离子束诱变

袁航，小型化离子束生物工程装置研制，合肥工业大学2003年硕士学位论文，2003，3，导师：罗乐副教授小型化离子束生物工程装置(Miniature Ion-implanting facility for Bioengineering Research})是一种宽束装置，该应用技术己经得到世界范围内的重视。

为了发展我国首创的离子束生物工程技术、进一步推广低能离子注入生物技术的需要，对现有的50KeV离子注入诱变装置进行改进，研制一台小型化、傻瓜化的离子束生物工程装置，为辐射一生物学研究提供了一个简便、可靠、实用的物理平台。

离子束生物工程装置的主要功能是提供一定能量、电荷态的稳定离子束，在无菌、温度适宜的、无其它干扰因素的环境下注入生物样本，使之发生诱变效应。

因此小型离子束生物工程装置的主要部件包括:离子源(包括放电室和引出系统)、真空系统、靶室(植物样本使用)、小靶室(微生物样本使用)、电源系统、冷却系统和监测、控制系统。

原有的装置结构复杂，非专业人员操作难度太大，因此研制小型化装置目的在于简化结构，使用方便，成本降低，使离子束生物工程装置能够为广大生物科研机构所接受，进而推广离子束生物工程装置。

本课题的任务就是研制这样一台小型化离子束生物工程装置。

本文是在总结一年以来装置研制过程中的经验上写成的。

从原理上分析了双潘宁离子源的结构，改进了阴极发射电子的能力，理论计算出离子源的几何参数，并根据实验矫正误差，从而设计出的引出系统可以更加稳定的引出强流离一子束。

为了离子束生物工程装置的产业化，采用更简便的控制系统和监测系统。

经过测试，研制的小型化离子束生物工程装置能够满足生物实验的要求。

并根据这些实际工作经验和理论分析，对小型化离子束生物工程装置的进一步发展提出了新的观点:1,装置的智能控制系统的设想;2、采用更先进的离子源提供优质离子束。

七十多年来，物理化学方法等传统方法用于作物诱变育种取得了许多重要成果。

2022-2023学年陕西省宝鸡市教育联盟高二3月月考生物试题1.多省发起乙醇汽油推广，传统汽油从2018年起将陆续停售。

某企业以秸秆为原料，通过微生物的酒精发酵生产酒精（乙醇）。

下列相关分析正确的是A．秸秆中含有的糖类均可以被微生物细胞直接吸收B．生成酒精的酶主要分布在细胞质基质和线粒体中C．酒精发酵时形成的CO 2释放到细胞外需通过两层磷脂分子D．生产酒精时所释放的能量最终来自ATP中的化学能2.研究发现，某些物质会对溶酶体膜造成伤害，使其内部的酶释放出来，导致细胞死亡。

下列有关叙述错误的是（）A．溶酶体执行功能时可能伴随其膜组成成分的更新B．溶酶体酶导致细胞死亡是因为其破坏了细胞的结构C．溶酶体依靠生物膜的结构特性防止水解酶的异常释放D．溶酶体酶导致细胞死亡，相应组织、器官的功能受损3.南洋东华公司研发了两种石油降解产品BDB-n生物降解菌（厌氧型）和BDB-a生物降解菌（好氧型），降解菌是通过产生酶对石油进行分解的。

如图为不同条件下，某种降解菌对某湖泊污泥中石油分解能力的测定结果。

下列有关分析错误的是A．该实验的自变量为pH和污泥含水量B．该实验的检测指标是2天后污泥中的石油含量C．该实验中使用的降解菌最可能是BDB-a生物降解菌D．在不同污泥含水量条件下，降解菌体内酶的最适pH相同4. HIV是逆转录病毒，科学家发现人体中的A3G蛋白具有抑制HIV增殖的能力，具体抑制流程如下图所示。

下列叙述正确的是A． A3G双聚体蛋白阻止转录酶移动，病毒的增殖受阻B． A3G单体蛋白在扫描过程中会形成A3G双聚体蛋白C．流程1中HIV遗传物质可能发生T→U的变化D．流程2中以核糖核苷酸为原料，合成单链RNA片段5.离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体组织或细胞内，使其相应部位产生变异。

该技术有效克服了辐射诱变育种的盲目性。

下列说法正确的是（）A．离子束诱发基因突变只发生在细胞分裂前的间期B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不能发生突变C．通过离子束诱变育种得到具有优良性状的新物种D．离子束诱变育种可能比辐射诱变育种处理的材料少6.如图为人体体液中的物质相互交换示意图，下列叙述错误的是（）A．b、c、d等构成了内环境B．大部分细胞的细胞内液是a 1C．c是淋巴液，其中的淋巴细胞可抵御疾病D．a、b、c、d四种体液中，含蛋白质成分最多的是d7.如图为血液流经人体某器官的模式图。

微生物诱变育种方法研究现状摘要：诱变育种具有速度快、简单和收效大等优点，在生产和科研中被广泛应用。

本文主要对3种诱变方法（物理诱变、化学诱变、复合诱变）的研究和应用现状进行了简要的综述。

关键词：诱变育种；微生物；研究现状诱变育种是指利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学研究用[1]。

诱变育种能大幅度提高菌种诱变率，并且具有速度快、收效大、方法简便等优点；现在发酵行业和其他生产单位所使用的高产菌株，几乎都是通过诱变而提高性能的；足以可见诱变育种仍是当前育种方法的一个重要手段。

