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重离子束辐射诱变育种是一种先进的育种手段,即通过重离子束辐射处理植物材料,使植物产生可遗传的突变,相对于传统育种方式,能够在较短的育种年限中得到具有优良性状的突变体,进而选育出符合要求的新种质,应用于育种工作或培育出新品种直接投入生产应用。迄今为止,重离子束辐射诱变育种在育种研究工作中已占据了重要的地位。分子标记反映了DNA分子多态性,是个体或种群间具有某种差异特征的DNA片段。近年来,分子标记技术得到了快速的发展和应用,主要应用于物种亲缘关系鉴定、系统分类和育种等工作。然而,在国内外将分子标记技术应用于诱变群体的研究较少。因此,选用碳离子束及γ射线辐射获得的拟南芥M1代及M3代植株,应用ISSR和RAPD两种分子标记方法对其遗传物质多态性进行检测,以探讨辐射诱变对拟南芥遗传物质多态性的影响,比较不同参数辐射的诱变效率,验证重离子束辐射诱变的高效性,筛选适于辐射诱变拟南芥的分子标记技术。通过聚类分析建立DNA分子多态性与表型变化的关联,从分子水平上验证人工肉眼筛选突变的准确性。对碳离子束和γ射线半致死剂量辐射获得的M1代材料进行ISSR和RAPD多态性分析,结果表明在碳离子束辐射获得的拟南芥M1代植株中,通过ISSR和RAPD检测到的平均多态率分别为12.87%和9.01%,平均相似性系数分别为0.89和0.90;在γ射线辐射获得的拟南芥M1代植株中,通过ISSR和RAPD检测到的平均多态率分别为7.67%和1.45%,平均相似性系数分别为0.93和0.98。结果表明碳离子束和γ射线辐射均能使拟南芥当代产生遗传多态性差异。碳离子束辐射引起拟南芥当代基因组DNA的遗传多态性高于γ射线,通过ISSR标记方法检测出的遗传多态性高于RAPD。选取碳离子束辐射及γ射线辐射获得的M3代材料进行ISSR和RAPD多态性分析,结果表明在碳离子束辐射获得的拟南芥M3代植株中,通过ISSR和RAPD检测到的平均多态率分别为17.64%和22.79%,平均相似性系数分别为0.79和0.85;在γ射线辐射获得的拟南芥M3代植株中,通过ISSR和RAPD检测到的平均多态率分别为12.10%和2.82%,平均相似性系数分别为0.81和0.91。结果表明碳离子束和γ射线辐射获得的有突变表型及无明显表型的M3材料均表现出可遗传的分子多态性差异,碳离子束辐射获得的M3材料的遗传多态性高于γ射线。碳离子束辐射获得的M3材料通过ISSR检测出的遗传多态性低于RAPD,γ射线辐射获得的M3材料通过ISSR检测出的遗传多态性高于RAPD。UPGMA聚类分析显示以0.94为阈值,ISSR和RAPD两种分子标记方法均将碳离子束辐射获得的C-1011#和C-1025#(均为早熟突变表型)聚为一类,将γ射线辐射获得的γ-685#和γ-814#(均为长叶柄突变表型)聚为一类。因此,可尝试建立DNA分子多态性与表型变化的关联。综合分析结果表明碳离子束辐射获得M1代和M3代材料的遗传多态性均高于γ射线,表明相对于常规电离辐射,重离子束辐射诱变育种更具有优势,诱变效率更高;M1代材料平均遗传多态性低于M3代遗传多态性,可能原因是M1代材料大部分产生随机突变,并且部分辐射产生的损伤得到了修复;而M3代突变体均发生了稳定的遗传变异,并且不可修复;通过ISSR标记检测出的大部分遗传多态性比RAPD高,表明ISSR技术检测的灵敏度比RAPD高,更易检测到多态性位点;采用分子标记和突变表型性状两种聚类方法,部分聚类结果相吻合,可尝试建立DNA分子多态性与表型变化的关联,从分子水平上验证人工肉眼进行表型筛选的准确性,并尝试应用分子标记技术从分子水平上筛选突变体,避免人工肉眼筛选易受环境条件以及材料生长时期影响的限制。