秈稻最新品類射頻變體的解離及勘驗(yàn)
來(lái)源:環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)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(qū)農(nóng)科所利用60Co-γ輻照(揚(yáng)稻4號(hào)×3021)F1代選育而成(戴正元等,1997)。該品種具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、配合力強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn),已在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用,成為三系、兩系雜交稻中堅(jiān)親本。
輻照處理輻照處理由浙江大學(xué)原子核農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的輻照中心完成。采用350Gy的60Co-γ進(jìn)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(xué)海南南繁基地陵水進(jìn)行,經(jīng)浸種、催芽后播種,29d秧齡后單本移栽。成熟時(shí)每株收獲1主穗,共計(jì)5000份單株。
M2代家系種植與收獲2004年12月8日在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所南繁基地海南海棠灣鎮(zhèn)進(jìn)行。5000個(gè)單株分別播種,在秧田進(jìn)行苗期葉色突變體做觀察記錄。秧齡到28d時(shí)開始移栽,種成5000個(gè)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(duì)突變體進(jìn)行表型和家系內(nèi)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(nèi)以單株為單位進(jìn)行收獲:有能正常結(jié)實(shí)的突變體的家系中,同一類型的突變體只收一個(gè)單株,不同類型的突變體各收一個(gè)單株,且同時(shí)收表型正常的一個(gè)單株;有不能正常結(jié)實(shí)的突變體的家系,從中收獲3 ̄5株表型正常的單株;沒(méi)有發(fā)現(xiàn)突變體的家系收獲一個(gè)單株。
M3代種植與收獲2005年5月21日在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行播種,在秧田苗期對(duì)葉色、葉形等進(jìn)行觀察記載,秧齡29d時(shí)移栽。移栽后的觀察和記載方法與M2代相同,并用數(shù)碼相機(jī)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(shù)據(jù)處理對(duì)不同突變性狀的家系內(nèi)突變比率以及突變頻率等統(tǒng)計(jì)分析,均在PC機(jī)上MicrosoftExcel2003程序中進(jìn)行分析完成。
結(jié)果與分析M1代的表現(xiàn)經(jīng)60Co-γ輻射處理后,9311單株之間的生理?yè)p傷有著不同的差異,主要表現(xiàn)在育性和生育期上,對(duì)182代沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的觀察與記載。
M2代的表現(xiàn)M2代的苗期可以看見(jiàn)大量的白化苗、黃化苗,大部分株系是部分單株出現(xiàn)白化、黃化現(xiàn)象。其中,大部分白化、黃化苗在4葉期前后因無(wú)法轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生能正常進(jìn)行光合作用功能的葉綠體而逐漸死亡,極少數(shù)能繼續(xù)生長(zhǎng)并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ü夂献饔霉δ艿狞S綠色或淡黃色。
在M2突變材料中,大部分株系出現(xiàn)2株或2株以上的相同突變體;有些株系有多重突變現(xiàn)象,即同一株系出現(xiàn)2或3種不同類型突變體;其余株系只發(fā)現(xiàn)一種類型突變體。根據(jù)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(shí)發(fā)生的現(xiàn)象,如簇生穗突變、小粒突變和矮化突變同時(shí)產(chǎn)生,寡分蘗突變、半矮化突變與小穗突變同時(shí)產(chǎn)生;表明輻射誘導(dǎo)的部分突變可能是一因多效的,這與顧佳清等(2005)所得出結(jié)論是一致的。從苗期至成熟期,在5000個(gè)株系(家系)中的1665個(gè)中發(fā)現(xiàn)且收獲到不同形態(tài)的突變體。
M2代不同農(nóng)藝性狀突變體的家系突變比率和突變頻率分析我們對(duì)發(fā)生同類突變較多的突變體進(jìn)行了突變頻率的比較(表1)。從不同性狀的突變頻率來(lái)看,突變頻率最高的為寡分蘗突變,共有634個(gè)家系出現(xiàn)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(lái)依次為早穗、小穗、晚穗、葉色濃綠、無(wú)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(nèi)卷、極度內(nèi)卷葉、雙側(cè)長(zhǎng)護(hù)穎,這些突變發(fā)生頻率太低而沒(méi)有在表1中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如葉色淡黃只有一個(gè)家系發(fā)生突變就2株。就本實(shí)驗(yàn)而言,輻射水稻9311產(chǎn)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(jiàn),γ射線對(duì)9311的生育期、分蘗力和莖稈等農(nóng)藝性狀的效果是十分明顯的。絕大部分突變性狀的家系內(nèi)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(shù)突變性狀的株系內(nèi)突變比率不符合3:1的分離比,這可能與株系種植規(guī)模太小有關(guān)。只有極少數(shù)突變體在M2代中呈現(xiàn)整個(gè)株系內(nèi)突變性狀純合現(xiàn)象,即家系內(nèi)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(lán)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(fā)生變化通常情況下是由于葉綠素缺陷或畸變產(chǎn)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(jù)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(shí)因不能進(jìn)行正常光合作用而導(dǎo)致死亡。在M3代1650個(gè)家系中繼續(xù)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(zhuǎn)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(chǎn)量都不及野生型9311.
葉斑突變?nèi)~斑突變類型較少,主要有如下6種:褐色塊斑(-23)、褐色星點(diǎn)斑(-6)、鐵銹色葉斑、黃褐色葉斑、葉尖兩側(cè)黃化、紫色條斑。其中紫色條斑突變最少為2株。
葉形突變?nèi)~形突變比較豐富,大致有如下14種類型:內(nèi)卷葉、外卷葉、極度內(nèi)卷葉(圓筒狀)、劍葉內(nèi)卷(瓦片狀)、葉尖內(nèi)卷、長(zhǎng)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?yōu)?71株。劍葉內(nèi)卷是指劍葉葉片基部向內(nèi)卷合。葉尖內(nèi)卷是指葉尖內(nèi)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?fàn)?。下垂葉是指葉片在離葉尖約1/4葉長(zhǎng)處皺縮,導(dǎo)致葉片下垂。野生型9311的莖稈著生的葉片數(shù)為6 ̄9片不等,而多葉突變體的莖稈著生的葉片數(shù)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:?jiǎn)畏痔Y、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(xì)稈、脆莖節(jié)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(jié)各有2和6個(gè)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(zhǎng)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(fā)生變異,這類型突變極少,僅有2個(gè)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(xiàn)紫色條斑。