当前位置：文档之家 › 诱变技术及其在辣椒育种中的研究进展

诱变技术及其在辣椒育种中的研究进展

  • 格式：pdf
  • 大小：336.89 KB
  • 文档页数：4

湖南农业科学（ＨＵＮＡＮ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥＳ）　

ＩＸ）Ｉ：１０．１６４９８８．ｃｎｋｉ．ｈｎｎｙｋｘ．２０１５．０５．０４９　

诱变技术及其在辣椒育种中的研究进展　

周书栋，杨博智，欧立军，梁成亮，马艳青　

（湖南省农业科学院蔬菜研究所，湖南省蔬菜工程技术研究中心，湖南长沙４１０１２５）　

摘要：诱变技术作为一种增加遗传基因变异率的育种技术，在辣椒育种中有较大的应用潜力。介绍了辐射诱变、航天诱变和化学诱变技术的　特点及作用机理，重点综述了ｃｏ　射线、航天诱变和ＥＭＳ诱变的机理及在辣椒育种中的研究进展，并对其发展前景进行了展望。　关键词：诱变；辣椒；育种；综述　中图分类号：￥６０３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－０６０Ｘ（２０１５）０５－０１３８—０４　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ　Ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｉｎ　Ｐｅｐｐｅｒ　

ＺＨＯＵ　Ｓｈｕ—ｄｏｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｂｏ—ｚｈｉ，ＯＵ　Ｌｉ￣ｕｎ，ＬＩＡＮＧ　Ｃｈｅｎ－ｌｉａｎｇ，ＭＡ　Ｙａｎ－ｑｉｎｇ　

（Ｈｕｎａｎ　Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１２５，ＰＲＣ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ，ａｓ　ａ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅ　ｍｕｔａｔｉｏｎ，ｈａｓ　ｓｈｏｗｎ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｉｎ　ｐｅｐｐｅｒ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ　ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ，ｓｐａｃｅ　ｍｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ　ｏｆ　Ｃｏ＾ｙ—ｒａｙ，ｓｐａｃｅ　ｍｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ＥＭＳ　ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ　ｉｎ　ｐｅｐｐｅｒ　ｂｒｅｅｄｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｐｐｅｒ；ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ；ｂｒｅｅｄｉｎｇ；ｒｅｖｉｅｗ　

诱变育种指采用人工方式对植物体（种子、植株、　

器官、组织、细胞等）进行诱发突变，使其产生遗传变　

异，并从中直接或间接地选育出在生产上有利用价值　

的新品种的育种方法【”。该方法通过改变染色体结构　

或基因结构获得突变体，丰富物种的遗传变异范畴，　

在新品种选育及分子生物学研究中具有重要作用。目　

前，创造突变体的手段主要有物理手段、化学手段和　生物手段等。笔者介绍了辐射诱变、航天诱变和化学　

诱变等技术的特点及作用机理，重点综述了Ｃｏ＾ｙ射　

线、航天诱变和ＥＭＳ诱变的机理及其在辣椒育种应　

用中的研究进展，并对其发展前景进行了展望。　

１　诱变方式及特点　

１．１　辐射诱变　

典型的物理诱变为辐射诱变，是指在人工控制的　

条件下，利用中子、质子或者射线等物理辐射诱变因　

素对种子或植株进行辐照，诱发其染色体数量和结构　

的变异，从而得到可供利用的突变体一种诱变方式［２１。　

常见的辐射源包括紫外线、Ｘ射线、　射线、粒子辐射　

（中子、带电粒子辐射）以及其他物理诱变剂（电子束、　

收稿日期：２０１５—０４—３０　基金项目：公益性行业科研专项（２０１４）　作者简介：周书栋（１９８２一），男，湖南醴陵市人，助理研究员，主要　从事辣椒栽培与育种研究。　通讯作者：马艳青　激光和离子注入）。　

