青狐尾草突變體的鑒定與遺傳分析.pdf

1、隨著人口的不斷增多，全球正面臨著糧食危機，唯有大幅度提高作物產(chǎn)量才能滿足人類對糧食的需求。與C3植物相比，C4植物具有更高效的光能轉(zhuǎn)換效率、水分和氮肥利用效率，所以改造現(xiàn)有的C3糧食作物以使其具有C4光合能力有可能大幅度提高作物產(chǎn)量，帶來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第二次綠色革命。但到目前為止，有關(guān)C4遺傳控制機理的研究還一直鮮有突破，其中一個重要原因就在于C4光合途徑突變體的篩選與分析工作相對比較困難。本實驗采用了一種新的C4模式植物青狐尾草（Seta

2、ria viridis），它具有株型矮小（10-15厘米左右）、生長需求簡單、生長周期相對比較短和種子的產(chǎn)量比較大等優(yōu)勢。通過誘變構(gòu)建突變體群體，在低CO2條件下篩選M2代群體，獲得了一些可能的C4光合缺陷突變體。本論文的工作是對這些可能的C4缺陷突變體進(jìn)行進(jìn)一步的表型鑒定以及遺傳雜交群體的構(gòu)建。
　　利用經(jīng)γ射線誘變處理的青狐尾草繁育并收獲的M1代種子，經(jīng)過在低CO2培養(yǎng)箱種植并篩選到的有表型的M2代突變體，本實驗將這些有表型的

3、株系（共668個M2代株系）分別種植在溫室正常條件下，以鑒定M3代表型是否穩(wěn)定，并驗證突變株系是否符合3:1的分離比。從M3代種到溫室開始一直到最終收到種子期間，定期觀察各突變株系表型，主要從葉形、葉色、株高、穗、葉脈等不同表型觀察鑒定，最終共鑒定出10株在溫室正常條件下依然有表型存在的與光合相關(guān)的突變體株系，其中有5株屬于表型穩(wěn)定、沒有分離的純合突變體株系，主要包括黃化、卷曲、矮小、多分蘗等表型。
　　為驗證鑒定出的純合突變株系

4、是否為C4途徑喪失的突變株系，后期將鑒定出的這些表型明顯的純合突變株系放在超高CO2濃度（10000 ppm）培養(yǎng)箱中進(jìn)行了培養(yǎng)，未能找到表型能夠恢復(fù)的突變株系，但單從這一點還很難斷定這些突變體跟C4光合是否有關(guān)系。
　　針對所獲得的青狐尾草突變體，利用遺傳雜交手段，結(jié)合表型分析，鑒定其遺傳規(guī)律。雜交實驗是在鑒定出的所有純合突變體與青狐尾草近緣種谷子的測序種（豫谷一號）之間進(jìn)行的。雜交父本選取青狐尾草突變體，母本為豫谷一號，由于雜

5、交工作相對比較困難，導(dǎo)致最終的雜交成功率比較低，本實驗將收到的F1代種子種下去進(jìn)行了雜交F1鑒定，最終通過表型比較只鑒定出兩株可能屬于雜交成功的F1代，這兩株雜交F1有明顯多分蘗的表型，這跟其父本青狐尾草突變體MCA0860-1(13)的多分蘗表型相似。其中一株的分蘗數(shù)在10個左右，而且每個分蘗都有抽穗，這是野生型豫谷一號所沒有的特征（野生型豫谷一號只有一個分蘗，最終只抽一個穗），最終收獲的種子產(chǎn)量也明顯比野生型谷子種子的產(chǎn)量大。后期對

6、這兩株雜交F1進(jìn)行了PCR驗證，結(jié)果顯示其跟野生型谷子和青狐尾草基因組單獨PCR的結(jié)果均有差別。F2代種子已收，等待后期進(jìn)一步的驗證。
　　谷子是一種典型的C4植物，跟青狐尾草的親緣關(guān)系很近，而且谷子的基因組早已測序完成。因為本論文的其中一部分內(nèi)容是在超高CO2條件下鑒定能夠恢復(fù)表型的有可能與C4相關(guān)的青狐尾草突變體，但結(jié)果并未找到表型可以恢復(fù)的突變株系。本論文在超高CO2條件下種植C4植物谷子偶然發(fā)現(xiàn)：其在超高CO2條件下的生長