但由于诱变育种的突变不定向性，因此越来越多的研究者在寻求新的诱变方法，例如复合诱变就是一种。

微生物诱变育种的方法一直在不断地进展。

1、微生物诱变育种的作用直接从自然界中分离得到的野生型菌株产量很低，根本不能满足工业化生产的需求；诱变育种就是为了达到我们所需要的高产、优质和低耗的菌种。

微生物发酵工业中, 诱变育种主要有以下作用: 提高有效产物的产量; 改善菌种特性, 提高产品质量; 简化工艺条件; 开发新品种, 产生新物质; 用于研究推测产物的生物合成途径; 与其他育种方法相结合[2]。

2、物理诱变物理诱变通常使用物理辐射中的各种射线,包括紫外线、X射线、γ射线、α射线、β射线、快中子、微波、超声波、电磁波、激光射线和宇宙射线等。

近年来，离子注入法、超高压、离子辐射诱变育种也是诱变育种的新方法。

2.1、离子注入法离子注入法是近几年新发展起来的物理诱变方法；更具有设备简单、使用方便，成本低廉、对人体和环境无害等优点[3]，在微生物的育种研究方面已广泛用于实践生产中。

其诱变原理是微生物在核能离子注入后，受到不同程度的损伤，大到整个细胞形态、各种亚细胞结构的变化，小到组成细胞的生物大分子的变形，从而导致基因突变[4]。

油用型向日葵新品种近葵1号的选育曲　颖1　周利斌1　卯旭辉2　杜　艳1　金文杰1　刘瑞媛1（1中国科学院近代物理研究所，兰州730000；2甘肃省农业科学院作物研究所，兰州730070）摘要：近葵1号是采用重离子束辐射诱变技术结合杂交育种技术选育出的油用型向日葵杂交种。

利用重离子束辐射处理，选育出优良不育系HA和恢复系f4010122，以HA为母本、f4010122为父本杂交选育出近葵1号，该品种稳产性好、含油率高、抗病性较强，适宜在甘肃以及相似生态区推广种植。

2019年该品种通过国家非主要农作物品种登记，登记号：GDP向日葵（2019）620187。

对该品种亲本来源、选育过程、特征特性、产量表现和栽培技术要点进行介绍。

关键词：油用型向日葵；近葵1号；重离子束诱变；杂交育种向日葵（Helianthus annuus L.）是菊科向日葵属植物，具有较高的含油率，是我国重要的油料作物之一。

葵花籽油营养丰富，含有丰富的对人体有益的不饱和脂肪酸，易被人体吸收，是国际公认的保健型食用油。

向日葵具有广泛的生态适应性、较高的经济价值和观赏价值，近年来成为我国农业结构调整和美丽乡村建设的特色经济作物。

我国向日葵种植面积稳定在100万hm2左右，主要分布在东北、西北和华北等地区[1-2]。

随着产业规模化的形成，向日葵已经发展成为甘肃省的主要经济作物之一[3]。

近年来，由于向日葵种植相对集中、重茬种植普遍，导致病虫害严重，加之引进品种价格高、品种老旧退化等原因，严重影响了油葵产量和品质的提升，因此迫切需要抗病性强且综合性状优良的油葵新品种[4]。

重离子束是一种高效的物理诱变源，能够诱发基因突变，与常规X-射线及伽马射线相比，具有诱变效率高、变异性状丰富且易稳定的特点[5-6]。

多年的育种实践证实重离子束在植物的产量、品质和抗性改良等方面具有巨大潜力。

目前在粮食作物、经济作物、观赏植物、中药材等植物育种中取得显著的经济效益和社会效益[7-9]。

细胞工程在现代生物技术中的地位及其实践意义：（1）改善农业生产技术——动植物品种改良，植物快速繁殖；（2）保护生态环境——生物工业避免化学工业污染，名贵药物的细胞生产保护自然资源；（3）生物医药开发——免疫医药工业，基因工程药物生产。

细胞工程的核心技术：细胞培养与繁殖目的：获得新性状、新个体、新物种植物细胞工程：细胞培养技术、原生质体融合与培养技术、组织培养技术、亚细胞水平的遗传操作技术植物细胞的全能性：植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。

在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。

White、Gautheret、Nobecourt被誉为植物组织培养的奠基人。

植物细胞工程的应用：种苗脱毒与快速繁殖、植物特殊倍性创造、培育植物新品种、体细胞杂交、次生产物生产、基础研究。

培养室的光照强度：2000-3000lx外植体的选择：选择优良的基因型、取材、外植体大小、选择外植体的时期外植体休眠的处理：低温或赤霉素内生菌的处理：抗生素、取生长期旺盛的生长点、取茎尖不停地转接（被内生菌污染）糖在培养基的作用：为细胞提供合成新物质的碳骨架；为细胞的呼吸代谢提供底物和能量；维持渗透压生长素的生理作用：促进细胞生长和细胞分裂；诱导受伤组织表面细胞恢复分裂能力；形成愈伤组织，促进生根；与一定量的细胞分裂素配合共同诱导不定芽的分化、侧芽的萌发与生长、胚状体的诱导。

