辐射敏化剂对激光照射向日葵生物学效应的影响

摘要

向日葵(HelianthusannuusL.)是重要的油料作物之一。1982年已是我国的第五大油料作物，栽培面积仅次于大豆、油菜、花生和芝麻。由于向日葵在我国是一个新兴的油料作物，并且适合发展向日葵的土地面积潜力很大，因此，研究向日葵的生物学特性就显得非常必要。随着科学的发展，向日葵的优点和用途日益被人类所认识，其丰富的营养成分与人类的生活十分密切。如向日葵油是菜肴、烹调、食品加工的重要原料；向日葵油是含有较多不饱和脂肪酸的植物油，远高于大豆、菜子油、花生油等，因而具有超过其他植物油溶解胆固醇能力的可贵性质，有利于降低人体内胆固醇含量的功能，防治心血管病和高血脂症，达到增强人体健康和延年益寿的作用。近二十年来，随着诱变育种研究的不断深入，人们也开始用理化因素诱发向日葵突变，培育新品种。其中，山西农业大学的管振谦等人用中子5×1010n/cm处理墨葵干种子，培育出特矮杆早熟的向日葵品种晋葵1号，而化学诱变向日葵的工作较少，国外的学者用硫酸二甲酯和次乙胺等水溶液处理向日葵种子，培育出适于于密植的向日葵品系，国内解放军农牧大学的季静、王萍等人用硫酸二乙酯处理向日葵种子诱发突变，以探讨其对向日葵的诱变效应，为进一步开展向日葵的诱变育种工作提供依据。用激光处理向日葵种子，诱发突变，同时结合育种工作，筛选优良突变体，改善其不良性状，以满足农业生产的需要。由于物种长期的生物进化和自然选择，使生物形成了对自然界的较强的适应能力，即使发生变异，也会因个体的生长及选择而淘汰不良个体，减少突变。对于此类情况，可采用辐射敏化剂进行后处理，抑制DNA的损伤后修复，以大大提高突变率。已经证实，EDTA是一种非常有效的辐射敏化剂，能显著地提高染色体畸变率。酰胺类化合物如苯甲酰胺也被应用于辐射后处理，经证明也是非常有效的辐射敏化剂。 本文旨在利用Nd：YVO4激光处理向日葵种子以及辐射敏化剂后处理，观察、统计向日葵种子的发芽率、根尖细胞染色体的畸变情况、有丝分裂及胚根长度的差异等来初步探讨Nd：YVO4激光应用于向日葵的剂量效应及辐射敏化剂对激光照射向日葵的细胞学效应，为以后向日葵的激光诱变育种工作奠定一定的理论基础。 鉴于此，我们主要对以下几个方面进行了研究：1、采用输出功率为3mM、波长为532nm、处理剂量为338mW/cm2的Nd：YVO4激光器单独处理向日葵种子，处理时间分别为0、1min、5min、10min、15min、20min。结果表明：Nd：YVO4激光能显著地诱发向日葵种子的染色体畸变，且随着激光处理时间的i增加，畸变率也在增加；有丝分裂指数下降，抑制细胞分裂，胚根长度降低。所有这些效应在激光处理20min时，诱变效应最大。 2、用辐射敏化剂EDTA(1mmol/L)及丙烯酰胺(5mmol/L)单独处理向日葵种子，处理时间分别为3h、5h和7h。结果发现：三种处理均诱发了染色体畸变，且畸变率随处理时间的增加而加大，染色体畸变类型以桥为主；有丝分裂指数和胚根长度降低。在处理7h时畸变效应最大。由此，在使用辐射敏化剂时应考虑到它的诱变效应。 3、先用Nd：YVO4激光前处理，时间为5min、10min、15min，之后用EDTA和丙烯酰胺后处理，时间为3h、5h和7h。结果表明：复合处理组合的染色体畸变率均明显高于相对应的激光单独处理组合，有丝分裂指数和胚根长度随处理时间的增加而降低。 4、对Nd：YVO4激光处理向日葵的萌发种子的染色体畸变情况进行了统计，同时与处理向日葵干种子的染色体畸变情况进行了比较。结果发现：Nd：YVO4激光处理向日葵种子的染色体畸变情况是处理干种子的大于处理萌发种子。

目录

文摘

英文文摘

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前言

1激光诱变育种研究进展

2激光诱变育种应用

2.1激光

2.2激光辐射的生物学效应

2.3激光诱变生物学效应的检测

2.4激光诱变发生机理

2.5关于激光与理化因素的复合处理

2.6激光对作物的作用

3激光诱变育种展望

材料与方法

1供试材料、仪器

1.1诱变材料

1.2器材

1.3试剂

2实验方法

2.1 Nd：YVO4激光器照射向日葵干种子

2.2用辐射敏化剂单独处理种子

2.3复合处理

2.4测定与统计

2.5镜检、照相等

结果与讨论

1Nd：YVO4激光对向日葵干种子根尖细胞的影响

1.1 YVO4激光处理向日葵种子产生的染色体畸变类型及畸变率

1.2 染色体畸变率

1.3 Nd：YVO4激光处理向日葵种子根尖细胞有丝分裂的影响

1.4 Nd：YVO4激光处理向日葵种子胚根长度的影响

1.5Nd：YVO4激光处理向日葵种子的剂量效应

2辐射敏化剂对向日葵根尖的细胞学效应

2.1 EDTA与丙烯酰胺对向日葵种子的畸变作用

2.2 EDTA与丙烯酰胺处理向日葵种子的细胞学效应之比较

3复合处理对向日葵种子根尖的细胞学效应

3.1 EDTA与激光复合处理向日葵种子

3.2丙烯酰胺与激光复合处理向日葵种子

3.3二者效应之比较

4 Nd：YVO4激光对向日葵萌动种子根尖的细胞学效应

5激光及复合处理对向日葵种子发芽率的影响

结论

1 Nd：YVO4激光对向日葵种子有较强的畸变作用

2 EDTA和丙烯酰胺可引起向日葵种子染色体畸变

3 Nd：YV04激光与EDTA和丙烯酰胺复合处理引起的染色体畸变明显高于激光单独处理的相应组合

4 Nd：YVO4激光对向日葵干种子的诱变效应大于萌发种子

5本实验中观察到有多倍体现象，但同时也不能排除双核叠加在一起的可能

参考文献

致 谢

附图1

附图2

图版说明