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伽马射线是目前诱变育种中最为经典,同时也是最为常见的一种诱变剂,与其他辐射源相比较(α-射线、β-射线、X-射线等),伽马射线具有高能量、短波长、强穿透力等物理特点,一直以来受到国内外研究学者的青睐。本实验以生命科学研究领域中的模式物种拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料,利用伽马射线对其干种子进行辐照诱变处理,随后对M2代群体进行突变材料筛选,通过对该群体变异性状的统计分析,量化分析伽马射线辐照诱变拟南芥的突变率及突变谱。同时选取部分能够稳定遗传的突变体及无明显表型的M3材料,共计10个株系,进行全基因组重测序分析,获取在DNA水平上的变异类型及分布特征。本研究力求从表型及基因组学层面阐述伽马射线辐照对拟南芥的诱变效应,以便为伽马射线辐照诱变育种提供一定的参考价值。研究结果归纳如下:1、从20511份M2代植株中筛选出肉眼可识别的突变体材料共计394份,变异类型包括叶突变、生长周期突变及育性突变。统计结果显示:伽马射线辐照拟南芥的总突变率为1.92%,其中叶的突变最高为1.43%,育性突变最低为0.05%。同时发现伽马射线辐照拟南芥M2代群体产生的突变体具有一定的表型多效性:在筛选到的394份突变材料中,286份(72.59%)突变材料表现出一种明显表型的占;71份(18.02%)突变材料表现出两种明显表型;25份(6.35%)表现出三种及三种以上的表型。通过对筛选到的394份M2突变植株进行遗传稳定性验证,最终获得了可以稳定遗传的M3突变材料79份,占M2表型变异材料的20.05%。2、利用高通量测序技术对部分M3材料进行重测序分析,测序共产生了196561469个reads,平均比对率为90.36%,平均测序深度达22.08×;共检测出432个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)和117个小片段的插入缺失(Insertion-deletion,InDel),其比例为3.69∶1。其中在SNP中检测到纯合突变274个,杂合突变158个;InDel中纯合突变64个,杂合突变53个。检测到的432个SNP中,碱基发生A-G、T-C转换(Transition,Ti)242个,发生A-C、A-T、G-C、G-T颠换(Transversion,Tv)190个,Ti/Tv为1.27∶1。在检测到的117个小片段InDel中,片段大小范围在1-25bp之间,其中77个为单碱基插入缺失突变,占65.81%,40个片段长度≥2bp,占34.19%。3、SNP和InDel两种变异在基因组中分布是不均匀的。在全基因组范围内,53.02%的变异发生在基因的上游和下游区域,5.67%发生在非翻译区,外显子中为23.03%,内含子中为1.28%,基因间隔区为15.54%。4、变异位点GO注释结果表明参与生物学途径的变异位点所占比例最高,达到46.24%;参与分子功能和细胞组件的变异位点所占比例分别为20.05%和33.71%。