辐射诱变一般具有以下特点：（１）大部分突变为　

隐性突变，突变性状在第２代才表现出来，因而必须　

将Ｍ２代作为选择突变性状的起始世代；（２）突变频　

率与突变性状有关，叶色、株型、产量、熟性等突变易　

发生，抗性突变频率较低，故不同的突变育种性状应　

该构建不同大小的Ｍ２群体以供选择；（３）育种周期　短，突变性状通常经过３￣４代的选择ＩＩｉｉ达到稳状　

态，便于短时间内新品种的选育。　

１．２航天诱变　

航天诱变是将需诱变的材料（通常为作物种子）　

送往太空，在微重力、空间强辐射以及太空环境中空　

气密度、地磁强度、环境温度等诸多未知因素的协同　

或单一作用下诱导材料产生可遗传性变异的一种诱　

变方式Ｌ３Ｊ。　

航天诱变特点如下：（１）航天诱变育种具有诱变　

的广谱性，比人工诱变幅度更大，范围更广，更易出现　

特异性变异；（２）变异率高，变异幅度大、变异类型十　

分丰富，且有益突变较多；（３）育种周期短，通常３－４　

代的选择即可稳定遗传性状，可比常规育种周期缩短　

１～２代。　

１．３化学诱变　

化学诱变是指人为地利用化学药剂对作物的植　株、种子、花粉、花药、合子或单细胞组织培养物等不　

同部位进行处理，使其产生遗传变异获得突变体，

再　周书栋等：诱变技术及其在辣椒育种中的研究进展　

根据育种目标从中筛选出新品系、特用品种或新种质　

的一种人工诱变方式［４］。化学诱变剂种类较多，按其诱　

变机制可分为烷化剂（如硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯　

等）、碱基类似物及其有关化合物（如５一溴尿嘧啶、水　

合肼、氨基嘌呤等）、叠氮化物（如叠氮化钠、叠氮化钾　等）以及其他种类的化学诱变剂如抗生素、羟胺、吖　

啶、秋水仙素等嘲。　

化学诱变的特点如下：（１）操作方法简易，成本低　

廉，可短时间内对供试材料进行大规模诱变；（２）产生　

点突变的比例高，突变谱稳定性好，引起的突变范围　

广，但后代选择需要足够大的群体；（３）受组织结构限　

制，穿透性不如辐射诱变强，染色体畸变比例相对较　

少，发生致死型突变的几率小；（４）具有迟效作用，诱　变后的部分染色体并不立即断开。　

２诱变机理　

２．１辐射诱变　

辐射诱变机理通常从从细胞水平和分子水平两　方面进行阐述。　

从细胞水平上分析，辐射诱变造成染色体畸变，　

高能量和强穿透力的射线易使染色体断裂、结构重　

排，导致单倍体及非整倍体类型的材料出现。研究发　

现，经　射线辐射处理后的实验材料，其细胞在进行有　

丝分裂和减数分裂时可观察到染色体数量发生变化　

以及结构发生变异的现象【叫。　

从分子水平上分析，射线诱变能诱导处理材料的　

ＤＮＡ断裂、损伤或碱基缺失等多种生物学效应，从而　

促使其产生大的突变，引发的ＤＮＡ突变具有随机Ｉ生嘞。　

另有研究表明，射线促使细胞染色体发生改变的同　

时，还会引起生物体与细胞质有关的遗传性核外变　

异，促成辐射育种中材料的特性变异。　

２．２航天诱变　

由于空间环境的特殊性和复杂性，目前对空间诱　变机理的研究较少，作物性状变异的机理尚未清楚，　

通常认为导致遗传变异有以下几个方面原因。　２．２．１　微重力　生物体在宇宙空间中所受重力仅为　

地球的百万分之一到十万分之一，微重力环境使细胞　分裂不正常、染色体畸变、核小体数目发生变化等，使　

植物生长发育与信号传递等生理生化过程出现紊乱，　

极大地影响了生物体生长发育［９］。此外，微重力有可能　

会干扰到细胞中ＤＮＡ损伤修复系统的正常操作，　

ＤＮＡ损伤后的修复功能可加剧生物变异，提高变异　

率【Ⅻ。　

２．２．２空间强辐射太空中存在的强辐射射线主要　

有重粒子、太阳粒子、银河系宇宙射线及其他高能电　

磁辐射，其中以高能量的重粒子射线诱变效应最强【“】。　

