籼稻最新品类射频变体的解离及勘验
来源:环球粮机网发布时间:2015-06-16 11:35:32
材料与方法供试材料籼稻9311(OryzastivaL.ssp.indicavar.9311)为中熟品种,由江苏省里下河地区农科所利用60Co-γ辐照(扬稻4号×3021)F1代选育而成(戴正元等,1997)。该品种具有高产、优质、配合力强等众多优点,已在生产上大面积推广应用,成为三系、两系杂交稻中坚亲本。
辐照处理辐照处理由浙江大学原子核农业科学研究所的辐照中心完成。采用350Gy的60Co-γ进行辐射处理籼稻9311干种子1000g.M1代种植与收获在2004年7月在浙江大学海南南繁基地陵水进行,经浸种、催芽后播种,29d秧龄后单本移栽。成熟时每株收获1主穗,共计5000份单株。
M2代家系种植与收获2004年12月8日在江西省农业科学院水稻研究所南繁基地海南海棠湾镇进行。5000个单株分别播种,在秧田进行苗期叶色突变体做观察记录。秧龄到28d时开始移栽,种成5000个家系,每家系单本种植10株,不足10株尽秧移栽。移栽成活后开始每4d一次对突变体进行表型和家系内突变比率的观察和记载,直至收获。于2005年4月26日成熟后开始收获,家系内以单株为单位进行收获:有能正常结实的突变体的家系中,同一类型的突变体只收一个单株,不同类型的突变体各收一个单株,且同时收表型正常的一个单株;有不能正常结实的突变体的家系,从中收获3 ̄5株表型正常的单株;没有发现突变体的家系收获一个单株。
M3代种植与收获2005年5月21日在江西省农业科学院水稻研究所农场进行播种,在秧田苗期对叶色、叶形等进行观察记载,秧龄29d时移栽。移栽后的观察和记载方法与M2代相同,并用数码相机记录突变特征。8月29日开始抽穗,10月6日成熟后开始收获,收获按家系以单株为单位,收获方式同M2代。
数据处理对不同突变性状的家系内突变比率以及突变频率等统计分析,均在PC机上MicrosoftExcel2003程序中进行分析完成。
结果与分析M1代的表现经60Co-γ辐射处理后,9311单株之间的生理损伤有着不同的差异,主要表现在育性和生育期上,对182代没有进行详细的观察与记载。
M2代的表现M2代的苗期可以看见大量的白化苗、黄化苗,大部分株系是部分单株出现白化、黄化现象。其中,大部分白化、黄化苗在4叶期前后因无法转录产生能正常进行光合作用功能的叶绿体而逐渐死亡,极少数能继续生长并逐步转变为具有一定光合作用功能的黄绿色或淡黄色。
在M2突变材料中,大部分株系出现2株或2株以上的相同突变体;有些株系有多重突变现象,即同一株系出现2或3种不同类型突变体;其余株系只发现一种类型突变体。根据表型差异,大致可归类成株形、株高、分蘖、穗形、穗色、叶形、叶色、花器、育性、熟期等10多种类型突变。有些性状突变有同时发生的现象,如簇生穗突变、小粒突变和矮化突变同时产生,寡分蘖突变、半矮化突变与小穗突变同时产生;表明辐射诱导的部分突变可能是一因多效的,这与顾佳清等(2005)所得出结论是一致的。从苗期至成熟期,在5000个株系(家系)中的1665个中发现且收获到不同形态的突变体。
M2代不同农艺性状突变体的家系突变比率和突变频率分析我们对发生同类突变较多的突变体进行了突变频率的比较(表1)。从不同性状的突变频率来看,突变频率最高的为寡分蘖突变,共有634个家系出现寡分蘖突变体,占总家系的12.68%,其次是半矮化突变(9.54%),接下来依次为早穗、小穗、晚穗、叶色浓绿、无芒等。而家系突变频率低于0.1%的突变性状有半散生、直立穗、黄绿条斑、白绿条斑、高位3分蘖、叶色灰绿,叶色淡黄、棒状穗、似高粱穗、金色穗、白色穗、多叶、匍匐性、剑叶内卷、极度内卷叶、双侧长护颖,这些突变发生频率太低而没有在表1中进行统计分析,如叶色淡黄只有一个家系发生突变就2株。