重离子辐照甜高粱新品种的选育及其诱变机理的研究

• 作 者: 董喜存
• 机 构: 中国科学院近代物理研究所
• 出 处: 中国科学院近代物理研究所
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 甜高粱 品种选育 辐照育种 重离子辐照 辐照突变

背景：能源危机是当今社会发展面临的巨大挑战之一，生物质能源被认为是最成功的替代矿石燃料的能源。甜高粱［Sorghum bicolor(L.)］作为一种C4植物，具有高光效、高生物量及高糖的特性而成为有发展潜力的能源作物。　　
目的：利用重离子辐照技术对甜高粱种子进行不同剂量的诱变处理，并分析辐照后代的农艺性状、生理生化特性及基因组DNA的多态性差异，旨在选育出含糖量高、生物量高及抗逆性强的新品种，为发展生物质燃料乙醇产业提供优质的原料，并阐明重离子对甜高粱的诱变机理。　　
材料与方法：　　
兰州重离子加速器作为一种离子加速装置，在过去的20年得到了广泛的应用，大量的重离子束辐照实验在重离子加速器上进行。本研究中，以兰州重离子加速器为辐照育种平台，对国内现有的甜高粱品种进行不同剂量的辐照处理后，利用系统选育技术、生理生化技术和分子标记技术进行甜高粱新品种的选育和诱变机理的研究。　　
结果：　　
1.甜高粱在田间的存活曲线表现为“类马鞍型”，随着辐照剂量的增加，其存活率先降后升再下降。　　
2.筛选出株高、单秆重、糖锤度、早熟型、茎粗等突变类型的材料，尤其是80Gy辐照剂量下从甜高粱BJ0602中得到的早熟突变材料KFJT-1，生育期缩短了20天左右。　　
3.和未辐照株KFJT-CK相比，辐照突变株KFJT-1的萌芽指标除发芽率和胚根长度外，其他指标均表现为极显著差异(p<0.01)，其发芽势、发芽指数、活力指数和子叶长度、胚根鲜重及子叶鲜重分别下降了24％、12.69％、0.8108％和15.32％、76.27％、27.08％，说明KFJT-1因碳离子束辐照造成了一定的生理损伤，使得甜高粱幼芽前期生长和生物量积累受到抑制。　　
4.利用RAPD技术对不同剂量的辐照处理检测出的多态性差异表明，每条引物扩增出1—8条不同的条带，共扩增出726条DNA片段，其中多态性条带为86条，DNA多态性百分率为11.9％。各条带的片段大小为250—2000bp之间。不同剂量的碳离子束辐照后，0Gy、120Gy、160Gy和200Gy的辐照剂量对应的5种处理材料和DNA突变率分别0％、11.4％、12.2％、18.7％和17.7％。　　
结论：　　
1.甜高粱品种不同，辐射敏感程度不同。本研究发现BJ0601的敏感程度比BJ0602的高；　　
2.重离子辐照可引起甜高粱各个方向的突变，有些突变材料生物量和含糖量均高，而有些突变材料表现出生长点消失、叶片扭曲、黄化等表型性状；　　
3.碳离子束辐照对甜高粱造成了一定的生理损伤，使得幼苗生长和生物量积累受到抑制。　　
4.分子标记辅助育种技术有利于甜高粱新品种的选育。