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        芝麻染色體加倍突變體的鑒定及生物學(xué)性狀分析

        2024-10-16 00:00:00馬琴高蓬華李思達(dá)琚銘王慧麗張欣童段迎輝張海洋徐桂真苗紅梅
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年9期

        摘要:為探索染色體加倍對(duì)芝麻染色體核型和生物學(xué)特征的影響,本研究對(duì)通過(guò)EMS誘變創(chuàng)制獲得的97個(gè)染色體加倍突變體開(kāi)展流式細(xì)胞儀倍性鑒定、染色體組驗(yàn)證、核型特征分析,并選取其中1份種質(zhì)(M1-O1)與其二倍體(豫芝11號(hào))進(jìn)行生物學(xué)性狀比較分析。染色體觀察結(jié)果顯示,與二倍體相比,四倍體突變體的染色體數(shù)目由26條增加至52條;染色體組型為3B,對(duì)稱(chēng)性較二倍體降低。生物學(xué)性狀比較顯示,四倍體突變體較二倍體花期延長(zhǎng)11 d,生育期延長(zhǎng)15 d,株高增加31.20 cm,莖粗增加0.63 cm,花冠長(zhǎng)和寬分別增加0.28 cm和0.44 cm,蒴果寬和厚分別增加0.25 cm和0.39 cm,而單蒴粒數(shù)僅為10粒,較二倍體降低86.11%,結(jié)實(shí)率極差,且單株產(chǎn)量顯著降低,降幅達(dá)83.82%。四倍體突變體籽粒油脂含量降低至37.54%,較二倍體下降14.85個(gè)百分點(diǎn),而蛋白質(zhì)含量為23.53%,較二倍體增加2 63個(gè)百分點(diǎn);油酸含量提高12.43個(gè)百分點(diǎn),亞油酸含量則下降11.24個(gè)百分點(diǎn),油酸和亞油酸比值由0.88提高到1.54。本研究結(jié)果可為芝麻重要性狀遺傳研究及四倍體種質(zhì)利用提供重要信息和理論支持。

        關(guān)鍵詞:芝麻;EMS誘變;四倍體突變體;染色體核型;生物學(xué)性狀

        中圖分類(lèi)號(hào):S565.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2024)09-0034-09

        芝麻(SesarrLum, indicum L,2n=26)屬胡麻科胡麻屬,是我國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)油料作物和特色農(nóng)產(chǎn)品。芝麻籽粒富含脂肪和蛋白質(zhì),并含有大量的粗纖維、礦物質(zhì)和多種維生素及抗氧化物質(zhì)木酚素,具有抗氧化、延緩衰老、降低膽固醇等保健作用。栽培種芝麻為二倍體,抗病耐漬性相對(duì)較差。為提高芝麻品種的抗病抗逆性,前人曾通過(guò)人工誘變和染色體加倍獲得四倍體芝麻,并將之作為橋梁材料用于芝麻遠(yuǎn)緣雜交育種和優(yōu)異新種質(zhì)創(chuàng)制。因此,開(kāi)展芝麻染色體加倍突變體和多倍體育種研究具有重要意義。

        1940年,Richhariah和Persai首次利用秋水仙素水溶液處理芝麻種子,成功誘導(dǎo)出多倍體植株。國(guó)內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)創(chuàng)制獲得大量四倍體栽培種芝麻突變體,并進(jìn)行了形態(tài)學(xué)和細(xì)胞學(xué)研究。與二倍體植株相比,染色體加倍后植株?duì)I養(yǎng)體較大,開(kāi)花晚,成熟遲,分枝能力下降,結(jié)實(shí)性差,千粒重增加。為揭示芝麻四倍體染色體核型和生物學(xué)性狀特征,加快芝麻四倍體的研究與利用,本研究對(duì)通過(guò)EMS誘變創(chuàng)制獲得的97個(gè)四倍體突變體進(jìn)行染色體組及形態(tài)特征和生育進(jìn)程比較分析,明確芝麻四倍體突變體的生物學(xué)性狀特性,以期為芝麻重要性狀遺傳研究和四倍體利用提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)材料

        本試驗(yàn)以我國(guó)主要育成芝麻品種豫芝11號(hào)(2n=2x=26)為對(duì)照,以從EMS誘變?cè)ブ?1號(hào)的M1代中篩選出的97個(gè)四倍體突變體為材料。所有材料均保存在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心芝麻種質(zhì)資源庫(kù)。

        1.2試驗(yàn)方法

        1.2.1四倍體突變體流式細(xì)胞儀倍性檢測(cè) 從豫芝11號(hào)EMS誘變的M1代中,通過(guò)表型觀察選出102份疑似四倍體突變體。參考李春蘭、汪艷等的方法,各待測(cè)樣本分別取0.5 g幼嫩葉片放于2 mL離心管中,加入細(xì)胞裂解液1 mL,玻璃棒快速搗碎。用300目濾網(wǎng)過(guò)濾到2 mL離心管中,800 r/min離心5 min,棄上清后加入1 mL細(xì)胞裂解液,使沉淀充分懸浮,加入碘化丙錠染色液100 uL混勻,黑暗下染色10 min,用美國(guó)BDFACS Calibur流式細(xì)胞儀檢測(cè)并繪圖。

        1.2.2四倍體突變體染色體倍性觀察 對(duì)通過(guò)流式細(xì)胞技術(shù)確定為染色體加倍突變體的97個(gè)單株(M1-01~M1-97)分別取少許飽滿(mǎn)種子,萌發(fā)后進(jìn)行根尖染色體鑒定。染色體制備參考趙瑞紅、劉棟等的方法。切取約4-5 mm根尖組織(含分生區(qū)部位),制作染色體涂片,晾干用于染色體觀察。

        1.2.3四倍體突變體核型分析 用德國(guó)徠卡熒光顯微鏡DM2500(10×和40x)觀察染色體。挑取30個(gè)染色體中期形態(tài)清晰且分散較好的染色體組,用德國(guó)徠卡DM6000B生物顯微鏡100x油鏡下拍照。選取質(zhì)量較好的20組染色體照片,用染色體分析系統(tǒng)CW4000(德國(guó))測(cè)定供試材料的染色體短臂、長(zhǎng)臂及總長(zhǎng)等參數(shù)。參照李懋學(xué)等的方法計(jì)算臂比值、核型公式、染色體相對(duì)組成、核型不對(duì)稱(chēng)系數(shù)(長(zhǎng)臂總長(zhǎng)與全組染色體總長(zhǎng)的比值)、相對(duì)長(zhǎng)度系數(shù)(染色體長(zhǎng)度與全組染色體平均長(zhǎng)度的比值)等核型參數(shù)。

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