这些射线作用于太空中的生物材料后，可轰击细胞　ＤＮＡ，使ＤＮＡ双链发生断裂。　

２．２＿３　转座子假说科学家们提出了航天诱变的一　

种新的诱变机制一转座子假谢　，该假说认为太空环　

境能活化生物体中潜伏的转座子，活化的转座子通过　

插入、移位和丢失，导致基因变异或染色体畸变。　

２．２．４其他因素的复合效应　该理论认为航天诱变　

是太空环境中大气结构、压力、密度以及地磁强度、环　

境温度等诸多因素综合作用的结果。这些因素与微重　

力、空间强辐射等协同作用，可在一定程度上引起生　

物体内遗传物质的结构发生改变而产生变异。　

２．３化学诱变　

不同的化学诱变剂具体作用机制不同，总的来　

讲，化学诱变机理为诱变剂与核苷酸中的磷酸、嘌呤　

和嘧啶等分子发生反应引发诱变，且化学诱变剂具有　

选择性特性，只作用于特定的基因和核酸。在蔬菜育　

种中应用较广泛的是秋水仙素、甲基磺酸乙酯　

（ＥＭＳ）、叠氮化钠（ＮａＮ３）和平阳霉素（ＰＹＭ）等。　

２－３．１　ＥＭＳ诱变机理ＥＭＳ烷化作用发生于ＤＮＡ　

的鸟嘌呤Ｎ一７位置上，烷基取代Ｈ离子成为一个带正　

电荷的季铵基团，产生２种遗传效应：一种为转换型　

突变，即烷化的鸟嘌呤代替胞嘧啶，与胸腺嘧啶发生　

配对；另一种为鸟嘌呤的Ｎ一７烷基在活化时由于糖苷　

键断裂，导致鸟嘌呤的ＤＮＡ分子被脱去，在进行进一　步复制时，原来的鸟嘌呤的位置成了一个空位，与鸟　

嘌呤互补位置上的碱基就不受严格的配对限制，４种　

碱基均有机会进人，造成置换现象。具体过程为鸟嘌　

呤的０６位置被烷基化，大部分经烷基化的碱基被修　

复时，在ＤＮＡ复制过程中会导致配对错误产生突变，　

烷基化鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对，导致碱基替换，即　

Ｇ：Ｃ变为Ａ：Ｔ。　

２．３．２　ＮａＮ　诱变机理ＮａＮ　属于呼吸抑制剂的一　

种，作用于复制过程中的ＤＮＡ，引起基因突变和染色　

体畸变，通常以碱基替换方式使ＤＮＡ正常合成无法　

进行。ＮａＮ，在酸性环境中对形态突变非常有效，当溶　

液ｐＨ值为３时产生的ＨＮ３分子很容易透过细胞膜　

进人细胞中，通过碱基替换，干扰ＤＮＡ正常合成，导　

致点突变产生。　２Ｉ３Ｉ３　ＰＹＭ诱变机理ＰＹＭ属于抗生素中的一种，　

主要诱发移码突变，其诱变机制与ＥＭＳ相近，是一种　

新型的诱变剂，且安全、高效、诱变率高，具有较高的　

开发应用前景。　２．３．４秋水仙素诱变机理秋水仙素属于生物碱的　

一种，它能以碱基替换方式影响细胞中ＤＮＡ的正常　

合成，使正处于有丝分裂的植物细胞的纺锤体形成受　

抑制，使细胞一直处于分裂中期，复制的染色体不能　

向两极移动。此后，细胞再进行分裂就形成了多倍体。　

３

诱变技术在辣椒育种中的应用

合集下载

我国辣椒杂交育种方向的思考

我国辣椒杂交育种方向的思考

我国辣椒杂交育种方向的思考

1引入

我国的辣椒作为热带、亚热带地区的宝贵植物遗产，历来受到国

家重视，也是国内外市场在水果类中的主力品种之一。辣椒的营养价

值和其独特的口感使其受市场欢迎，但是辣椒产量低、叶害病虫害危

害大、市场价值不稳定，严重影响了辣椒种植业的发展。因此，辣椒

杂交育种已成为国内外辣椒种植业发展的战略方向，被广泛应用于多

类辣椒品种的育种中。

2现状分析

辣椒主要分布于热带、亚热带的自然环境中，种类众多，形态多

样，且包括大多数品种孕花期短，植株多分枝，繁殖力强，适应性

强，无性系繁多，是一种具有高度变异性，适应性强的经济作物。辣

椒交配育种主要采取杂交法育种，即将不同品种之间进行杂交，在后

代出现不同形态、不同性状，再从中挑选符合要求的种子，最后再从

中挑选出合适的类型用于繁殖，以获得比较稳定的性状育种品种。

3技术平台的应用

