秈稻最新品類射頻變體的解離及勘驗
來源:環球糧機網發布時間:2015-06-16 11:35:32
材料與方法供試材料秈稻9311(OryzastivaL.ssp.indicavar.9311)為中熟品種,由江蘇省里下河地區農科所利用60Co-γ輻照(揚稻4號×3021)F1代選育而成(戴正元等,1997)。該品種具有高產、優質、配合力強等眾多優點,已在生產上大面積推廣應用,成為三系、兩系雜交稻中堅親本。
輻照處理輻照處理由浙江大學原子核農業科學研究所的輻照中心完成。采用350Gy的60Co-γ進行輻射處理秈稻9311干種子1000g.M1代種植與收獲在2004年7月在浙江大學海南南繁基地陵水進行,經浸種、催芽后播種,29d秧齡后單本移栽。成熟時每株收獲1主穗,共計5000份單株。
M2代家系種植與收獲2004年12月8日在江西省農業科學院水稻研究所南繁基地海南海棠灣鎮進行。5000個單株分別播種,在秧田進行苗期葉色突變體做觀察記錄。秧齡到28d時開始移栽,種成5000個家系,每家系單本種植10株,不足10株盡秧移栽。移栽成活后開始每4d一次對突變體進行表型和家系內突變比率的觀察和記載,直至收獲。于2005年4月26日成熟后開始收獲,家系內以單株為單位進行收獲:有能正常結實的突變體的家系中,同一類型的突變體只收一個單株,不同類型的突變體各收一個單株,且同時收表型正常的一個單株;有不能正常結實的突變體的家系,從中收獲3 ̄5株表型正常的單株;沒有發現突變體的家系收獲一個單株。
M3代種植與收獲2005年5月21日在江西省農業科學院水稻研究所農場進行播種,在秧田苗期對葉色、葉形等進行觀察記載,秧齡29d時移栽。移栽后的觀察和記載方法與M2代相同,并用數碼相機記錄突變特征。8月29日開始抽穗,10月6日成熟后開始收獲,收獲按家系以單株為單位,收獲方式同M2代。
數據處理對不同突變性狀的家系內突變比率以及突變頻率等統計分析,均在PC機上MicrosoftExcel2003程序中進行分析完成。
結果與分析M1代的表現經60Co-γ輻射處理后,9311單株之間的生理損傷有著不同的差異,主要表現在育性和生育期上,對182代沒有進行詳細的觀察與記載。
M2代的表現M2代的苗期可以看見大量的白化苗、黃化苗,大部分株系是部分單株出現白化、黃化現象。其中,大部分白化、黃化苗在4葉期前后因無法轉錄產生能正常進行光合作用功能的葉綠體而逐漸死亡,極少數能繼續生長并逐步轉變為具有一定光合作用功能的黃綠色或淡黃色。
在M2突變材料中,大部分株系出現2株或2株以上的相同突變體;有些株系有多重突變現象,即同一株系出現2或3種不同類型突變體;其余株系只發現一種類型突變體。根據表型差異,大致可歸類成株形、株高、分蘗、穗形、穗色、葉形、葉色、花器、育性、熟期等10多種類型突變。有些性狀突變有同時發生的現象,如簇生穗突變、小粒突變和矮化突變同時產生,寡分蘗突變、半矮化突變與小穗突變同時產生;表明輻射誘導的部分突變可能是一因多效的,這與顧佳清等(2005)所得出結論是一致的。從苗期至成熟期,在5000個株系(家系)中的1665個中發現且收獲到不同形態的突變體。
M2代不同農藝性狀突變體的家系突變比率和突變頻率分析我們對發生同類突變較多的突變體進行了突變頻率的比較(表1)。從不同性狀的突變頻率來看,突變頻率最高的為寡分蘗突變,共有634個家系出現寡分蘗突變體,占總家系的12.68%,其次是半矮化突變(9.54%),接下來依次為早穗、小穗、晚穗、葉色濃綠、無芒等。而家系突變頻率低于0.1%的突變性狀有半散生、直立穗、黃綠條斑、白綠條斑、高位3分蘗、葉色灰綠,葉色淡黃、棒狀穗、似高粱穗、金色穗、白色穗、多葉、匍匐性、劍葉內卷、極度內卷葉、雙側長護穎,這些突變發生頻率太低而沒有在表1中進行統計分析,如葉色淡黃只有一個家系發生突變就2株。