专利名称：一种生物诱变的方法
技术领域：
本发明涉及生物诱变的方法，具体说是一种利用7Li离子诱发生物体突变的方法。
背景技术：
良种选育是现代农业技术体系的核心。常规育种技术对20世纪农业发展做出了巨大贡献。但随着时间的推移，品种的遗传基础愈趋狭窄，优良育种材料愈益难求。同时，常规育种只能作性状的表型选择和利用有限的种内杂交优势，已远远不能满足优质、高产、高效农业发展的需要。目前，诱发突变技术已经成为作物改良的有效手段和现代育种技术的重要组成部分。
诱发突变技术中主要使用的诱变因素是γ射线、χ射线、中子、化学诱变剂等。在最近10多年中，激光、离子束、电子束、叠氮化钠、空间技术等新型诱变源也已被用于诱变育种。特别是低能离子辐射，已在许多重要农作物上进行了试验研究。有关资料表明，离子辐射能够诱发遗传变异，并在大豆、玉米、小麦、水稻、小麦和棉花等作物上观察到了多种类型的诱变效应，诱变频率达6.8％。
自20世纪六十年代中后期开始，有日本、法国、原西德和前苏联等拥有大型重离子加速器的国家，相继把高能离子注入技术应用于生物学研究，也曾经有人利用宇宙射线的高能重离子进行生物学研究，所用离子能量多为几百MeV或GeV级。但普遍认为，如此高能的离子辐照作物种子，往往穿透种子胚部，不会在种子胚内有较大的质量沉积并形成Bragg峰，难以产生显著而广泛的诱变效果。与此同时，在低能离子辐射生物学效应方面也开展了大量工作，取得了一定成效。
鉴于离子辐射生物效应的研究已成为热点，为了进行有益突变体的快速、高效筛选，增加诱变频率，仍然需要不断开拓、尝试新的诱变育种技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种离子辐射诱变的方法，以进行有益突变体的快速、高效筛选。
为实现这一目的，本发明采用以下技术方案一种离子辐射诱变的方法，是将7Li离子注入生物体内，使之与遗传物质中的1H发生内靶核反应生成1H(7Li，7Be)n，造成对DNA分子的损伤，诱发变异发生。
为了使7Li离子进入植物体的效果更好，所述7Li离子为加速器7Li离子。
为了使诱变的机率更大，所述7Li离子注入生物胚内。
所述诱变的能量优选为30MeV-42MeV。所述诱变的积分剂量优选为1.416×1011粒子/cm2-1.416×1012粒子/cm2。
氢(H)是生物体中，也是遗传物质中的重要元素，约占60％以上。本发明巧妙地将加速器7Li离子注入生物体并与遗传物质上的1H发生内靶核反应1H(7Li，7Be)n，造成对DNA分子难以正确修复的损伤，从而诱发变异。这种诱变机制完全不同于以往的离子辐射和电离辐射，可以减少诱变的随机性，提高诱变效率，重复性好，可以创造出其它诱变技术难以获得的突变体。
图1为显示细胞质壁分离的电镜照片图2为显示叶绿体膜突起的电镜照片图3为显示叶绿体基粒排列散乱的电镜照片图4为显示叶绿体膜消失的电镜照片图5为显示叶绿体膜消失，内含物溢出的电镜照片图6为显示线粒体脊破裂的电镜照片图7为显示细胞膜破裂的电镜照片图8为显示细胞核形状异常；叶绿体进入细胞间隙，膜消失的电镜照片图9为显示线粒体进入细胞间隙的电镜照片图10为大穗型变异株的RAPD扩增结果图11为穗细长稀疏变异株RAPD扩增结果图12为穗短芒稀疏变异株RAPD扩增结果具体实施方式
实施例1利用7Li3+离子束诱发小麦突变实验材料春小麦F44，冬小麦8724，1778和ND3338/YW243杂交种。
选用铝板为靶托材料，首先将靶托制作成直径40mm，厚3mm的铝片，中心开直径20mm，深度1.5mm的凹形槽，将小麦种子胚部朝外粘到靶片上，进行离子注入处理。
辐照处理用的7Li3+离子束由串列加速器产生的初级束流经管道水平方向直接引出。所用能量和束流强度连续可调，试验能量分别为22MeV，32MeV，42.3MeV；剂量是根据束流强度和辐照时间所得到的积分剂量，试验用积分剂量分别为7.08×109，1.416×1010，1.416×1011，1.416×1012，1.416×1013粒子/cm2。利用激光准直器使束流对准种胚，并使其均匀分布在靶材料的范围。将一定能量的加速器7Li3+离子束注入小麦种子胚部，使之与遗传物质中的氢原子发生1H(7Li，7Be)n内靶核反应，从而诱发遗传变异，生成的核反应产物7Be是一个γ发射体核素，可以通过多道γ能谱分析准确判定，以保证试验结果的准确性。
诱变效果如下1.当能量为32MeV，积分剂量在7.086×109粒子/cm2-1.416×1012粒子/cm2的情况下，发生内靶核反应的氢原子数目与M1代小麦的生物损伤有显著的相关性，回归方程为y＝2×107x2-109x+1010(r2＝0.9975)，其中生物损伤的主要特征是降低发芽势、发芽率，苗高和幼根长度、幼苗形态，幼苗形态畸形、主脉失绿和幼苗叶片细胞亚显微结构变化等，结果如表1、表2所示。
表17Li3+离子束注入对M1代幼苗生长的影响幼根长度幼苗高度处理剂量 发芽势(％) 发芽率(％)t长度(cm) 生物损伤(％) 高度(cm) 生物损伤(％)0 96.6796.67 16.47 0 9.90 01.416×101090.3892.31 15.80 4.06 7.73 21.921.416×101169.2375.00 15.52 5.76 7.46 24.64离子束1.416×101248.0853.85 14.75 10.44 7.13 28.031.416×101338.4648.08 13.03 20.87 6.66 32.73表2幼苗形态畸变统计子叶主脉失绿 畸形苗处理剂量(ions/cm2) 出苗第总畸变率(％)七天苗数苗数畸变率％) 苗数畸变率(％)0 58 0 0 0 0 01.416×101048 2 4.2 12 25.0 29.21.416×101139 2 5.1 13 33.3 38.51.416×101228 6 21.415 53.6 75.01.416×101325 3 12.0 8 32.0 44.02.7Li3+离子束注入能够诱发小麦幼苗形态畸变，根尖细胞分裂过程中染色体畸变，幼苗叶片细胞的亚显微结构异常。结果如表3-4和图1-9所示。
