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辐射处理可以诱发植物遗传改变,组织培养过程中也可以产生一些变异,将二者结合起来进行双重变异,可以在有限的时空内进行大群体筛选,从而提高辐射诱变育种的效率,已经成为植物诱变育种的一种新方法.
传统的低线性传能线密度(linear energy transfer,LET)电离辐射,如X射线和γ射线辐射等结合植物组织培养技术在园艺及水果诱变育种上大显身手,培育出了许多植物新品种,比如培养出了花型、花色发生变化的菊花、荷花及玫瑰等(Misra et al.2003).国内也利用该方法进行花卉诱变育种探索,得到了形态发生变化的菊花、杜鹃等(林祖军等2000,宋恒等2003).相对于X射线、γ射线,重离子束具有高的LET及相对生物学效应(relative biological effectiveness,RBE),它能够在靶区沉积更多的能量从而诱发更多的染色体畸变等生物学效应,因而具有高的诱变效率.欧美国家从70年代就已开始进行离子束辐射植物研究,主要研究离子束对植物个体及细胞生命活动的影响.近年来,日本使用离子束辐射联合组织培养方法培育出了花色发生变异的玫瑰(Yamaguchi et al.2003)以及花型花色发生变异的康乃馨新品种(Okamura et al.2003).
本研究追踪国际离子束诱变研究动态,选取的辐照对象为组织培养方法较为成熟的盆栽花卉非洲紫罗兰(Saintpaulia ionahta)为实验对象.X射线辐照处理采用医用电子直线加速器(Varian Clinac 2100C)提供的8MV X射线,辐照剂量为0、5、10、20、40、60、80、100Gy,剂量率均为4Gy/min,每剂量3个重复,每重复8个外植体.离子束辐照处理使用兰州重离子研究装置(Heavy Ion Research Facility of Lanzhou,HIRFL)提供的221MeV 12C6+离子束辐照非洲紫罗兰组织培养用离体无菌外植体.辐照剂量为0、5、10、20、25、30、45、60、80 Gy,剂量率为4Gy/min,每剂量3个重复,每重复8个外植体.辐照处理后,外植体立即进入组织培养流程,60天后进行存活率统计,数据如图1.最终获得了能够利用无性繁殖技术稳定遗传的叶绿素缺失突变体(Chlorophyll-deficient mutant)(图2,图3).