细胞分裂素的生理作用：促进细胞的分裂和分化、诱导芽的分化、促进侧芽的萌发和生长、抑制衰老。

植物激素：是指在植物体内合成的、通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长发育产生显著调节作用的微量小分子有机物。

生长素类（IAA）、细胞分裂素类（CTK）-6BA、赤霉素类（GA）、脱落酸（ABA）、乙烯（ETH） MS是光谱性培养基，N6用于单子叶植物的培养，B5多用于豆科植物。

愈伤组织：脱分化后的细胞，经过细胞分裂，产生无组织结构、无明显极性的松散的细胞团。

收稿日期:2018-02-08基金项目:河南省现代农业产业技术体系建设专项资金资助(S2012-04-05);河南省重大科技专项(171100110300-4);河南省自然科学基金项目(112300410226);国家自然科学基金项目(31370219);国家重点研发计划(2018Y F D0200204-06)㊂作者简介:姬生栋(1963),男,河南沁阳人;教授,主要从事水稻分子育种研究;E -m a i l :ji s d 99@126.c o m ㊂水稻新品种玉稻518灌浆期P O D 动态分析姬生栋1, 宋刘敏1, 栗 鹏1, 李江伟2, 刘苗苗1, 高狂龙1(1.河南师范大学生命科学学院, 河南新乡453007; 2.河南省新乡市农业科学院, 河南新乡453000)摘 要:采用复性电泳技术对离子束诱变的水稻新品种玉稻518及其亲本在灌浆期的P O D 酶谱动态变化进行了分析,结果表明,稳定遗传的诱变后代与亲本灌浆期叶片的P O D 酶谱存在显著差异:1)诱变后代检出185㊁54k D 和42k D3条新酶带;2)诱变后代中245㊁53k D 和38k D 酶带较亲本表达时期有差异;3)诱变后代灌浆中期㊁后期P O D 总酶活较亲本显著增强㊂关键词: P O D ;水稻;诱变;离子束;复性电泳技术D O I 编码: 10.16590/j.c n k i .1001-4705.2018.07.005中图分类号: S 511;Q556+.3 文献标志码: A 文章编号: 1001-4705(2018)07-0005-05P O DD y n a m i cA n a l y s i s o fR i c eN e w V a r i e t y Y u d a o 518D u r i n g G r o u t i n g Pe r i o d J I S h e n g d o n g 1,S O N GL i u m i n 1,L IP e n g 1,L I J i a n g w e i 2,L I U M i a o m i a o 1,G A O K u a n g l o n g1(1.C o l l e g e o fL i f eS c i e n c e s ,H e n a nN o r m a lU n i v e r s i t y ,X i n x i a n g He n a n453007,C h i n a ;2.H e n a nX i n x i a n g A c a d e m y o fA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s ,X i n x i a n g He n a n453000,C h i n a )A b s t r a c t :B y u s i n g t h e r e n a t u r a t i o ne l e c t r o p h o r e s i s t e c h n o l o g y to i o nb e a mi n d u c e dr i c en e wv a r i e t i e s Y u d a o 518a n di t s p a r e n t si nt h ef i l l i n g s t a g eo fP O D e n z y m es p e c t r u m d y n a m i cc h a n g e s w e r e a n a l y z e d ,t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t t h eP O Dz y m o g r a m o f s t a b l e g e n e t i cm u t a n to f f s p r i n g an d p a r e n t e x i s t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n t h e f i l l i n g s t a g e :1)T h r e en e we n z y m eb a n d so f 185k D ,42k D ,54k D w e r ed e t e c t e di nt h e m u t a n t p r o g e n y ;2)T h e245k D ,53k Da n d38k De n z ym eb a n d s i n m u t a n t o f f s p r i n g w e r e d i f f e r e n t f r o mt h e p a r e n t a l e x p r e s s i o n p e r i o d s .3)T h eP O Dt o t a l e n z y m ea c t i v i t y of m u t a n t o f f s p r i ng w