玉米輻照誘變及遺傳轉化研究.pdf

1、玉米是世界上分布最廣泛的糧食作物之一，種植面積僅次于小麥和水稻而居第三位。中國年產(chǎn)玉米占世界第二位，是我國第二大糧食作物，面積和總產(chǎn)分別占三大糧食作物(玉米，水稻，小麥)的35％和36％。玉米的應用越來越廣泛，玉米的需求也越來越大。特別是做為工業(yè)原料和飼料的需求缺口很大。因此獲得高產(chǎn)的優(yōu)良品種也就顯得非常重要。
　　 近幾年來，不少學者對我國玉米種質基礎的現(xiàn)狀進行了較為詳盡的研究，提出了我國玉米育種和生產(chǎn)用種種質主要集中在Rei

2、d、Lancaster、唐四平頭、旅大紅骨和P群等少數(shù)雜優(yōu)類群中，存在種質基礎狹窄，遺傳多樣性匱乏，易誘發(fā)突發(fā)性病蟲害的危險等現(xiàn)實問題。如80年代中期以來的玉米青枯病，90年代以來的玉米病毒病(如粗縮病、花葉病毒和條紋病毒病等)，1998年黃淮海夏玉米區(qū)的玉米銹病等，都給我國玉米生產(chǎn)造成較大的經(jīng)濟損失，引起全國玉米育種同行的極大關注。
　　 輻射能產(chǎn)生新的優(yōu)良基因型和拓寬變異范圍，這對創(chuàng)造新的玉米種質和改善目前種質遺傳基礎狹窄的

3、狀況都是極其重要的。輻射不僅能提高群體各性狀的變異性，而且具有提高有益變異頻率、加速后代穩(wěn)定和易于獲得高配合力株系等特點，從而表明輻射誘變是玉米種質選育的有效途徑。它突破了玉米種質基礎狹窄的限制，并且可以獲得大量的誘變突變體，一方面可以直接育種，另一方面也可以作為雜交育種的親本。而且將突變體材料作為父本通過與野生型連續(xù)回交可獲得單一性狀突變體，為從分子水平進行研究奠定了基礎。
　　 轉基因育種是直接將外源基因直接導入植物中進行表

4、達，從而獲得某些優(yōu)良性狀的育種技術。這種育種方式也突破了傳統(tǒng)育種的樊籬，而且能夠獲得植物本身不具有的優(yōu)良性狀，是植物育種的一種重要途徑。轉基因植物研究越來越成為更多國家農業(yè)生物技術的重點方向。玉米是是植物轉基因研究十分活躍的領域?？瓜x和抗除草劑轉基因玉米已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，并取得了十分明顯的經(jīng)濟效益。
　　 本實驗即通過這兩大方向進行研究。
　　 一方面為玉米輻照誘變。優(yōu)良玉米自交系昌7-2自育成以來已被多家育種單位引進和利

5、用，組配出許多優(yōu)良玉米新組合，在生產(chǎn)上大面積推廣應用，為我國玉米生產(chǎn)做出了巨大貢獻。當然昌7-2也有缺點，這些缺點是，根系發(fā)育差，不抗根倒伏，穗位過高，成熟偏晚，葉片較寬大，穗上部分過于繁茂。
　　 本實驗通過60Co-γ輻照優(yōu)良玉米自交系昌7-2獲得了大量的突變體材料，為種質創(chuàng)新打下了基礎，同時通過突變體材料與昌7-2的連續(xù)回交獲得單一性狀突變體，進而為從分子水平上的基因定位奠定了基礎，也為進一步闡明某些性狀是由哪些基因控制奠

6、定了基礎，更為獲得直接應用于生產(chǎn)的優(yōu)良品種打下了基礎。
　　 另一方面為玉米轉基因。CYP735A與DWARF4這兩種基因分別是控制細胞分裂素與BR激素合成的關鍵酶之一。在所有細胞中適當過量表達這兩種基因，有可能提高細胞分裂能力而不改變分化能力，延緩花期和苗期的衰老，導致作物產(chǎn)量提高。如果在根系中適量表達CYP735A和DWARF4兩種基因，就有可能引起植物花期后根系衰老的延遲，從而延遲功能葉的衰老，進而促進植物產(chǎn)量的提高(植物

7、授粉后灌漿期衰老的產(chǎn)生是由于授粉后一定時間內產(chǎn)生了一個發(fā)育生物學信號，該信號傳導到根，引起根系衰老，根系的衰老引起地上部功能葉的衰老)。利用農桿菌介導法將CYP735A與DWARF4這兩種基因轉到玉米中，并利用構建的適量表達的載體，讓基因在玉米中適量表達，可以增大玉米植株的生物量和玉米的產(chǎn)量而不引起玉米形態(tài)的巨變。
　　 本實驗利用農桿菌介導法進行了玉米轉化方面的研究，同時對農桿菌介導的轉化體系進行優(yōu)化，為下一步獲得轉基因植株創(chuàng)