12C6+辐射索蚌百合（Lilicum brownii cv.sorbonne）与兵豆（Lens culinaris）的研究

论文摘要

重离子辐射育种是近几十年兴起的生物育种方法。本研究使用不同能量的的12C6+离子（初始能量80.55MeV/u）穿透照射兵豆干种子、索蚌百合鳞片,并在百合再生体系建立后对百合组织培养芽也进行了穿透式照射。通过多种方法的分析,初步研究了两种植物在照射后的生物学效应并进行了对比,探讨了两种材料对不同剂量12C6+照射的效应,以及百合照射材料的选择,为兵豆和索蚌百合的重离子辐射育种工作提供了参考。以鳞茎为材料,建立了索蚌百合的再生体系。在附加了1.5mg/L的BA与0.5mg/L的NAA的MS培养基中,芽诱导率为100%;经过50-70天的生长,外植体可以在培养基中形成小鳞茎。索蚌百合的生根与过渡同时在珍珠岩中进行,其生根率为100%;过度生根60天后小苗移栽到混合土（泥炭土:珍珠岩=1:1）中。索蚌百合的重离子照射使用了鳞片与通过组织培养获得的再生芽两种材料,鳞片照射剂量梯度为0.7、2.0、4.0和9.0Gy,芽照射剂量梯度为0.9、2.7、4.5、6.3以及9.0Gy。实验中发现,照射鳞片的芽诱导率与对照相比显著降低,且外植体不久便褐化死亡;芽照射材料则在培养基中生长良好,早期出现了“马鞍形”生长抑制曲线,后期生长得到恢复。对索蚌百合的12C6+辐照育种,使用组织培养芽进行照射更加适合。对辐射芽进行盐胁迫筛选后发现,辐射处理使组培芽对盐的敏感性增加,对照组培芽在高浓度的存活率比所有辐照组都高。低盐浓度对辐射芽的芽长抑制作用小,甚至刺激了2.7Gy照射芽的生长;高盐浓度能使外植体生长停滞甚至死亡。12C6+辐射还造成了6.3和9.0Gy辐射芽的蛋白质表达变化,其中6.3Gy照射芽的变化较大。RAPD分析显示,高剂量处理的百合材料并不具有高的变异率,中低剂量能导致更大的DNA变化。说明在使用重离子育种时,中低剂量处理可能更适合可遗传变异的产生。经过12C6+离子照射后,兵豆种子中本身与发芽以及生长有关的物质可能没有受到很大影响,所以M1代植株并没有表现出发芽和株高上的变化;但其胚由于受到照射发生了损伤影响了M1代植株的种子的发育,从而导致M2代植株在发芽和生长上出现了变化。M1代与M2代兵豆的花粉活力都随着剂量的上升出现明显的降低,但M2代各剂量与对照间的活力差距比M1代有明显缩小,证明生物个体自我修复能力使辐射造成的损伤得到了一定程度的恢复。经过12C6+照射的兵豆在M1、M2两代中都表现出产量与蛋白质含量明显上升的现象,其中以90Gy处理材料的产量上升幅度最大。M1代和M2代中90Gy材料的平均单株产量比对照分别上升160%和40%。M1代兵豆中出现的种子重量上升在M2代中没有再现,说明照射兵豆产量的上升主要是果荚数增加的结果。在M2代兵豆中发现有个别植株具有3种子果荚,该突变对兵豆育种具有重要意义。PAGE结果说明照射处理对兵豆的蛋白质表达产生了强烈影响。一些蛋白条带在各梯度材料中同时缺失或增加的现象说明编码这些蛋白的基因可能对辐射处理比其他基因更加敏感。在M1代兵豆根尖中发现大量染色体畸变与微核存在,但各种畸变的频率与处理剂量没有明显对应关系。M2代中没有发现不正常细胞。百合与兵豆由于照射材料、育种目的以及物种差异方面的不同而使用了不同的照射剂量。它们在对12C6+辐射的效应也有很大不同。但在百合的初期生长抑制以及兵豆的生长促进和产量增加上都表现出了重离子辐射生物中很常见的“马鞍”形曲线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 前言
• 1.育种概述
• 2.重离子辐照生物育种的原理
• 3.植物的辐射敏感性
• 4.辐射对植物的效应
• 5.重离子辐射生物研究成果
• 6.本研究的目的与意义
• 第二部分 材料与方法
• 1.索蚌百合的实验材料与方法
• 2.兵豆的实验材料与方法
• 第三部分 结果与分析
• 1.重离子对索蚌百合离体培养的影响
• 12C⁶⁺重离子对兵豆生物学效应的影响'>2.¹²C⁶⁺重离子对兵豆生物学效应的影响
• 第四部分 讨论
• 12C⁶⁺辐射后的生理变化'>1.索蚌百合的组织培养及¹²C⁶⁺辐射后的生理变化
• 12C⁶⁺照射后兵豆的生长变化'>2.¹²C⁶⁺照射后兵豆的生长变化
• 总结
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