a s s i g n i f i c a n t l y e nh a n c e di n t h em i d d l e a n d l a t e r s t a g e s o f g r o u t i n g c o m pa r e dw i t h t h a t o f p a r e n t s .K e y w o r d s : p e r o x i d a s e ;r i c e ;m u t a t i o n ;I o nb e a m ;r e n a t u r a t i o ne l e c t r o p h o r e s i s 过氧化物酶(pe r o x i d a s e ,P O D )是植物中广泛存在的一种氧化还原酶,它以过氧化氢为电子亲本催化底物氧化,参与体内活性氧的清除,在植物呼吸作用㊁光合作用以及抗逆等过程中起到重要作用㊂该酶在植物不同生长发育阶段的活性和种类,受到遗传物质直接调控和环境因素影响,因此可通过P O D 酶谱特征来分析某些表观性状的遗传变化[1-3]㊂离子束诱变育种技术,是通过低能离子束辐照,使植物产生可遗传的变异,后经人工多代选择,培育植物新品种的一种育种方法[4-5]㊂在20世纪80年代,国内科研人员首先将低能离子束应用于水稻诱变育种,发现诱变后代中具有高突变率和宽突变谱的特点[6],随后该技术普遍应用在作物诱变育种研究[7-9]㊂李金亭等[10]采用离子束注入萝卜,对诱变萝卜的幼苗P O D进行电泳分析,发现真叶期P O D 酶谱出现1条R f 0.61的酶带,减少1条R f 0.22的酶带,证明离子注入能影响P O D 的表达;徐家萍等[11]采用离子束诱变鸡桑,提取芽中P O D 同工酶进行电泳分析,发现诱变后代与亲本在过氧化物同工酶酶谱及R A P D 指纹上均存在差异,初步从分子水平证实离子束诱变能获得新的种质资源㊂赵俊杰等[12]对N +离子注入的小麦种子萌发期P O D 同工酶进行研究,发现根中P O D 同工酶检出一条新酶带,推测是离子注入引起P O D 同工酶基因表达改变㊂㊃5㊃研究报告 姬生栋等:水稻新品种玉稻518灌浆期P O D 动态分析以往关于水稻离子束诱变育种同工酶方面的研究,大多集中在对低代诱变材料的P O D变化进行分析,对离子束诱变选育出的水稻新品种(指已稳定遗传且综合农艺性状优良的通过国家或省级作物品种审定的新品系)P O D酶谱变化及与农艺性状关系的研究还未见报道㊂为了解离子束诱变的水稻品种P O D酶谱变化及与性状的关系,采用蛋白质复性电泳技术对离子束诱变的水稻新品种玉稻518及亲本在灌浆期的P O D酶谱动态变化进行了研究,旨在发现离子束诱变引起的水稻灌浆期酶谱的变化情况,以及与变异性状间的关系,为水稻离子束诱变育种提供理论依据㊂1材料和方法1.1材料2004年对亲本新稻03518(用A表示)进行离子束诱变,经多代自交选育得到稳定遗传的新品系M03518,于2015年通过国家农作物品种审定委员会审定(国审稻2015044),品种名:玉稻518(用B表示)㊂1.2方法1.2.1样品制备实验材料统一于2017年5月1日育秧,6月3日移栽于土壤肥力一致的同一试验田(河南师范大学生物试验田),田间管理按常规大田措施㊂待水稻生长至灌浆期分3次取样,分别在灌浆前期㊁中期㊁后期㊂每个样品设置3个重复,每个重复选5株,每株取倒2叶片,迅速置于冰盒中带回实验室㊂用去离子水冲洗干净,吸干水,去除叶脉后保留中间1c m叶片,5份剪碎混合称量相同鲜重,置于预冷研钵中液氮充分研磨,然后加入4倍体积(W/V=1/4)提取液(0.9%N a C l溶液)继续研磨至匀浆液,转移至离心管冰浴浸取5m i n, 4ħ离心(10000r/m i n)10m i n,取上清液分装到200μL离心管中,-20ħ保存备用,以上操作均在4ħ环境进行㊂1.2.2复性电泳复性电泳技术(S D S-G-P A G E)[13]采用过饱和S D S与蛋白质结合发生可逆变性,然后进行电泳,电泳后用非离子去垢剂洗去与蛋白质结合的S D S,使其恢复活性㊂然后用联苯胺染色,便可直观的分析P O D 酶谱变化㊂聚丙烯酰胺凝胶复性电泳按照N e u h a u s-S t e i n-m e t z等[13]的方法(略有改动),电泳采用10%分离胶和5%浓缩胶,样品制备液中加入活性样品缓冲液,混匀备用㊂每泳道上样量为30μL㊂电泳按照H e u s s e n 等[14]和徐存栓[15]等的方法,浓缩胶电压ɤ80V,电流ɤ20m A,分离胶电压ɤ120V,电流ɤ20m A,-4ħ环境电泳㊂当溴酚蓝距离分离胶下沿1~2c m时停止电泳,取出分离胶,切除溴酚蓝以下部分,放入250m L 洗涤液(T r i t o n X-10012m L,T r i s-b a s e3.03g,加双蒸水500m L,调p H=7.0)洗涤30m i n,再用双蒸水洗涤3次,每次5m i n㊂1.2.3染色及照相采用联苯胺染色法(双蒸水200m L+联苯胺母液20m L+1.5M醋酸钠10m L+1.5M醋酸10m L,3%的H2O220m L,现用现配)进行染色,条带清晰后立即拍照㊂由于酶活有差异,本实验分2次拍照,即着色速度快的酶带清晰时第1次拍照,继续染色至其它酶带清晰时第2次拍照㊂然后,将胶板保存于7%乙酸中或制成干胶㊂标准蛋白泳道在洗涤前单独切下,固定,考马斯亮蓝染色液染色,然后脱色,照相㊂1.2.4酶谱分析利用G e lP r o软件(美国M e d i aC y b e r n e t i c s公司)标注分析各泳道酶带分子量和酶活㊂1.3主要试剂及配方丙烯酰胺/甲叉双丙烯酰胺贮存液:称取丙烯酰胺(A