空间搭载水稻种子后代基因组多态性及其与空间重离子辐射关系的探讨

神舟三号飞船搭载带核径迹辐射探测器的水稻种子装置,回收后应用随机扩增多态性DNA(randomamplified polymorphic DNA,RAPD)技术,分析了201粒升空种子长出植株的基因组多态性。在检测的189个基因座位范围内,30.2%的植株中发现与地面对照不同的扩增带,单株的多态性座位数为1￣25。特异扩增带的测序及单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism,SNP)分析进一步证明了空间搭载水稻种子确实可导致当代植株基因组发生变异。同一技术分析个别种子连续世代的基因组多态性,结果显示,当代的部分多态性可遗传至后代。7粒受空间高原子序数、高能粒子轰击的种子,在当代植株均显示不同程度的基因组多态性,从胚受粒子击中的3粒种子后代中,筛选出农艺性状明显变异的突变株系,初步暗示了空间高能重离子辐射对诱导基因组的多态性,乃至遗传性表型变异的有效性。

重离子辐照对红酵母的诱变作用

应用重离子加速器的 50MeV/u12C6+重离子对胡萝卜素生产菌-红酵母(Rhodotorula RYStrain )进行辐照处理,经酵母发酵实验,发现 50MeV/u12C6+重离子对胡萝卜素生产菌-红酵母具有诱变作用。初步筛选到了胡萝卜素产量有变化的辐照变异菌株,并对这些辐照变异菌株进行了 RFLP(限制性片段长度多态性)和 RAPD(随机扩增 DNA 多态性)分析,这些工作为工业上利用重离子对胡萝卜素生产菌进行诱变育种展现了新的前景。

Flower color chimera and abnormal leaf mutants induced by C-12(6+) heavy ions in Salvia splendens Ker-Gawl.

The effect of C-12(6+) heavy ions bombardment on mutagenesis in Salvia splendens Ker-Gawl. was studied. Dose-response studies indicated that there was a peak of malformation frequency of S. splendens at 200 Gy. Abnormal leaf mutants of the bileaf, trileaf and tetraleaf conglutination were selected. Meanwhile, a bicolor flower chimera with dark red and fresh red flower was isolated in M1 generation of S. splendens. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis demonstrated that DNA variations existed among the wild-type, fresh and dark red flower shoots of the chimera. The dark red flower shoots of the chimera were conserved and cultivated at a large-scale through micropropagation. MS supplemented with 2.0 mg/L BA and 0.3 mg/L NAA was the optimal medium in which the maximum proliferation ratio (5.2-fold) and rooting rate (88%) were achieved after 6 weeks. Our findings provide an important method to improve the ornamental quality of S. splendens.

Study on DNA Damage Induced by Neon Beam Irradiation in Saccharomyces Cerevisiae

Yeast strain Saccharornyces cerevisiae was irradiated with different doses of 85 MeV/u Ne-20(10+) to investigate DNA damage induced by heavy ion beam in eukaryotic microorganism. The survival rate, DNA double strand breaks (DSBs) and DNA polymorphic were tested after irradiation. The results showed that there were substantial differences in DNA between the control and irradiated samples. At the dose of 40 Cy, the yeast cell survival rate approached 50%, DNA double-strand breaks were barely detectable, and significant DNA polymorphism was observed. The alcohol dehydrogenase II gene was amplified and sequenced. It was observed that base changes in the mutant were mainly transversions of T-->G and T-->C. It can be concluded that heavy ion beam irradiation can lead to change in single gene and may be an effective way to induce mutation.

~(12)C~(6+)高能重离子辐照大葱损伤及其分子生物学效应；Cytological Damage and Molecular Biology Effect of ~(12)C~(6+) Heavy Ions on Allium fistulosum L.

利用30,90,180Gy3种剂量的12C6+重离子束辐照大葱种子,研究其在细胞水平和农艺性状的诱变效应并进行RAPD分析。通过与M1代的研究结果比较后表明:经过不同剂量12C6+重离子照射后能有效地诱导大葱细胞形成微核和染色体畸变,这种诱变效应,在M2代仍然有所表现。M1代大葱结果期的株高、白长、花序直径和种子产量随辐照剂量增加产生明显差别,其中30Gy辐照组增幅最大。大葱总水溶性蛋白质和维生素C的含量在30Gy组中积累最多,在90Gy组有明显下降。与M1代一致,M2代中大葱染色体微核率及RAPD分析所得的DNA多态性比率仍然与辐照剂量呈正相关,但比率整体下降;说明高能量重离子辐照造成的DNA变异在M2代被修复和淘汰。

