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花卉化学诱变育种及其应用

et 创业资讯 2024-09-04 09:10:32
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摘自:互联网


摘要:通过综述化学诱变育种发展历程、诱变剂种类、诱变机理、育种特点及应用等五方面的内容,阐述了国内外花卉化学诱变育种五方面的应用概况,指出了花卉化学诱变育种存在五方面的问题,同时展望了七方面的利用优势
  关键词:花卉;化学诱变育种;诱变剂;应用
  花卉化学诱变育种是人工利用化学诱变剂诱发花卉产生遗传变异,再通过多世代对突变体进行选择和鉴定,培育成具有较高观赏价值的花卉新品种的技术,通过此技术运用可达到培育新品种的目的。
  1化学诱变育种简述
  1.1化学诱变育种的发展历程
  化学诱变育种始于20世纪初。1943年Ochlkers用脲烷处理月见草以后,化学药剂的诱变作用得到了肯定。Gustafsson等于1948年用芥子气处理大麦获得突变体,开创了化学诱变在农作物育种上应用的先河。50年代的研究较为广泛并逐渐取得成果,此后农作物化学诱变育种在世界各国得以推广。到1990年为止,利用化学诱变育种育成的新品种(系)有106个,约占诱变育成品种(系)的70%,以禾谷类居多,其中大麦15个,水稻12个,小麦9个,玉米7个[1]。
  我国化学诱变育种起步于20世纪50年代后期,经过40年发展取得了令世人瞩目的成就,诱变育成的品种数量和种植面积居世界首位。据不完全统计,至1994年底,我国已在40多种植物上育成了430多个优良突变品种,年种植面积900万hm2以上,增产粮棉、油50亿公斤,创造了巨大的社会效益和经济效益[2]。
  1.2化学诱变剂种类
  化学诱变剂早年常用芥子气,到现在新的诱变剂不断被发现和应用,约300多种,有特殊诱变效果的30余种,主要有下列几类[3]:
  1.2.1烷化剂类:如甲基磺酸乙脂(EMS)、乙基磺酸乙脂(EES)、甲基磺酸甲脂(MMS)、丙基磺酸丙脂(PPS)、甲基磺酸丙脂(PMS)等。
  1.2.2核酸碱基类似物:5-溴尿嘧啶(5-BU)、5-溴去氧尿嘧啶核苷(5-BUdR),8-氮鸟嘌呤、咖啡碱、马来酰肼等。
  1.2.3吖啶类(嵌入剂):吖啶橙、二氨基吖啶、人工合成ICR化合物。
  1.2.4无机类化合物:H2O2、LiCl、亚硝酸、MnCl2、CuSO4等。
  1.2.5简单有机类化合物:抗生素、丝裂霉素、重氮丝氨酸、中性红、甲醛、乳酸等。
  1.2.6异种DNA:嘌呤及其衍生物等。
  1.2.7生物碱:石蒜碱、秋水仙碱、喜树碱、长春花碱等。
  1.3化学诱变机理
  1.3.1碱基与突变
  DNA结构中有4种碱基,即腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶,一般腺嘌呤与胸腺嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对。如碱基系列中一个碱基被另一个碱基对所代替,叫做碱基替换,以嘌呤替代嘌呤或嘧啶替代嘧啶的替换过程称替换。如嘌呤替代嘧啶或嘧啶替代嘌呤称颠换。碱基替换过程中只改变替换碱基的那个密码子,也就是说每一次碱基替换只改变一个密码子,不会涉及到其它密码子。如在碱基系列中插入一个新的碱基或在碱基系列中丢失一个碱基,造成后面的整个DAN上的密码子都被改变称移码突变[3]。
  一般来说,单个植株发生突变的频率介于千分之一至万分之一之间。单个基因则介于十万分之一至百万分之一之间,然而人工诱变可使自然突变提高千倍以上,从而使人们定向地创造和筛选变异成为可能[2]。
  1.3.2碱基类似物的诱变机制
  碱基类似物是一些非标准的核酸碱基,它们的分子结构与天然碱基非常相似,它可在DAN复制中替代天然碱基,引起配对错误,从而由一种碱基对替换另一种碱基对。如2—氨基嘌呤(2AP),它主要置换腺嘌呤,从而引起A-T到G-C的转换。
  1.3.3化学物质诱变机制
  一些烷化基、亚硝酸盐及羟胺都能改变核酸中的核苷酸的化学结构,导致碱基的替换。
  1.3.3.1亚硝酸具有氧化脱氨的作用,它能使腺嘌呤脱去氨基成为次黄嘌呤。次黄嘌呤不能与胸腺嘧啶配对,却能与胞嘧啶配对,这样受亚硝酸处理的DNA分子中就具有次黄嘌呤,经过DNA复制,使原来的A-T对转换成G-C对。
  1.3.3.2烷化基能使DNA分子中的碱基烷基化,导致配对时出现误差,产生碱基替换。如甲基磺酸乙脂(EMS)主要与鸟嘌呤作用,嘌呤环的N-7上接上烷基,造成G-C向A-T的转换或T-A向C-G的颠换。
  1.3.3.3羟胺(HA):是一种还原剂,作用胞嘧啶上,使它的氨基变成醇基,不再与鸟嘌呤配对,因此在DNA复制时,能将G-C对转换成A-T对。

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