c r y)150g,甲叉双丙烯酰胺(B i r)4g,加入2g活性炭溶解1h,过滤定容至500m L,4ħ保存㊂1.5M T r i s-H C l(p H=8.8):三羟甲基氨基甲烷36.28g,S D S0.8g,盐酸调p H至8.8,定容至200m L㊂0.5M T r i s-H C l(p H=6.8):三羟甲基氨基甲烷12.11g,S D S0.8g,盐酸调p H至6.8,定容至200m L㊂电极缓冲液(10X电极缓冲液):G l y72.2g+T r i s 15.41g+S D S5g,溶解后双蒸水定容至500m L保存备用,注意经常更换㊂活性样品缓冲液(3X样品缓冲液):78%甘油20 m L,0.5M T r i s-H C l(p H=6.8)7m L,S D S10g,双蒸水定容至200m L㊂固定液:甲醇250m L,冰乙酸50m L,双蒸水200 m L㊂染色液:考玛斯亮蓝R2501.1g,甲醇200m L,冰乙酸50m L,双蒸水250m L㊂脱色液:甲醇150m L,冰乙酸50m L,双蒸水300 m L㊂洗涤液:T r i t i o n X-10012m L,T r i s3.03g,完全溶解后调p H至7.0,定容500m L㊂联苯胺母液(10x):2g联苯胺+100m L无水乙醇,溶解后4ħ保存备用㊂标准蛋白M a r k e r:245㊁180㊁135㊁100㊁75㊁63㊁48㊁35㊁25㊁20k D㊂㊃6㊃第37卷第7期2018年7月种子(S e e d) V o l.37 N o.7J u l.2018注:A.新稻03518;B .玉稻518;1㊁2㊁3分别代表灌浆前期㊁中期㊁后期;M 为标准蛋白M a r k e r㊂下同㊂图1 玉稻518及亲本灌浆期叶片P O D酶谱图2 玉稻518及亲本灌浆期叶片300~100k D 区域P O D 酶谱(高酶活区显色早期放大图)2 结 果2.1 灌浆前期酶谱由图1的A1和B 1泳道可以看出,在灌浆前期,A1㊁B1中均检出300~100k D 酶活极强的带区,以及48㊁38㊁36㊁34㊁33㊁31k D 和27k D 等7条酶带,其中48k D 和36k D 酶活较强,其它酶带活性较弱;上述各酶带在A1中酶活均高于B 1,两泳道总酶活A1>B1㊂B1中还检出54k D 和42k D2条新酶带,活性较弱,A1中未检出㊂由图2可知,在B 1中,检出185k D 新酶带,且活性较弱,A1中未检出㊂A1㊁B1中均检出了245㊁100k D 2条酶带,且100k D 酶活较245k D 强㊂2.2 灌浆中期酶谱由图1的A2㊁B2可以看出,灌浆中期均检出300~100k D 酶活极强带区,以及52㊁48㊁36㊁34㊁33㊁31k D 和27k D 等7条酶带,且各酶带活性B 2中均显著高于A2㊂两泳道总酶活B 2>A2㊂B 2中还检出53㊁42k D 和38k D 酶带,其酶活表现为38k D>42k D>53k D ,这3条酶带在A2中未检出㊂从图2可以看出,B 2较A2多检出1条245k D 酶带,且酶活强㊂2.3 灌浆后期酶谱灌浆后期酶谱见图1的A3和B 3泳道所示,A3㊁B 3中均检出300~100k D 活性极强酶带区,以及48㊁38㊁36㊁34㊁33㊁31k D 和27k D 等7条酶带;从酶活来看,B3中各条酶带活性均强于A3,两泳道总酶活B 3>A3;A3中48k D 和36k D 酶带活性强于同泳道及对应B 3泳道的其余5条酶带活性㊂B 3中检出54k D 和42k D2条新酶带,在A3未检出;A3中检出1条53k D 酶带,B 3未检出㊂2.4 灌浆各时期酶谱由图1和图2可以看出,整个灌浆期A 和B 叶片P O D 酶谱差异显著㊂B 中灌浆前期和后期检出54k D新酶带,在B 的中期及A 的整个灌浆期均未检出㊂B的灌浆各时期均检出42k D 新酶带,在A 灌浆各时期均未检到㊂在A 3和B 2中检出1条53k D 酶带,该酶带在A 和B 的表达时期出现差异㊂由图2可以看出,仅在B 1中检出185k D 新酶带㊂酶带活性上,各泳道总酶活由高到低依次为:B 2>B 3>A1>A3>B1>A2,可以看出A 各泳道总酶活表现出灌浆前期强,中期弱,后期较强的特点;B 各泳道的总酶活表现为灌浆前期弱,中㊁后期强的特点㊂38k D 酶活在B2㊁B3强,A1稍强,其余泳道较弱;31k D 酶活在B2强,B3较强,其余泳道较弱;27k D 酶活在A1㊁B 3中较强,其余泳道活性极弱;这3条酶带在不同时期活性变化较大㊂㊃7㊃研究报告 姬生栋等:水稻新品种玉稻518灌浆期P O D 动态分析3讨论灌浆期水稻叶片生理活动旺盛,参与多种代谢活动的P O D酶活和种类也发生显著的变化[16-19]㊂本研究发现,离子束诱变的水稻新品种玉稻518在灌浆期检出3条新酶带,包括灌浆前期检出的185k D酶带,灌浆前期㊁后期检出的54k D酶带和灌浆各时期均检出的42k D酶带㊂因此推测,离子束可能诱导亲本新稻03518的基因发生了突变或调控水平发生了变化㊂N a k a i等[20]通过热中子辐射处理水稻,获得一个抗白叶枯病几个菌系的突变体M41,进一步抗性鉴定获得一个新的抗病基因x a-n m(t),证明热中子辐照能诱导突变,产生新的抗性基因㊂吴跃进等[21-22]采用氮离子辐照籼稻9311,在M2代中发现多个突变体,并通过基因定位确定一个新的可能控制水稻脆杆性状的基因t s b c1,证明离子束辐照能提供新的水稻突变体,对水稻基因组研究有一定作用㊂董喜存等[23]对碳离子诱变的早熟高粱突变体进行同工酶分析,发现突变体比野生型多了一条R