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混合粒子场诱变小麦的生物效应与机理研究

韩微波  
【摘要】:本试验通过利用北京正负电子对撞机直线加速器E2 束流打靶产生高能次级混合粒子场,模拟次级宇宙射线处理两个冬小麦品种中原9 号和中优9507,并与γ射线相比价,研究混合粒子场处理小麦的生物效应与机理,为评价航天诱变要素中宇宙粒子的重要性和开拓作物诱变育种新途径提供实验依据。  混合粒子场处理后,M1代种子的发芽势受到抑制,发芽率降低。随着剂量的增大幼苗苗高降低、根长缩短。幼苗的高度和幼根长度显著相关。M1代种子的根尖细胞有丝分裂指数下降,根尖细胞在有丝分裂间期出现了微核、小核、核出芽、核缢裂等畸变类型;细胞分裂中期出现了染色体断片、环状染色体等畸变类型;细胞分裂后末期出现了单桥、双桥、多桥、落后染色体、游离染色体等畸变类型。随着辐照剂量的增加,有丝分裂指数下降,一个细胞中同时出现了多种染色体畸变,微核畸变率、染色体畸变率上升。单微核畸变率与染色体总畸变率相关。M1代田间植株基本苗数目下降、单株分蘖数减少、有效穗数减少、株高降低、穗长变短。  利用93 对引物对M1代DNA 损伤的SSR 多态性分析结果表明,其中48 对获得了良好的扩增,有11 对引物获得了良好的多态性,这11 对引物所在的染色体位置以B 基因组居多,推测B 基因组为突变“热点”。多态性主要有3 种类型,扩增条带较之对照减少的最多。SSR 多态性频率随剂量增加而上升。在109-284 GY 的剂量范围内,引物组合起来能完整的区分混合粒子场和γ射线对小麦的损伤效应。  M2代群体中出现了包括穗形、芒性、蜡质、矮杆、高杆及育性等多种性状变异,其中包括许多矮杆、大穗等有益性状突变。同时,混合粒子场诱发的总突变和有益性状突变有较高的频率。  中优9507 对混合粒子场和γ射线的辐射敏感性高于中原9 号,在M1代损伤效应较中原9 号严重,M2代群体获得了高频率的突变和有益性状突变。 混合粒子场相比γ射线对冬小麦在M1代诱发了强烈的辐射生物学效应;在M2代群体诱发了多种突变类型,高频率的突变、有益性状突变。混合粒子场适宜的处理剂量是200-300GY。 


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