表3细胞分裂间期核畸变细胞率单微核 多微核微核总剂量观察的细胞数畸变率(％)(ions/cm2)数目 畸变率(％) 数目 畸变率(％)0 2000 2 0.100 0.00 0.10
1.416×10101880 19810.53 140.74 11.281.416×10111828 30016.41 241.31 17.721.416×10121824 32017.54 140.77 18.311.416×10131672 27816.63 221.32 17.94表4有丝分裂期染色体畸变细胞率染色体断片落后染色体 染色体桥落后染色体+桥环状染色体剂量 观察的细胞数总畸变率(％)畸变率畸变率 畸变率 畸变率 畸变率(ions/cm2)数目 数目 数目数目 数目(％) (％) (％)(％) (％)0 1000 0 0 1 0.10 00 0 0 00.11.416×10101229 453.6671 5.7815 1.22 8 0.658 0.65 11.961.416×10111206 584.8192 7.6325 2.07 13 1.0810 0.83 16.421.416×10121204 615.071038.5528 2.33 14 1.0010 0.83 17.771.416×10131149 574.9692 8.0125 2.18 13 1.1310 0.87 17.153.M2代小麦产生了株型、穗型和育性等多种突变。在试验所采用的能量和剂量组合中，能够诱发最高的总突变频率(13.4％)和有益性状突变频率(4.12％)，并且诱发的小麦M2代突变谱最广，结果如表5所示。
表5春小麦F44 M2代突变类型及突变频率高杆 矮杆 大穗小穗 穗型不育株 芒性有益总突 性状能量 剂量 调查变频 突变(MeV) (ions/cm2) 株数频率频率 频率频率频率 频率 频率 率(％) 频率株数 株数 株数株数 株数 株数 株数(％)(％)(％) (％)(％)(％) (％) (％)0 0 169 0 0.00 00.0000.00 10.590.000.0000.0000 0.59 0.00227.08×109188 0 0.00 21.0621.06 21.062.131.0600.0000 4.26 2.13221.416×1010102 1 0 98 10 9810 98 32.941.960.0000.0000 5.88 1.96221.416×1011910 0.00 22.2011.10 33.303.301.1000.0000 7.69 3.30221.416×1012710 0.00 22.8200.00 34.232.820.0011.4100 8.45 2.82327.08×109162 2 1.23 21.2331.85 10.623.091.2300.0000 6.17 3.09321.416×1010161 0 0.00 31.8631.86 53.113.730.6210.6200 8.07 3.73321.416 ×1011103 0 0.00 21.9421.94 65.833.880.9700.0000 10.68 3.88321.416×1012971 1.D3 33.0911.03 33.094.122.0611.0322.06 13.40 4.12427.08×109109 0 0 00 21.8310.92 21.832.750.9200.0000 5.50 2.75421.416×1010700 0.00 11.4311.43 34.292.861.4300.0000 8 57 2.86421.416×1011103 0 0.00 21.9421.94 65.833.881.0010.9710.97 11.65 3.88421.416×1012111 0 0.00 21.8021.80 54.503.601.8010.9000 10.81 3.60
4.对三种小麦突变株M3代幼苗基因组DNA的RAPD分析结果如图10-12所示，图10中，A对照，B大穗型变异株，MMarker；图11中，A对照，B穗细长稀疏异株，MMarker；图12中，A对照，B穗短芒稀疏变异株，MMarker。表明幼苗DNA均发生变异，证明7Li3+离子束注入能够诱发小麦产生遗传变异。
权利要求
1.一种离子辐射诱变的方法，是将7Li离子注入生物体内，使之与遗传物质中的1H发生内靶核反应生成1H(7Li，7Be)n，造成对DNA分子的损伤，诱发变异发生。
2.根据权利要求1所述的一种离子辐射诱变的方法，其特征在于所述7Li离子为加速器7Li离子。
3.根据权利要求1所述的一种离子辐射诱变的方法，其特征在于所述7Li离子注入种子胚内。
4.根据权利要求1所述的一种离子辐射诱变的方法，其特征在于所述诱变的能量为30MeV-42MeV。
5.根据权利要求1所述的一种离子辐射诱变的方法，其特征在于所述诱变的积分剂量为1.416×1011粒子/cm2-1.416×1012粒子/cm2。
全文摘要
本发明公开了一种生物诱变的方法，目的是提供一种离子辐射诱变的方法，以进行有益突变体的快速、高效筛选。本发明的技术方案是将
文档编号A01H1/06GK1509600SQ02158100
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者杨俊诚, 潘伟, 郑企成, 刘录祥, 于伟翔, 赵文荣 申请人:中国农业科学院原子能利用研究所