度处理均有多态性片段出现。用26对SRAP引物对再生植株DNA进行集团选择,有5对引物扩增出多态性,检测出11条多态性条带,多态性引物比率为19.2%,其中新增9条,缺失2条。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S532

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