就本實驗而言,輻射水稻9311產生的突變體大部分為生育期、分蘗和莖稈3種類型,這3種突變類型的突變頻率分別為14.08%、13.92%和12.14%,由此可見,γ射線對9311的生育期、分蘗力和莖稈等農藝性狀的效果是十分明顯的。絕大部分突變性狀的家系內突變比率都接近25%(即分離比為3:1),表明輻射突變多為隱性突變,只有少數突變性狀的株系內突變比率不符合3:1的分離比,這可能與株系種植規模太小有關。只有極少數突變體在M2代中呈現整個株系內突變性狀純合現象,即家系內突變比率為100%(表1)。
M3代的分離與鑒定葉性狀突變體葉色突變植物葉綠體中的色素包括兩大類:葉綠素包括葉綠素a(呈藍綠色)和葉綠素b(呈黃綠色),類胡蘿卜素(呈橙黃色)和葉黃素(橙黃色)。葉片的顏色主要取決于各色素間的含量比。水稻葉片顏色發生變化通常情況下是由于葉綠素缺陷或畸變產生的。9311葉色突變體主要可分為兩種類型:致死型葉色突變和非致死型葉色突變。致死型葉色突變根據突變體葉片顏色有分為兩類,即白色致死(白化體,alibno)和黃色致死(黃化體,lutescent)。在M2代這兩種突變大部分為隱性純合突變,在秧田苗期時因不能進行正常光合作用而導致死亡。在M3代1650個家系中繼續分離出白色致死和黃色致死突變株,白化致死突變的突變頻率約為3.28%,黃化致死突變的突變頻率約為1.47%。
非致死型葉色突變比較豐富,大致有如下12種不同類型:全生育期淡黃、后期黃褐色、全生育期白綠條斑、全生育期青色、中后期黃綠條斑、全生育期黃綠(主色為綠色)、全生育期灰綠、成熟期轉黃、全生育期淡綠、中后期淡綠、全生育期暗綠、全生育期濃綠。其中突變較少的是:全生育期淡黃2株、后期黃褐色2株、全生育期白綠條斑3株、全生育期青色4株、中后期黃綠條斑4株、全生育期黃綠(主色為綠色)5株,突變最多為全生育期濃綠有403株,且絕大部分葉色突變體的生物產量都不及野生型9311.
葉斑突變葉斑突變類型較少,主要有如下6種:褐色塊斑(-23)、褐色星點斑(-6)、鐵銹色葉斑、黃褐色葉斑、葉尖兩側黃化、紫色條斑。其中紫色條斑突變最少為2株。
葉形突變葉形突變比較豐富,大致有如下14種類型:內卷葉、外卷葉、極度內卷葉(圓筒狀)、劍葉內卷(瓦片狀)、葉尖內卷、長窄葉,短窄葉、特窄葉、直立葉、短寬葉、披葉、皺折葉、下垂葉、多葉。其中皺折葉突變最少為2株,最多的是外卷葉突變為271株。劍葉內卷是指劍葉葉片基部向內卷合。葉尖內卷是指葉尖內卷,而葉基部外卷。皺折葉是葉片葉脈突出,使得葉片不平整成凹凸狀。下垂葉是指葉片在離葉尖約1/4葉長處皺縮,導致葉片下垂。野生型9311的莖稈著生的葉片數為6 ̄9片不等,而多葉突變體的莖稈著生的葉片數為27 ̄31不等,且不抽穗。
莖稈性狀突變體莖形突變莖的性狀有著最豐富的突變類型:單分蘗、高稈單分蘗、粗稈單分蘗(-15)、寡分蘗、多蘗、散生、半散生、株型緊湊、匍匐莖(-19)、大粒高稈、細稈、脆莖節等。這些突變體中的突變頻率最高的是寡分蘗有1241株,其次是單分蘗,突變最少的是匍匐莖和脆莖節各有2和6個單株(頻率僅為0.004%和0.012%)。
除了如上12種類型以外,突變類型最豐富的是矮化性狀:半矮化、小粒半矮化、大粒半矮化、寡分蘗半矮化、單分蘗半矮化、散生半矮化、圓粒半矮化、矮化、小粒矮化、叢生矮化(-1)、寡分蘗矮化、簇生穗矮化、特矮化、長粒矮化等。野生型9311株高為122cm左右,而半矮化突變體的株高在82 ̄110cm之間,矮化突變體的株高在22 ̄44cm之間。
莖色突變莖色突變是指莖稈的顏色發生變異,這類型突變極少,僅有2個突變單株。野生型9311穗莖為綠色,而紫色莖(-2)是穗莖及枝梗的顏色均為紫色,且葉片出現紫色條斑。