五种牧草种子的空间诱变效应及其遗传变异快速检测方法初探

摘要

近地空间环境具有微重力、高真空、强烈的空间辐射及弱地球磁场。这些特殊条件对进入其中的生物材料具有特殊的复合诱变作用。为了研究空间环境对牧草种子诱变效应及其产生机理，本研究先后利用我国研制的返回式地球卫星搭载了包括红豆草、紫花苜蓿、新麦草等在内的5类牧草种子。搭载种子返地回收后，对搭载材料的种子发芽情况、田间农艺性状观察和测试，对变异植株进行生理生化、亚细胞结构和基因组变异分析，探讨分子标记辅助选择和近红外分析技术在搭载突变体鉴别和选择上的应用。研究结果如下： 空间条件对牧草种子发芽和农艺性状的整体影响主要有三种情况：搭载后发芽率、株高和营养分蘖可能显著增加(如新麦草)，或可能显著降低(如胡枝子)，或可能没有显著变化，具体影响因牧草种类而异。搭载材料中约有10％的植株出现矮化、早晚熟、黄化、分枝性状、抗寒等性状变异植株。其中以生育期变异和株型变异为主，这对以营养器官为主要利用方式的牧草和草坪草是非常有利的。种子水分含量对种子活力及其生理生化活动有重要影响，当种子水分接近10％时，搭载效应有所减弱；当种子水分远离10％时，搭载效应开始增强。 空间搭载对牧草植株的生理生化活动有显著影响。与地面对照相比，空问搭载变异体的脂酶和过氧化物同工酶电泳谱带发生显著变化，而且同种类型的变异体同工酶带型变化趋向一致。卫星搭载后牧草植株的细胞超微结构发现显著变化：叶片细胞壁出现不规则增厚，液泡变大，叶绿体变小，性状多不规则，而且叶绿体内淀粉粒细小，数量多，基粒片层直径小，数量增多。搭载变异株的遗传物质发生显若变化：55条随机引物共产生272条扩增产物，其中12条引物能够在突变体与对照之间产生多态；与地面对照相比，空间搭载表现为某些公共带的缺失；同种类型的突变体表现山类似的扩增带型，不同类型的突变体之间存在显著的带型差异。 在已有的耐盐RAPD标记测序信息基础上，开发与耐盐相关的测序扩增片段(SCAR)标记，转化后的SCAR标记为显性标记，耐盐品种中该标记的出现频率高于40％，敏盐品种中该标记出现频率低于20％，而且在同一品种中随着耐盐性选择，该标记的出现频率进一步提高。利用该标记对卫星搭载苜蓿二代材料进行耐盐性鉴定。该标记在搭载植株中的出现频率显著高于地面对照，表明搭载二代材料的耐盐性有所增加。利用20个耐盐性有显著差异的紫花苜蓿品种的近红外吸收光谱构建苜蓿品种耐盐性鉴别模型，利用该模型对6个苜蓿品种耐盐性进行预测，识别准确率达到100％，表现指数为85.7％。利用近红外吸收光谱对卫星搭载苜蓿二代材料进行分析。与对照相比，耐盐植株出现频率显著增加，这表明搭载二代材料的耐盐性有所增加，与耐盐SCAR标记鉴定结果是一致的。

目录

文摘

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文献综述

第二章卫星搭载对牧草种子活力及其田间性状的影响

前言

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3讨论

2.4小结

第三章卫星搭载对牧草生理生化、显微结构和基因位点的影响

3.1前言

3.2材料与方法

3.3结果与分析

3.5小结

第四章分子标记技术快速鉴定空间搭载变异性状初探

4.1前言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.4讨论

4.5小结

第五章以近红外光谱分析技术快速检测空间搭载变异性状方法初探

5.1前言

5.2材料与方法

5.3结果与分析

5.4讨论

5.5小结

第六章结论

第七章问题与建议

参考文献

致 谢

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