重离子辐照甜高粱新品种选育及其诱变机理研究

利用重离子辐照技术对甜高粱种子进行不同剂量的诱变处理，并分析辐照后代的农艺性状、生理生化特性及基因组DNA的多态性差异，旨在选育出含糖量高、生物量高及抗逆性强的新品种，为发展生物质燃料乙醇产业提供优质的原料，并阐明重离子对甜高粱的诱变机理。主要结果如下： 1.甜高粱在田间的存活曲线表现为“类马鞍型”，随着辐照剂量的增加，其存活率先降后升再下降。 2.筛选出株高、单秆重、糖锤度、早熟型、茎粗等突变类型的材料，尤其是80Gy辐照剂量下从BJ0602中得到的早熟突变材料KFJT-1，生育期缩短了20天左右。 3.和未辐照株KFJT-CK相比，辐照突变株KFJT-1的萌芽指标表现为极显著差异（p＜0.01），其发芽势、发芽指数、活力指数和子叶长度、胚根鲜重及子叶鲜重分别下降了24％、12.69％、0.8108％和15.32％、76.27％、27.08％。 4. 利用RAPD技术对不同剂量的辐照处理检测出的多态性差异表明，不同剂量的碳离子束辐照后，不同辐照剂量对应的5种处理材料的DNA突变率分别0％、11.4％、12.2％、18.7％和17.7％。 重离子辐照可引起甜高粱各个方向的突变，有些突变材料生物量和含糖量均高，而有些突变材料表现出生长点消失、叶片扭曲、黄化等表型性状

重离子辐照普通小麦间接效应的研究

应用不同能量、不同剂量的碳离子和氧离子加照普通小麦，研究其M1代和M2代的生物学（形态）性状、染色体畸变率及微核率、生理生化和DNA分子等方面的变化。并对这些变化的生物学机理进行了探讨，结果如下：1.75MeV/u~(16)O~(8+)离子经过适当降能后注入小麦种子的不同部位和贯穿整个种子，对其M1代幼苗的可溶性蛋白质组分以及电脉中不同区段蛋白质组分相对含量加以分析，结果表明：1）同对照相比，随着辐照剂量的增加，所有辐照材料（包括贯穿和注入）第二区段（分子量较高区段）蛋白质组分的相对含量下降；而第五区段（分子量最小区段）蛋白质组分的相对含量升高。2）种子的贯穿处理，同时也引起第一区段（分子量最高区段）和第三区段蛋白质组分相对含量的下降以及第四区段的升高；其中第三、四区段的变化明显区别于注入效应。3）注入胚和胚乳的区别在于后者第一区段蛋白质组分相对含量的较大下降和第五区段的较大提高。4）小剂量辐照的材料，可溶性蛋白质组分的变化异常，可能与低剂量辐射兴奋效应有关。2.碳离子注入胚乳引起胚的后代发生变异，是典型的重离子诱变产生间接效应的结果。主要表现为：1）M1代的生物学性状、幼苗的抗氧化酶活性、MDA含量、蛋白质含量和染色体畸变率及微核率等发生了较大的变化。2）对其矮杆变异株和紫色茎杆突变体（M2）和RAPD和AFLP分子鉴定等研究，结果显示了矮杆变异体和紫色茎杆突变体的DNA序列发生了改变，而非仅仅产生生理损伤；同一种变异体或突变体，在M2代单株间也存在着明显的差异，表明它们可能还处于分离状态。于是，将M2代以上高代再种，以观察遗传能否稳定。3.重离子辐照普通小麦种子的M1代正常（它们可以完成生长发育的过程）植株同对照材料做正、反交，获得染色体组等来源不同的材料。接着对对照、M2代和正、反交材料DNA进行RAPD和AFLP多态性研究，并将实验结果作统计分析，结果表明：在细胞结构层次上，染色体组作为靶物质，产生的直接效应主要引起随机突变；而非染色体组的细胞组成的间接效应主要引起非随机突变。

DNA分析技术及其在植物研究中的应用

从DNA/DNA杂交、RFLP分析、DNA的限制酶图谱和核苷酸序列分析、PCR技术、DNA指纹技术、RAPD分析等六个方面详细描述DNA分析技术在植物学研究中的应用 ,并讨论了DNA分析技术与植物系统学的关系。

DNA分子标记技术在环境污染物检测中的应用

DNA分子标记是DNA分子碱基序列变异的直接反映,利用分子标记物对污染物造成的生物体DNA损伤的检测和定量分析研究是可行的方法。文章主要综述了DNA加合物技术、随机扩增DNA多态性技术(RAPD)、扩增片段长度多态性技术(AFLP)、单细胞凝胶电泳技术(SCGE)及反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)的原理及其在环境污染物检测中的应用。该方法具有快速、简便、特异性强的特点,在环境污染物早期诊断和评价方面具有重要意义,已广泛应用于遗传毒理学研究。

