五種牧草種子的空間誘變效應(yīng)及其遺傳變異快速檢測(cè)方法初探.pdf

1、近地空間環(huán)境具有微重力、高真空、強(qiáng)烈的空間輻射及弱地球磁場(chǎng)。這些特殊條件對(duì)進(jìn)入其中的生物材料具有特殊的復(fù)合誘變作用。為了研究空間環(huán)境對(duì)牧草種子誘變效應(yīng)及其產(chǎn)生機(jī)理，本研究先后利用我國研制的返回式地球衛(wèi)星搭載了包括紅豆草、紫花苜蓿、新麥草等在內(nèi)的5類牧草種子。搭載種子返地回收后，對(duì)搭載材料的種子發(fā)芽情況、田間農(nóng)藝性狀觀察和測(cè)試，對(duì)變異植株進(jìn)行生理生化、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和基因組變異分析，探討分子標(biāo)記輔助選擇和近紅外分析技術(shù)在搭載突變體鑒別和選擇上

2、的應(yīng)用。研究結(jié)果如下： 空間條件對(duì)牧草種子發(fā)芽和農(nóng)藝性狀的整體影響主要有三種情況：搭載后發(fā)芽率、株高和營養(yǎng)分蘗可能顯著增加(如新麥草)，或可能顯著降低(如胡枝子)，或可能沒有顯著變化，具體影響因牧草種類而異。搭載材料中約有10％的植株出現(xiàn)矮化、早晚熟、黃化、分枝性狀、抗寒等性狀變異植株。其中以生育期變異和株型變異為主，這對(duì)以營養(yǎng)器官為主要利用方式的牧草和草坪草是非常有利的。種子水分含量對(duì)種子活力及其生理生化活動(dòng)有重要影響，當(dāng)種子

3、水分接近10％時(shí)，搭載效應(yīng)有所減弱；當(dāng)種子水分遠(yuǎn)離10％時(shí)，搭載效應(yīng)開始增強(qiáng)。 空間搭載對(duì)牧草植株的生理生化活動(dòng)有顯著影響。與地面對(duì)照相比，空問搭載變異體的脂酶和過氧化物同工酶電泳譜帶發(fā)生顯著變化，而且同種類型的變異體同工酶帶型變化趨向一致。衛(wèi)星搭載后牧草植株的細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)顯著變化：葉片細(xì)胞壁出現(xiàn)不規(guī)則增厚，液泡變大，葉綠體變小，性狀多不規(guī)則，而且葉綠體內(nèi)淀粉粒細(xì)小，數(shù)量多，基粒片層直徑小，數(shù)量增多。搭載變異株的遺傳物質(zhì)發(fā)生

4、顯若變化：55條隨機(jī)引物共產(chǎn)生272條擴(kuò)增產(chǎn)物，其中12條引物能夠在突變體與對(duì)照之間產(chǎn)生多態(tài)；與地面對(duì)照相比，空間搭載表現(xiàn)為某些公共帶的缺失；同種類型的突變體表現(xiàn)山類似的擴(kuò)增帶型，不同類型的突變體之間存在顯著的帶型差異。 在已有的耐鹽RAPD標(biāo)記測(cè)序信息基礎(chǔ)上，開發(fā)與耐鹽相關(guān)的測(cè)序擴(kuò)增片段(SCAR)標(biāo)記，轉(zhuǎn)化后的SCAR標(biāo)記為顯性標(biāo)記，耐鹽品種中該標(biāo)記的出現(xiàn)頻率高于40％，敏鹽品種中該標(biāo)記出現(xiàn)頻率低于20％，而且在同一品種中隨

5、著耐鹽性選擇，該標(biāo)記的出現(xiàn)頻率進(jìn)一步提高。利用該標(biāo)記對(duì)衛(wèi)星搭載苜蓿二代材料進(jìn)行耐鹽性鑒定。該標(biāo)記在搭載植株中的出現(xiàn)頻率顯著高于地面對(duì)照，表明搭載二代材料的耐鹽性有所增加。利用20個(gè)耐鹽性有顯著差異的紫花苜蓿品種的近紅外吸收光譜構(gòu)建苜蓿品種耐鹽性鑒別模型，利用該模型對(duì)6個(gè)苜蓿品種耐鹽性進(jìn)行預(yù)測(cè)，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到100％，表現(xiàn)指數(shù)為85.7％。利用近紅外吸收光譜對(duì)衛(wèi)星搭載苜蓿二代材料進(jìn)行分析。與對(duì)照相比，耐鹽植株出現(xiàn)頻率顯著增加，這表明搭載二