叠氮化钠对燕麦的诱变效应及突变体SSR多态性分析

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:myselffan
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化学诱变具有突变频率高、突变类型多样等特点,可在短时间内获得新基因、新性状,大大缩短育种周期。NaN3是一种具有诱变作用的无机盐,因其诱变效率高、低毒、使用安全等优点被应用于诱变育种。目前,我国燕麦品种相对单一,同质化问题严重,现有品种已无法满足生产发展对多样化品种的需求。因此,通过各种手段创制新种质、加速品种选育迫在眉睫。目前,NaN3在燕麦诱变方面尚未见报道。鉴于此,本研究以两个燕麦品种(爱沃和709)种子为材料,通过设置不同NaN3浓度(0、5、10、15、20m M)和不同处理时间(1、2、3 h),分析不同NaN3处理后燕麦种子的萌发活力、幼苗生长以及M1代植株的变异情况,并在M2代、M3代进行了突变体筛选,利用SSR分子标记技术对突变体的DNA多态性进行了分析。获得的主要研究结果如下:(1)NaN3浓度是影响燕麦种子萌发及幼苗生长的最主要因子。燕麦种子的相对发芽率、相对发芽势及相对发芽指数随NaN3浓度的升高而显著下降,在10 m M/1 h处理下,709的相对发芽率为51.08%、相对致死率为47.92%;同一浓度下处理2 h时,爱沃的相对发芽率为51.47%、相对致死率为48.53%。当NaN3浓度超过10 m M,两品种的相对致死率均大于60%,最高浓度(20 m M)下种子完全丧失发芽能力。NaN3处理还显著抑制了燕麦幼苗生长,同一NaN3处理条件对709的出苗率、根长和苗高的抑制程度更大。(2)NaN3处理后燕麦M1代的生育期较对照提前或推迟1~3 d,株高和主穗粒数明显下降且709的降幅更大,在15 m M/3 h处理下,其株高和主穗粒数分别较对照下降了24.06%和76.69%。另外,两品种燕麦M1代旗叶长也较对照有所缩短,但旗叶宽却增加了,进而影响了旗叶面积;其中709的M1代旗叶面积总体较对照有所增加,但爱沃平均减小了7.23%。NaN3处理后燕麦M1代各指标均发生了不同程度的变化,其中有效分蘖数和主穗粒重的变化最大。爱沃和709的M1代主穗粒重最大变异系数分别达87.92%和90.80%。PCA分析表明,两品种被清晰地划分为两个彼此独立的类群,不同品种的诱变群体也分属不同的亚群,且709的M1代各指标的变化幅度总体大于爱沃。(3)M2代共发现7大变异类型,其中叶部变异最多,其次为籽粒变异,穗部变异最少。M2代群体中共发现表型突变材料466株,其中爱沃405株、709 61株,总突变率分别为17.9%和23.73%。不同NaN3处理的诱变效率不同,低浓度NaN3即可诱导燕麦产生丰富的变异类型。另外,与爱沃相比,709的M3代出现新突变体类型及数目更多。(4)10对SSR引物在爱沃、709及其突变群体中的总扩增位点数分别为55和53,总多态性位点数分别为48和53。不同引物的扩增位点数不同,其中AM89扩增位点数最多,为8个;P12、P13、AM1和AM1789的扩增位点数相对较少,P15的多态性信息含量最高,在爱沃和709两群体中的PIC值分别为0.7503和0.8038,有效等位基因数分别为4.5986和6.1697,观测杂合度分别为0.9444和0.7252。(5)基于SSR分子标记对293个突变体进行主成分分析,结果表明,不同变异类型的材料在四个象限中分布不规律,且同一突变类型的材料并没有归属于同一类群。贝叶斯模型表明,当K=4时,293个突变体具有最优群体遗传结构。聚类分析和群体遗传结构分析结果具有一致性,均将293份材料划分为4个类群。综上所述,NaN3处理对燕麦产生了明显的诱变效应,直接影响了燕麦种子的萌发及幼苗生长,诱变后代变异类型丰富且在分子水平上存在广泛的遗传差异。利用表型结合SSR分子标记筛选到的不同突变体丰富了燕麦种质资源。
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