DNA指纹技术在污染土壤生态毒理诊断中的应用

生物标记物能在细胞或分子水平上指示暴露-效应关系,是进行污染土壤生态毒理诊断的主要技术手段之一。随着分子生物学技术的飞速发展,出现了一系列以聚合酶链式反应为基础的、在分子水平上检测污染物质导致的生物体DNA损伤的DNA指纹技术。DNA指纹技术的主要类型有:随机扩增多态性DNA(RAPD)、聚合酶链式反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)、扩增片段长度多态性(AFLP)、任意引物聚合酶链式反应(AP-PCR)、差异显示反转录聚合酶链式反应(DDRT)、短DNA重复序列(SSR)及限制片段长度多态性(RFLP)等。这些技术与检测基因突变、染色体畸变和损伤为主的一系列经典研究方法如彗星分析、微核实验等相比具有简便、快速、灵敏等优点。本文着重介绍了随机扩增多态性DNA、聚合酶链式反应-单链构象多态性、扩增片段长度多态性3种重要的DNA指纹技术在污染土壤诊断中的应用。

DNA指纹图谱技术在土壤微生物多样性研究中的应用

土壤中的微生物多样性是十分丰富的,传统培养方法对土壤微生物多样性的研究有很大局限性。近年来,各种基于16S rDNA基因的指纹图谱分析技术取得了长足的进步,并广泛应用于土壤微生物多样性的研究。这些技术主要有变性梯度凝胶电泳(DGGE)/温度梯度凝胶电泳(TGGE)、单链构象多态性(SSCP)、随机引物扩增多态性DNA(RAPD)、限制性片段长度多态性(RFLP)和扩增核糖体DNA限制性分析(ARDRA)等。对这些技术近年来在土壤微生物多样性研究领域的应用予以简短综述,并初步探讨未来几年土壤微生物分子生态学发展的方向。

非营养缺陷型原生质体融合选育角蛋白酶生产菌

以两性霉素B抗性作为标记 ,通过单株灭活 ,进行栖土曲霉种内非营养缺陷型原生质体融合 .在 40 %的PEG(Mr=6 0 0 0 )促融下 ,融合频率为 1.6 2× 10 -5.连续传接 10代后 ,获得稳定的融合子 .对孢子体积、核DNA含量、生长速度进行了测定 ,并利用RAPD技术分析比较了亲本及融合子的基因组DNA指纹多态性 ,证明融合子为杂合二倍体 ,产角蛋白酶活力较亲本显著提高 .图 3表 4参 17

镉胁迫对蚕豆幼苗基因组DNA多态性的影响

采用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术检测镉(Cd)胁迫对蚕豆幼苗根尖DNA多态性的影响。结果表明,不同浓度(2·5、5和15mg·L-1)镉处理7d后,蚕豆幼苗根伸长及根系中可溶性蛋白质含量均受到了抑制。选用12条寡核苷酸引物(10bp)对蚕豆幼苗根尖细胞中基因组DNA进行RAPD扩增,其中有6个引物产生特异性PCR产物。对照组蚕豆幼苗根尖基因组DNA的RAPD图谱中可分辨出86条RAPD谱带,其分子量为200~2520bp。处理组与对照组RAPD图谱之间存在明显差异,且与镉浓度之间存在剂量-效应关系。这些结果表明,镉影响蚕豆幼苗根尖细胞中基因组模板的稳定性,故利用RAPD技术获得的DNA多态性变化可作为检测镉遗传毒性效应的生物标记物。

桤木属宿主与弗兰克氏菌的共生关系研究

用RAPD-PCR方法对分布在云南省高黎贡山的尼泊尔桤木,分布在吉林长白山的色赤杨、西伯利亚赤杨和东北赤杨进行遗传多样性分析。结果发现分布在长白山的3种赤杨聚类关系较它们与尼泊尔桤木的关系更近,其中色赤杨和西伯利亚赤杨有更近的聚类关系,与它们对应共生的Frankia菌居群亲缘关系表现相似的特征;高黎贡山的尼泊尔桤木遗传多样性水平最高,其次是色赤杨和西伯利亚赤杨,东北赤杨最低。桤木属植物与对应共生的Frankia菌的遗传多样性水平也一致。这些结果暗示着桤木属宿主植物和其Frankia菌共生物之间存在共进化关系。东北3种宿主植物与Frankia菌之间存在于种下基因型类群的共生搭配,表明共生关系的建立过程中可能存在基因型上的选择。Alnus-Frankia共生固氮体系的建立可能是单起源的。

苔藓植物DNA提取方法研究

提取高质量的 DNA是对苔藓植物遗传多样性进行研究的基础。该文以苔藓植物为试材 ,用 5种方法 ,即快速提取法、改良 CTAB法、CTAB法、SDS法及高盐法 (第一种为自行设计 ,第二种是对原有方法的改进 )对苔藓植物 DNA提取方法进行了比较研究。结果表明 ,快速提取法和改良 CTAB法是 2种适合于苔藓植物 DNA提取的方法。这 2种方法提取的 DNA浓度和纯度均比较高 ,凝胶电泳显示无明显降解现象 ,适宜作为 PCR扩增的模板 ,并成功地进行了 RAPD扩增。