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白花紫露草(Tradescantiafluminensis是鸭跖草科紫露草属多年生草本植物。根据紫露草属植物对环境变化敏感以及重离子束辐照诱变效率高的特点,本研究利用碳离子束辐照白花紫露草茎尖,试图筛选到性状新颖,更适合人们培育花卉求新求异要求的突变体,并利用该突变体开展重离子束辐照植物诱变机理方面的研究,结果如下:
1.以不同剂量碳离子束辐照白花紫露草茎尖后,扦插繁殖,在20Gy处理组筛选到茎杆变为紫色、叶片随温度降低出现粉色斑块、且斑块大小与颜色深浅随温度不断变化的突变体ac。与对照wt相比,突变体粉色叶片叶面积减少24.2%,总叶绿素含量降低了77.9%,花青素苷含量提高了33.6倍。对叶片切片的显微观察发现,突变体叶片海绵组织叶绿素缺失,下表皮部分细胞花青素增加。通过ESI-MS对叶片花青素提取液进行分析,发现对照中相对丰度最大的离子峰出现在381m/z处,而突变体中主要产物为449m/z离子。在扦插繁殖过程中,该突变体保持稳定。
2.一年之中,白花紫露草对照叶片中花青素苷含量很低,且变化不大。突变体叶片花青素苷含量在一月份和十一月份较高,以A524/gFW表示的含量达到0.358和0.362,七月份最低,为0.021,与对照差异不显著。通过偏相关分析发现,突变体叶片花青素苷含量与日平均最低温呈显著负相关(r=-0.671)。通过调节温度为22℃/8℃(白天/夜间,12h/12h),培养8-10天后,突变体新生叶片出现粉色斑块。
3.突变体叶片呈粉色时,H2O2含量、O-2产生速率、MDA含量、SOD、CAT、APX、POD活性及类黄酮化合物、多酚含量、DPPH清除能力均显著高于对照,只有CAT活性变化不大;突变体叶片为绿色时,H2O2含量、O-2产生速率、DPPH清除能力明显下降,CAT、APX、POD酶活性、MDA、类黄酮化合物及多酚含量仍显著高于对照,但SOD活性变化不大。以上结果表明,温度降低时,花青素苷在该突变体中起到一定的抗氧化作用。
4.碳离子束辐照后,彩色马蹄莲、金心吊兰、大豆、辣椒叶片都出现明显的颜色变化。通过透射电镜对叶绿体的观察发现,白花紫露草突变体叶片绿色部分叶绿体正常,但没有淀粉粒积累,粉色部分细胞呈空泡状,缺少发育完整的叶绿体。辣椒子叶中叶绿体发育也不正常。由此推测,叶绿体缺陷可能是重离子束辐照影响植物生长的主要原因之一。