论文部分内容阅读
本研究供试材料包括两对细胞质雄性不育系及其保持系(9313A、9313B、P100A、100B)和1个隐性核不育两用系(M2AB)。于2006年9月进行中国“实践八号”卫星搭载,并在室内进行了化学诱变(NaN3)复合处理,对甘蓝型油菜的诱变效应进行了较系统的研究。主要结果如下:
1.对甘蓝型油菜诱变当代(M1)根尖的细胞学研究结果表明,航天搭载促进有丝分裂,复合处理同航天搭载相比,甘蓝型油菜种子的根尖细胞产生了有丝分裂抑制效应。同时,复合处理与两单处理相比,使多数甘蓝型油菜产生较高频率的染色体畸变。各处理均能诱导油菜根尖细胞产生较高频率的微核,且以航天诱变产生的最多。NaN3在一定程度上降低了甘蓝型油菜种子经空间搭载后的染色体畸变和细胞微核率,促进了空间诱变损伤修复。分析表明卫星搭载与NaN3处理在细胞学水平上都发生了真实的诱变效应,且不育系与其相应保持系表现出一致的诱变效果,与不育系材料相比,航天搭载对保持系材料有着更强的诱变作用。
2.M1代各材料的出苗率和成苗率的结果表明,航天搭载对出茁率和成苗率的影响较小。化学诱变剂NaN3对五个材料的出苗率与成苗率均有抑制作用,且随着处理时间的增加,抑制作用增强,以处理24h效果最为明显。NaN3对各个材料的诱变效果存在差异,以材料M2AB对NaN3最不敏感。9313B在N12处理时达到半致死时间。除了材料M2AB,其他四个材料的复合处理在不同程度上弱化了NaN3的抑制效果。
3.诱变当代的生育期观察结果表明,在航天诱变处理中,只有材料P100A的初花期、终花期推迟明显,与对照相差6d,其N24和SP+N24处理均达到了这一诱变效果。就出苗期来说,9313A、P100A的出苗推迟以N24和SP+N24的诱变效果最为明显,分别推迟9d和12d;M2AB的出苗期以SP+N24最迟,较N24处理推迟了10d。就初花期来说,100系列材料以N24和SP十N24效果明显,均比对照迟了6d;M2AB以N24和SP+N24效果最为明显,均推迟了21d;在五个材料中,9313B的SP+N24较N24处理提前了4d,其他四个材料的SP+N24和N24的处理效果相同。
4.从SP1代田间观察结果显示,变异的类型是较丰富的,主要包括茎、枝、花、种子。有的植株上出现几种变异类型,也有极个别植株出现自交不亲和现象。保持系材料出现的变异株较多,变异频率也较高,均达到1.6%。材料9313B出现的花色变异植株,其在初花期为乳白色,在盛花期又恢复为黄色。100系列材料出现花瓣大小变化的植株,不育系材料P100A出现一株花瓣变小的变异株,保持系材料100B出现一株花瓣变大的变异株。
5.从M2代的90个株系来看,航天诱变后的植株较其他处理的植株普遍生长势强、好,其时片大,植株高,个别材料的初花期推迟,冻害敏感性弱。SP2代出现的变异类型主要为:茎变异、叶变异、花变异和分枝变异。在茎变异中,有变矮的(如9313B,其变异频率达到20%),也有变高的(如100B,萁变异频率达到16%)。在叶变异中,主要以叶色变浅为主,个别植株还伴随着叶形变大,花期明显较其他植株提前。花变异出现均经航天搭载处理后的材料杂交产生的后代中,其育性和花型发生突变,是本次实验中其他诱变处理方法未曾得到的。说明经诱变处理的两亲本材料所产生的后代更易出现新的变异类型和较高的突变率,但其突变是否能真实遗传还有待进一步研究。材料9313B在航天搭载与复合处理中均出现了不同比例的株型变异分离,其变异以中生分枝型为主,对照为下生分枝型。其中50%的株系达到或接近3:1分离比例。这种株型性状变异有可能是由控制该性状的多基因中的几对或多对基因因诱变处理发生突变而引起的株型的变异分离,其遗传祝理还有待进一步研究。
6.比较复合处理与单一化学处理的诱变效果,复合处理SP+N24对材料M2AB的当代植株不育性影响最大,不育率较对照提高了7.16%。材料9313B在复合诱变当代出现了其他处理方法未曾得到的变异类型,即种皮颜色发生变化,且该变异植株在M2代表现出丰富的变异类型,如早花、晚熟、壮杆、中生分枝型等。复合处理的M1代以茎、花、果实变异类型为主,M2代以茎、枝、叶的变异类型为主。化学诱变剂NaN3对各材料的处理极少引起明显的植物学性状变化。
7.诱变当代种子的品质分析结果表明,不育系材料经化学和复合处理后的含油率均较对照高,涨幅为1%~4%。核不育两用系的化学和复合处理后的含油率均较对照低,跌幅为3.3%~4.75%。保持系材料的含油率变化不明显。材料100B、M2AB在化学处理和复合处理中的油酸含量明显提高,分别以N12、SP+N12处理最高,分别较对照提高6%,5.24%。100B经化学处理和复合处理后硫甙含量得到提高,涨幅为3%~5%。M2AB则与之相反,以SP+N12处理的硫甙含量最低,降低了9.66%。各诱变方法对芥酸的影响甚微,各材料经诱变处理后仍为低芥材料。
8.本研究的主要目的是为了获得质量性状发生突交的遗传资源。实验结果表明,在几种诱变处理方法中,以航天搭载对质量性状变异的诱变效果最为明显。化学诱变剂NaN3对植物学性状的影响甚微,但其对诱变当代的种子品质影响较大。无论是单化学处理,还是复合处理,均以化学处理12h较为合适,其对种子的生理损伤相对较小,获得变异类型相对较多,变异频率相对较高。在本次实验研究中,以航天搭载后的保持系材料的细胞学诱变效应最强,其田间突变性状的变异频率也以保持系材料最高。说明染色体的变异可能直接与后代变异相关,有效结合形态学鉴定方法与细胞学方法,可以建立起一套航天育种田间变异植株选择预测机制,有效指示出变异植株可能出现的后代群体,以大大减少科研人员的工作量。该方案还有待于进一步验证研究。