f值为0.65的酯酶同工酶带,推测是碳离子使甜高粱酯酶基因或者调控酯酶表达的基因发生了改变㊂这些研究与本研究中检出新酶带的结果相同,说明离子束可以诱导基因突变,引起后代的遗传性状改变㊂从玉稻518和亲本的遗传性状可以看出:诱变后代的叶片在灌浆期表现出由下而上逐渐衰老,而亲本叶片的衰老过程不如诱变后代明显;在灌浆期诱变后代抗穗颈瘟,亲本中出现感穗颈瘟的情况,这说明诱变后代的抗瘟性较亲本提高㊂玉稻518中出现的新酶带,可能直接影响了某些特异性状的表现㊂在诱变后代玉稻518中,灌浆前期检出185k D新酶带,中期㊁后期未检出;灌浆前期㊁后期检出54k D新酶带,中期未检出㊂新酶带的阶段性出现可能与水稻灌浆期的生理活动变化有关㊂程家胜等[24]对苹果新梢前期生长过程中芽的P O D同工酶进行分析,发现一个负极向扩散酶区的出现与消失跟芽的生长减缓或停止生长和叶片的衰老有关,认为P O D同工酶与生长节奏和衰老存在一定关系㊂万文举等[25]对多个水稻抗瘟性品种和感病性品种的P O D同工酶酶谱分析,发现在不同时期抗瘟性品种均比感病性品种多检出一条稳定表达的弱活性P O D酶带,通过与感病品种的杂交验证,认为水稻的抗瘟性与该P O D酶带有关㊂刘涛等[26]对水稻灌浆不同阶段蛋白质表达差异进行双向电泳分析,发现核酮糖二磷酸羧化酶大亚基的蛋白点在灌浆早期丰富,灌浆末期消失,认为该酶的表达与灌浆周期中功能变化相关㊂由此推测,185k D 酶带出现可能与前期某些生理功能的转变密切相关, 54k D酶带可能参与到水稻某个生育时期的调控进程中,42k D酶带可能与变异后代抗稻瘟病能力提高密切相关㊂这3条新酶带(185㊁54k D和42k D),究竟那条与水稻的抗瘟性相关?灌浆期生理功能的转变相关?是否共同作用于一种或几种生理过程?均有待进一步研究㊂本研究发现,53k D酶带在亲本新稻03518的灌浆后期表达,在诱变后代的灌浆中期便表达,即表达时期较亲本提前;从它们的遗传性状上看,诱变后代玉稻518的生育期较亲本新稻03518缩短3d,说明诱变影响了后代玉稻518生育期相关基因的表达㊂王新望等[27]对陆地棉叶不同生育期的P O D同工酶酶谱进行分析,发现熟期越早,该酶带出现得越早,认为部分P O D同工酶带出现的早晚与品种成熟期相关㊂杨文等[28]对30个甘蔗品种的酯酶同工酶进行电泳分析,发现一些迁移率低的酶带与其开花早迟等性状相关,认为这些P O D同工酶带与早熟性状相关㊂由此推测,本实验检出的53k D酶带可能与水稻生育期相关㊂亲本新稻03518仅在灌浆前㊁后期检出,中期缺失,而诱变后代玉稻518在灌浆各时期均检出245k D 和38k D酶带,这说明诱变对基因不同时期的表达有影响㊂敖良德等[29]对苹果幼果发育过程的P O D同工酶进行分析,发现受精后果柄中P O D同工酶的酶带数在不同时期出现阶段性变化,认为酶带在某个阶段的消失与出现和基因阶段性表达相关㊂姬生栋等[30]对小麦生育前期绿叶中P O D酶谱进行分析,发现不同阶段和环境下,叶片中P O D种类和活性有显著变化,认为P O D同工酶的表达变化,直接反映小麦体内某个生育期的代谢状况㊂因此推测诱变后代灌浆中期某些受抑制基因被重新激活表达,对该时期的生理活动( 源 与 库 通道建立㊁叶片光合效率㊁抗病性等)有一定影响㊂诱变后代玉稻518在灌浆中㊁后期的总酶活较亲本显著提高,从玉稻518产量来看,其千粒重比亲本提高2.1g,产量提高451k g/h m2,这说明灌浆中㊁后期P O D酶活高可能直接影响到籽粒的灌浆㊂张小冰等通过对60C o-γ辐照甜荞高产突变体的第三代种子下胚轴的P O D同工酶分析,发现高产株的P O D活性较对照组高2倍,认为高产株P O D酶活与高产性状呈正相关[31];蔡永萍等对灌浆期水稻剑叶P O D酶活变化的分析发现叶片P O D酶活高能保证较高的灌浆速率,后期延缓叶片衰老,得出P O D酶活高能使籽粒干物质迅速积累的结果[32]㊂因此推测,诱变后代中㊁后期㊃8㊃第37卷第7期2018年7月种子(S e e d) V o l.37 N o.7J u l.2018P O D总酶活提高,是为了清除旺盛代谢活动产生的大量H2O2,维持功能叶片的活性㊂灌浆后期P O D酶活高有利于物质的高效合成㊁分解和 源 与 库 之间物质的运输和积累㊂参考文献:[1]林植芳,李双顺,林桂珠,等.水稻叶片的衰老与超氧物歧化酶活性及脂质过氧化作用的关系[J].植物生态学报(英文版),1984(6):47-57.[2]H i r a g aS,S a s a k iK,I t o H,e t a l.Al a r g e f a m i l y o f c l a s s I I I p l a n t p e r o x i d a s e s[J].P l a n t&C e l l P h y s i o l o g y,2001,42(5): 462.[3]梁艳荣,胡晓红,张颍力,等.植物过氧化物酶生理功能研究进展[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2003,24(2): 110-113.[4]余增亮.离子束与生命科学 一个新的研究领域[J].物理,1997(6):333-338.[5]Y uZ.I o nb e a ma p p l i c a t i o n i n g e n e t i cm o d i f i c a t i o n[J].I E E E T r a n s a c t i o n s o nP l a s m aS c i e n c e,2000,28(1):128-132. [6]余增亮,何建军,邓建国,等.