核輻射誘發(fā)水稻基因組變異的特征及定向選擇技術(shù)研究.pdf

1、輻射技術(shù)作為一種重要的突變誘發(fā)手段，在種質(zhì)創(chuàng)新和品種選育中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，在分子水平、特別是基因組水平上對(duì)輻射誘發(fā)的遺傳變異尚缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，制約了輻射育種的發(fā)展。為明確伽瑪射線和高能離子束對(duì)水稻的誘變效應(yīng)，建立高效的誘變育種體系，本研究采用基因組重測(cè)序等基因組學(xué)和分子遺傳學(xué)技術(shù)，對(duì)其誘導(dǎo)的遺傳變異的主要特征開(kāi)展了研究，并在此基礎(chǔ)上探索了基于新一代測(cè)序技術(shù)(NGS)和高分辨熔解曲線(HRM)技術(shù)檢測(cè)缺失突變的效果。主要結(jié)果如下:

2、
　　1、在全基因組范圍、單核苷酸水平上揭示了γ射線誘發(fā)可遺傳變異的頻率與特征。γ射線誘發(fā)的變異種類(lèi)既有單堿基替代(SBS)突變，也有插入缺失突變(Indels)和結(jié)構(gòu)變異;以堿基為單位，水稻M2代植株中的平均突變頻率約為7.5-9.8×10-6（比擬南芥報(bào)道的快中子輻射突變頻率高了一個(gè)數(shù)量級(jí)）;SBS變異頻率約為Indel突變的4倍;結(jié)構(gòu)變異頻率比Indel更低;SBS和Indel突變隨機(jī)的分布在12條染色體上，無(wú)明顯的突變熱點(diǎn)

3、。
　　2、比較分析了C、Ne和Ar三種離子束對(duì)水稻的輻射生物學(xué)效應(yīng)和誘變效應(yīng)，確定了三種離子束的適宜劑量和突變類(lèi)型。相同劑量的Ar離子束對(duì)水稻M1代成活率和結(jié)實(shí)率的影響都比C和Ne更大（后兩者相似）;三種離子適宜用于水稻誘變育種肩膀劑量不同，可能與離子束的LET值不同有關(guān);同一M1單株的不同M2稻穗可攜帶不同的突變類(lèi)型;離子束也可誘發(fā)SBS和Indel突變，隨機(jī)的分布在水稻的12條染色體上。
　　3、探索了基于NGS(Se

4、q-TILLING)和HRM(HRM-TILLING)技術(shù)高通量篩選Indel突變的效果和影響因素。采用Seq-TILLING時(shí)存在一定比例的假陽(yáng)性，但可以生物信息學(xué)分析加以排除，樣本以192倍混池測(cè)序效果較好;采用以4倍混樣開(kāi)展HRM-TILLING時(shí)，對(duì)較短片段缺失可確保極低的假陽(yáng)性和假陰性率，但檢測(cè)片段較長(zhǎng)的突變時(shí)效果較差。
　　研究結(jié)果為在突變育種中設(shè)計(jì)科學(xué)合理的育種方案、更加有效地利用γ射線指明了方向，如不同的劑量產(chǎn)生的