就本实验而言,辐射水稻9311产生的突变体大部分为生育期、分蘖和茎秆3种类型,这3种突变类型的突变频率分别为14.08%、13.92%和12.14%,由此可见,γ射线对9311的生育期、分蘖力和茎秆等农艺性状的效果是十分明显的。绝大部分突变性状的家系内突变比率都接近25%(即分离比为3:1),表明辐射突变多为隐性突变,只有少数突变性状的株系内突变比率不符合3:1的分离比,这可能与株系种植规模太小有关。只有极少数突变体在M2代中呈现整个株系内突变性状纯合现象,即家系内突变比率为100%(表1)。
M3代的分离与鉴定叶性状突变体叶色突变植物叶绿体中的色素包括两大类:叶绿素包括叶绿素a(呈蓝绿色)和叶绿素b(呈黄绿色),类胡萝卜素(呈橙黄色)和叶黄素(橙黄色)。叶片的颜色主要取决于各色素间的含量比。水稻叶片颜色发生变化通常情况下是由于叶绿素缺陷或畸变产生的。9311叶色突变体主要可分为两种类型:致死型叶色突变和非致死型叶色突变。致死型叶色突变根据突变体叶片颜色有分为两类,即白色致死(白化体,alibno)和黄色致死(黄化体,lutescent)。在M2代这两种突变大部分为隐性纯合突变,在秧田苗期时因不能进行正常光合作用而导致死亡。在M3代1650个家系中继续分离出白色致死和黄色致死突变株,白化致死突变的突变频率约为3.28%,黄化致死突变的突变频率约为1.47%。
非致死型叶色突变比较丰富,大致有如下12种不同类型:全生育期淡黄、后期黄褐色、全生育期白绿条斑、全生育期青色、中后期黄绿条斑、全生育期黄绿(主色为绿色)、全生育期灰绿、成熟期转黄、全生育期淡绿、中后期淡绿、全生育期暗绿、全生育期浓绿。其中突变较少的是:全生育期淡黄2株、后期黄褐色2株、全生育期白绿条斑3株、全生育期青色4株、中后期黄绿条斑4株、全生育期黄绿(主色为绿色)5株,突变最多为全生育期浓绿有403株,且绝大部分叶色突变体的生物产量都不及野生型9311.
叶斑突变叶斑突变类型较少,主要有如下6种:褐色块斑(-23)、褐色星点斑(-6)、铁锈色叶斑、黄褐色叶斑、叶尖两侧黄化、紫色条斑。其中紫色条斑突变最少为2株。
叶形突变叶形突变比较丰富,大致有如下14种类型:内卷叶、外卷叶、极度内卷叶(圆筒状)、剑叶内卷(瓦片状)、叶尖内卷、长窄叶,短窄叶、特窄叶、直立叶、短宽叶、披叶、皱折叶、下垂叶、多叶。其中皱折叶突变最少为2株,最多的是外卷叶突变为271株。剑叶内卷是指剑叶叶片基部向内卷合。叶尖内卷是指叶尖内卷,而叶基部外卷。皱折叶是叶片叶脉突出,使得叶片不平整成凹凸状。下垂叶是指叶片在离叶尖约1/4叶长处皱缩,导致叶片下垂。野生型9311的茎秆着生的叶片数为6 ̄9片不等,而多叶突变体的茎秆着生的叶片数为27 ̄31不等,且不抽穗。
茎秆性状突变体茎形突变茎的性状有着最丰富的突变类型:单分蘖、高秆单分蘖、粗秆单分蘖(-15)、寡分蘖、多蘖、散生、半散生、株型紧凑、匍匐茎(-19)、大粒高秆、细秆、脆茎节等。这些突变体中的突变频率最高的是寡分蘖有1241株,其次是单分蘖,突变最少的是匍匐茎和脆茎节各有2和6个单株(频率仅为0.004%和0.012%)。
除了如上12种类型以外,突变类型最丰富的是矮化性状:半矮化、小粒半矮化、大粒半矮化、寡分蘖半矮化、单分蘖半矮化、散生半矮化、圆粒半矮化、矮化、小粒矮化、丛生矮化(-1)、寡分蘖矮化、簇生穗矮化、特矮化、长粒矮化等。野生型9311株高为122cm左右,而半矮化突变体的株高在82 ̄110cm之间,矮化突变体的株高在22 ̄44cm之间。
茎色突变茎色突变是指茎秆的颜色发生变异,这类型突变极少,仅有2个突变单株。野生型9311穗茎为绿色,而紫色茎(-2)是穗茎及枝梗的颜色均为紫色,且叶片出现紫色条斑。