现代的生物技术，如基因组测序技术、分子标记技术等，不仅可

以解析出具有重要作用的某些基因，而且可以解析出品种中不同性状

之间的相互作用关系，指导辣椒育种。同时，科学家也能利用这些技

术对植物的核心基因进行挖掘，以了解植物的形态发育过程、营养和

耐病性等性状，从而真正意义上实现辣椒育种质量的提高。4展望

随着现代科技的进步，未来的辣椒杂交育种将更加明确、科学、

精准，技术平台建立完善，可以精准控制和调控辣椒品种中不同性状

之间的相互关系，以期获得较高品质、耐病性强、抗休眠性好、抗逆

性强的辣椒新品种，优化辣椒品种结构，促进辣椒产业的转型升级和

可持续发展。

国内辣椒雄性不育育种及分子生物学研究进展

国内辣椒雄性不育育种及分子生物学研究进展

国内辣椒雄性不育育种及分子生物学研究进展

刘玲;李显日;王广华;王殿纯;杨官品

【摘 要】Pepper is often cross-pollinated plants, hybrid seed production

cost is higher. The use of male sterility can reduce the cost of hybrid

breeding. In recent years, it is becoming a research focus in breeding units

and the institutes. This paper introduces the demestic scientific research

units and their pepper breeding research, eleborates the progress of the

pepper male sterility breeding in China, including genotypes, the CMS

source and restorers, describes sterile and maintain gene markers,

restoring gene markers developed in recent years and progress of gene

cloning, in order to provide a reference to domestic pepper breeding

researchers.%辣椒是常异花授粉植物,杂种制种成本较高。利用雄性不育育种可以降低杂种成本,近年来成为育种单位及科研院所研究的热点。介绍了国内开展辣椒雄性不育育种的情况,阐述了有关辣椒雄性不育研究的进展,涉及已被利用的遗传类型、不育系的来源和恢复系的研究,对近年来开发的不育和保持基因标记、恢复基因标记、基因的克隆进展进行了描述,为国内辣椒育种研究者提供参考。

辣椒新品种选育与分子标记辅助育种技术

辣椒新品种选育与分子标记辅助育种技术

辣椒新品种选育与分子标记辅助育种技术

辣椒作为一种重要的调味品和蔬菜作物，受到广大消费者的喜爱。为了满足市场和消费者的需求，辣椒种植者一直致力于研发新品种，并利用分子标记辅助育种技术来提高效率和准确性。

一、辣椒新品种选育的意义

辣椒新品种的选育对于改善辣椒产量、品质和抗病性具有重要意义。首先，新品种能够适应不同的土壤和气候条件，提高产量和耐受性，从而增加种植者的收益。其次，提高辣椒品质，如颜色、口感、香味等，可以满足消费者对于食物口感和风味的需求。最后，抗病性是新品种选育中的重要指标，通过选育出抗病性强的品种，可以减少农药的使用，降低环境污染，提高农产品的安全性。

二、分子标记辅助育种技术的原理

分子标记辅助育种技术是利用分子生物学的手段来辅助育种工作的一种方法。它基于基因组学和遗传学的知识，通过筛选和挖掘物种基因组中的关键标记位点，对植物进行遗传分析和研究，从而提高选育效率和准确性。