离子注入水稻诱变育种机理初探[J].安徽农业科学,1989(1):12-16.[7]杨剑波,吴李君,吴家道,等.应用低能离子束介导法获得水稻转基因植株[J].科学通报,1994,39(16):1530-1534.[8]刘录祥,程俊源.植物诱变育种新技术研究进展[J].核农学通报,1997(4):38-41.[9]陈恒雷,吕杰,曾宪贤.离子束诱变育种研究及应用进展[J].种子,2005,24(6):45-47.[10]李金亭,朱命炜,魏明卉,等.离子注入对萝卜过氧化物酶㊁淀粉酶和蛋白酶同工酶的影响[J].广西植物,2000,20(2): 172-176.[11]徐家萍,刘明辉,汪泰初.离子束诱变桑品种与亲本的同工酶和R A P D比较分析[J].安徽农业大学学报,2002,29 (3):286-288.[12]赵俊杰,欧行奇,周岩,等.N+离子注入对萌发期小麦中P O D和S O D同工酶的影响[J].种子,2009,28(9):69-70.[13]N e u h a u s s t e i n m e t z U,X u C,F r a c e l l aF,e ta l.H e a ts h o c k r e s p o n s e a n d c y t o t o x i c i t y i nC6r a t g l i o m a c e l l s:s t r u c t u r e-a c t i v i t y r e l a t i o n s h i p o fd i f f e r e n ta l c o h o l s.[J].M o l e c u l a r P h a r m a c o l o g y,1994,45(1):36.[14]H e u s s e n,C a n d E.B.D o w d l e.E l e c t r o p h o r e t i ca n a l y s i so f p l a s m i n o g e na c t i v a t o r s i n p o l y a c r y l a m i d e g e l sc o n t a i n i n g s o d i u m d o d e c y l s u l f a t ea n dc o p o l y m e r i z e ds u b s t r a t e s[J].A n a l y t i c a lB i o c h e m i s t r y,1980(102):196-202.[15]徐存拴,吉爱玲,夏民,等.用复性电泳技术研究溶酶体蛋白水解酶的性质和活性[J].河南科学,1998,16(2):185-192.[16]李继耕.植物同工酶及其在作物遗传研究中的应用[J].作物学报,1980,6(4):245-252.[17]吴明,江于萍.植物过氧化物酶的生理作用[J].生物学杂志,1994(6):16.[18]田国忠,李怀方,裘维蕃.植物过氧化物酶研究进展[J].植物科学学报,2001,22(4):350-356.[19]梁艳荣,胡晓红,张颍力,等.植物过氧化物酶生理功能研究进展[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2003,24 (2):110-113.[20]N a k a i,王绪信.由诱变产生的一个抗白叶枯病新基因[J].农业科技情报:西南农学院,1991(4):40-42. [21]许学,刘斌美,宋美,等.氮离子束与γ射线辐照日本晴和9311水稻突变体库的筛选[J].核农学报,2008,22(4):389-393.[22]吴跃进,刘斌美,叶亚峰,等.水稻组织特异性脆秆突变体h k06的基因定位及应用研究[C].中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编(2009-2013). 2013.[23]董喜存,李文建,李岩.碳离子束诱导的甜高粱早熟突变体同工酶分析[C].全国辐射与环境生物物理学术交流会. 2011.[24]程家胜.苹果的过氧化物酶同工酶研究 新梢前期生长过程中过氧化物酶同工酶的表达[J].园艺学报,1982(2): 21-25.[25]万文举,罗宽,黄声仪,等.水稻抗瘟性和过氧化物酶同功酶的遗传分析[J].湖南农业大学学报(自然科学版),1986 (3):19-25.[26]刘涛,李成云,何霞红,等.水稻灌浆过程中旗叶和倒二叶的蛋白质差异表达分析[J].云南农业大学学报,2013,28 (2):274-277.[27]王新望,王惠萍,李俊尧,等.陆地棉功能叶不同生育时期酶活性及脂质过氧化作用的研究[J].作物学报,1995,21 (2):215-222.[28]杨文,张允寅.甘蔗品种性状与过氧化物酶同工酶的关系[J].广东海洋大学学报,1999(1):56-60.[29]敖良德,王明鑫,马静芳,等.金冠苹果幼果发育过程中蛋白质核酸含量及过氧化物酶同工酶的变化[J].中国果树, 1984(2):51-54.[30]姬生栋,李金亭,吉爱玲,等.小麦生育前期P O D同工酶的动态变化[J].广西植物,2000,20(4):361-366. [31]张小冰,郝建平,裴雁曦,等.辐射诱变甜荞高产突变体过氧化物酶活性及其同工酶的研究[J].华北农学报,1998,13 (1):71-73.[32]蔡永萍,杨其光,黄义德.水稻水作与旱作对抽穗后剑叶光合特性㊁衰老及根系活性的影响[J].中国水稻科学,2000, 14(4):219-224.㊃9㊃研究报告姬生栋等:水稻新品种玉稻518灌浆期P O D动态分析。

