专利名称：一种植物辐射诱变的方法
技术领域：
本发明涉及一种植物辐射诱变的方法。
背景技术：
诱变是对植物基因调控的研究以及对新品种的培育的一种基本方法。目前常采 用的方法可以采用物理因子，化学因子等来实现。物理因子主要是用高能射线直接 穿透植物种子并直接辐照损伤茎端分生组织细胞内遗传物质。但这种方法的缺点是 致死率太高，突变频率太低，突变体稳定性不好。化学因子主要是通过试剂浸泡， 使化学分子与细胞内分子作用，缺点是对植物的生理损伤较大。
发明内容
为了解决传统辐射处理后的种子死亡率高，突变率低的问题，本发明提供 一种植物辐射诱变的新方法。
本发明所提供的植物辐射诱变的方法，是用射线辐照损伤植物种子的茎端 分生组织周围细胞后，播种筛选得到突变体。
所述方法中，所述茎端分生组织周围细胞是指种子中种皮与茎端分生组织 之间的组织细胞，包括子叶细胞，胚根细胞等细胞。
所述方法中，所述射线辐照损伤植物种子的茎端分生组织周围细胞的方法 是设置射线种类和能量，使其射程能够穿透种皮，辐照所述茎端分生组织周围 细胞而无法直接作用到茎端分生组织区域；或者对茎端分生组织区域进行遮挡， 使射线辐照所述茎端分生组织周围细胞而无法直接作用到茎端分生组织区域。
所述方法中，所述射线是载能离子。
所述方法中，所述射线的能量为1KeV — 5GeV;辐照时间可为1秒一 1. 5小时。
上述方法可对很多植物进行诱导突变，包括拟南芥、烟草以及结构类似的 被子植物，如水稻，小麦等。
本发明的原理为根据植物种子茎端分生组织距离表皮的深度，利用不同种类 和不同能量的射线，使其射程能够穿透种皮而无法直接作用到茎端分生组织区域， 不直接辐照茎端分生组织细胞内的遗传物质，而是通过对植物种子茎端分生组织的 周围细胞造成损伤后，茎端分生组织周围细胞(如子叶细胞，胚根细胞等)产生信 号分子，通过信号分子的传导给茎端分生组织细胞，间接作用于茎端分生组织细胞，
对决定植株生长发育的核心细胞的DNA造成损伤，如DNA分子断链等，通过修复与 调控过程，引起植株的可遗传变异。同时不同能量和不同种类的射线可以产生出不 同信号分子，可引起不同的遗传变异。
本发明的方法是一种物理诱变和化学诱变相结合的一种应用前景很好的新的 诱变育种方法，在引起诱变的同时减少对种子其他部分细胞的损伤，同时具有物理 诱变生理损伤小与化学诱变定向性好的特性。
本发明的的方法具体具有下述优点
1、 射线的浅层穿透对种子胚的损伤较小，因而种子死亡率很低，相当于提高 了诱变基数。
2、 不同种类不同能量的射线作用能产生不同的信号小分子，传导到茎端分生 组织区域，引起相应的DNA分子断链，产生突变种类多，并具有定向诱变的特征。
3、 处理时间短，突变率高。
4、 不涉及有毒化学物质，无毒无害，安全环保。
5、 不需要高能加速器，极大地降低成本。
图l为本发明的原理在拟南芥种子剖面上的示意图 图2为经辐照后的发生矮化突变拟南芥植株照片 图3为经辐照后的发生多生长点突变的拟南芥植株照片 图4为经辐照后的发生多心皮突变的拟南芥植株照片
具体实施例方式
下述实施例中的方法，如无特别说明，均为常规方法。
本发明是根据植物种子茎端分生组织距离表皮的深度，利用不同种类和不同能 量的射线，使其射程能够穿透种皮而无法直接作用到茎端分生组织区域，不直接辐 照茎端分生组织细胞内的遗传物质，而是通过对植物种子茎端分生组织的周围细胞 造成损伤后，茎端分生组织周围细胞(如子叶细胞，胚根细胞等)产生信号分子， 通过信号分子的传导给茎端分生组织细胞，间接作用于茎端分生组织细胞，对决定 植株生长发育的核心细胞的DNA造成损伤，通过修复与调控过程，引起植株的可
遗传变异。同时不同能量和不同种类的射线可以产生出不同信号分子，可引起不同
的遗传变异(图l，图l中r为胚根，c为子叶，SAM为茎端分生组织)。 以下述实施例为例，说明本发明方法的效果。
实施例l、 H+离子束辐射拟南芥种子产生突变体 选取颗粒饱满，无破损，无污染的拟南芥种子10000粒
将选择好的种子自然吸附在湿润的滤纸上，放到加速器的外靶盘上。加速器的 束流通过6.5 Mm厚的钛膜从真空腔中引出。
选择真空中2.0MeV能量的H+离子束进行辐照，离子穿过2mm的空气到达种 子表皮时能量降为1.1MeV，穿透深度为3(Him，而茎端分生组织距离表皮为80(im。 入射离子注量范围为lxl01Dions/cm2到lxl013ions/cm2。