分子标记辅助育种技术的主要步骤包括：1. 选择和设计合适的分子标记；2. 提取植物DNA；3. PCR扩增目标序列；4. 电泳分析PCR产物；5. 分析和研究所得数据。

三、利用分子标记辅助育种技术选育新品种的优势 分子标记辅助育种技术具有以下几个优势：

1. 提高选育效率：通过分子标记辅助育种技术，研究者可以快速筛选和鉴定具有目标性状的个体，减少繁琐的传统选育工作，从而提高选育效率。

2. 精确选育目标：分子标记辅助育种技术可以更准确地定位和鉴定目标基因，选择具有目标性状的个体进行繁殖，避免了传统选育过程中的盲目性和随机性。

3. 提高抗病性和耐逆性：利用分子标记辅助育种技术，研究者可以筛选和鉴定植物的抗病性和耐逆性相关基因，从而选育出具有高抗病性和耐逆性的新品种。

4. 综合利用遗传资源：通过分子标记辅助育种技术，研究者可以对植物的遗传资源进行全面利用和评估，发掘出具有重要农艺性状的基因，为新品种的选育提供更多的选择。

辣椒的果实受精和胚胎发育过程的观察和研究

辣椒的果实受精和胚胎发育过程的观察和研究

辣椒的果实受精和胚胎发育过程的观察和研究

辣椒是一种受欢迎的辛辣调味品和蔬菜，具有丰富的营养成分和独特的口感。然而，对于辣椒果实受精和胚胎发育过程的观察和研究，我们仍然缺乏深入的了解。本文将通过观察和研究辣椒果实的受精和胚胎发育过程，探索其中的奥秘。

首先，我们需要了解辣椒植株的生殖器官结构和受精机制。辣椒的花朵通常是单性花，即具有雄蕊和雌蕊，有些辣椒品种还存在雄性不育的现象。在正常情况下，辣椒的雄蕊会产生花粉，在适当的环境条件下，通过风力、昆虫等传播手段抵达雌蕊，进行授粉。花粉粘附在雌蕊的柱头上，进入花粉管，从而进行受精过程。

受精过程完成后，雌蕊中的胚珠开始发育，形成胚囊。胚囊是胚胎形成的关键部位，其中包含着植物的遗传信息。胚囊分为乳突、合子囊和胚囊等不同部位，并随着时间的推移，在外部观察中逐渐变化。乳突是胚囊内最初可见的结构，具有特殊的营养功能，为胚胎发育提供营养物质。合子囊是乳突内更小的结构，其中包含了雌性生殖细胞，即卵细胞，以及与之结合的精原细胞。胚囊则是包围乳突和合子囊的结构。

随着时间的推移，胚囊内的胚珠发育迅速，胚胎初始的形态特征开始显现。胚胎发育具有一定的阶段性，不同阶段的胚胎具有不同的特征和功能。初期胚胎阶段，胚胎的细胞快速分化并形成不同的组织。中期胚胎阶段，组织的分化进一步加强，并形成胚轴、胚乳和胚珠。后期胚胎阶段，胚胎继续分化，形成不同的器官和结构，最终形成完整的胚胎。

在观察和研究辣椒果实受精和胚胎发育过程时，我们可以通过显微镜技术，观察和记录不同阶段的胚胎形态特征和组织结构的变化。同时，还可以利用生化和分子生物学技术，研究胚胎发育过程中的基因表达和调控机制，以及相关的信号传导途径。这些研究将有助于我们深入理解辣椒果实的发育过程，并为育种和栽培提供重要的理论基础。

总结起来，辣椒果实受精和胚胎发育过程是一个复杂而精彩的过程。通过观察和研究不同阶段的胚胎形态特征和组织结构的变化，以及相关的基因表达和调控机制，我们将逐渐揭开辣椒果实发育的奥秘。这些研究成果不仅对于辣椒的育种和栽培具有重要意义，还为我们更好地了解植物的生殖生物学和进化提供了宝贵的资料。辣椒的果实受精和胚胎发育过程的观察和研究