杂交育种与诱变育种一、选择题：每小题2分，共30分。

1．中国返回式卫星上搭载的水稻种子，返回地面后，经种植培育出的水稻穗多粒大，亩产达600kg，蛋白质含量增加8%～20%，生长周期平均缩短10天。

这种育种方式属于A．杂交育种B．单倍体育种C．诱变育种D．多倍体育种2．某农科所通过如图所示的育种过程培育成了高品质的糯小麦。

下列有关叙述正确的是A．该育种过程中运用的遗传学原理是基因突变B．b过程提高突变率，从而明显缩短了育种年限C．a过程需要使用秋水仙素，只作用于萌发的种子D．b过程需要通过自交来提高纯合率3．下列4种育种方法中，变异类型相同的是①用玉米花药离体培养得到单倍体植株②用秋水仙素处理西瓜幼苗得到多倍体植株③通过杂交育种获得抗病抗倒伏小麦品种④用X射线处理青霉菌得到高产菌株A．①②B．③④C．①③D．②④4．离子束诱变育种是将低能重离子注入生物体组织或细胞内，使相应部位产生变异。

该技术有效克服了辐射诱变育种的盲目性。

下列说法正确的是A．离子束诱发基因突变只发生在细胞分裂的间期B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不能发生突变C．通过离子束诱变育种得到具有优良性状的新物种D．离子束诱变育种可能比辐射诱变育种处理的材料少5．下列关于杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种的叙述，正确的是A．杂交育种的原理是基因重组，往往育种年限较长B．诱变育种常用的诱变因素有化学因素和生物因素C．单倍体育种过程中秋水仙素处理的是萌发的种子D．多倍体育种的原理是染色体变异，不能获得新物种6．如图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述错误的是A．a过程可用秋水仙素处理幼苗快速获得纯合子B．b过程需要进行不断自交来提高纯合子的比例C．YYyyRRrr通过花药离体培养获得的植株为二倍体D．图中的育种方法不同，获得的小麦不一定是同一物种7．为获得纯合高蔓抗病番茄植株(二倍体)，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。

交流】抛砖引玉－－谈谈微生物诱变育种由于微生物自身的自然诱变几率非常低，所以我们在工业微生物育种时，会采用一些人工的诱变剂，物理类的象紫外线，X射线，快中子，微波，超声波，电磁波，激光射线和宇宙线等，其中对微生物诱变效果较好的，应用较广的是紫外线，X射线，快中子。

近年来，诱变育种仍备受育种工作者的欢迎，而且还开发了一些新型诱变剂，用于工业微生物育种。

象微波，红外射线，激光，高能电子流，离子注入。

其中离子注入法做为一种新的生物诱变技术已经引起国内外学者的极大关注。

离子注入是20世纪80年代兴起的一种材料表面处理的高新技术，主要用于金属材料表面的改性。

1986年在中国科学院等离子体物理研究所被用于农作物育种，之后又被用于工业微生物的诱变育种，成果显著。

附上文章一篇－－－离子束应用于生物品种改良的研究进展..CAJ离子束应用于生物品种改良的研究进展..CAJ (210.15k)这一段时间我正在思考这个问题，在这方面非常愿意和战友们讨论。

请教popstar 战友，有无近10年的关于诱变育种的国外文献。

谢谢国内有关微生物诱变方法的文献非常多。

大体包括：物理诱变剂方面：紫外线，X射线、γ射线、中子、β粒子、α粒子，微波、红外射线、激光、高能电子流、离子注入等；化学诱变剂方面：碱基类似物、烷化剂、脱氨剂、移码诱变剂、羟化剂、金属盐类等。

生物诱变剂方面（其实这就是基因工程育种，在这里姑且叫作生物诱变剂）：噬菌体和基因诱变剂。

正如你所说国内关于诱变的文章很多，很可惜我现在还没有精力收集国外的文章，国内的文献已经足够我参考了，要是太分心大老板会有想法的，毕竟工厂还是讲效益的地方。

还是那句话“抛砖引玉”。

希望我这张帖子能够吸引更多的同行进来参加讨论，能分享到更多的好见解，微生物版更要越做越好。

现有的关于菌株诱变方法的文章，可以说都是报道了一个操作方法，实验结果中都会说产量提高了多少多少，而无机理的深入探讨。

这样的实验没有一点重复性，也许这种文章每天都可以编一篇，这样的文章有参考价值？！你说的很有道理，不排除有的文章一天可以编一篇，但你也不能完全否认国内文章的质量，毕竟不是每个人的文章都是编的；毕竟有的厂筛到了好的菌种，真的赚钱了。