将辐照后的种子种到土中，观察生长情况，以未经辐照的拟南芥种子为对照。 结果表明经辐照后的种子播种后14天，有8832粒种子萌发，即死亡率为11.7%; 在后期观察中发现，萌发的植株中有9棵可遗传突变，突变性状可以稳定遗传下来 (经过3代传代后鉴定结果)，突变率达到0.095%，突变种类包含矮化突变，多生长 点突变，多花器官突变。经辐照后的发生矮化突变植株的传代培养3代的种子种植 45天后，矮化植株株高分别为3cm、 2.5cm、 2.2cm、 2.5cm (图2中右边四株)， 未经辐照的种子对照株高为8.5cm， 8cm (图2中左边两株)如图2所示。经辐照后 的发生多生长点突变的植株传代培养3代后的的种子种植30天后的照片如图3所 示。经辐照后发生多心皮突变的植株传代培养3代后的花和果荚照片如图4所示。 图2中左边两株植株为未经辐照的种子对照，右边四株植株为矮化突变植株。图3 中左边植株为多生长点突变体，右边植株为对照植株；图4中多心皮多花器官突变 体的花和果荚，右边为对照植(WT)的花和果荚。
实施例2、 He"离子束定点辐照烟草种子产生突变体
选取完整的，颗粒饱满的烟草种子约IOOO粒。在湿润滤纸上，4T:环境下放置 三天。使种子饱和吸水。
采用精细加工的方法在硅片上刻蚀出宽度约为烟草种子三分之一的缝隙，将种 子固定排列在缝隙另一侧，使缝隙对准种子的胚根部分，使茎端分生组织处于硅片 遮挡部分，后选择真空中10.0MeV能量的H^+离子束从硅片另一侧进行辐照，离子 穿过6.5jimTi膜和约3mm的空气层后到达种子表皮时能量降为8.5MeV，入射离子 注量范围为lxl010ions/cm2至lj lxl013ions/cm2。
辐照后的种子在23。C环境中进行培养，以未经辐照的烟草种子为对照。约三周， 待长出两片真叶时，辐照后的种子有652棵存活。在后期观察中发现，存活的植株 中有l棵可遗传突变，突变性状可以稳定遗传下来。突变率约0.15%。突变种类为 叶片黄绿，而未经辐照的烟草种子对照生长的植株的叶片为绿色。
权利要求
1、一种植物辐射诱变的方法，是用射线辐照损伤植物种子的茎端分生组织的周围细胞后，播种筛选得到突变体。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述茎端分生组织的周围细 胞是种皮与茎端分生组织之间的种子组织细胞。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述射线辐照损伤植物种子 的茎端分生组织的周围细胞的方法是设置射线种类和能量，使其射程能够穿透种皮辐照所述茎端分生组织的周围细胞而无法直接作用到茎端分生组织区域；或者对茎端分生组织区域进行遮挡使射线辐照所述茎端分生组织的周围细胞而 无法直接作用茎端分生组织区域。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述射线为载能离子。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述射线的能量为1KeV — 5GeV。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述辐照的时间为1秒一l. 5 小时。
7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述诱变植物为被子植物。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述诱变植物为拟南芥、烟 草、水稻或小麦。
全文摘要
本发明公开了一种植物辐射诱变的方法。该方法，是用射线辐照损伤植物种子的茎端分生组织的周围细胞后，播种筛选得到突变体。本发明的方法具体具有下述优点1.射线的浅层穿透对种子胚的损伤较小，因而种子死亡率很低，相当于提高了诱变基数。2.不同种类不同能量的射线作用能产生不同的信号小分子，传导到茎端分生组织区域，引起相应的DNA分子断链，产生突变种类多，并具有定向诱变的特征。3.处理时间短，突变率高。4.不涉及有毒化学物质，无毒无害，安全环保。5、不需要高能加速器，极大地降低成本。
文档编号A01H1/06GK101194591SQ20081005595
公开日2008年6月11日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者韬 梅, 王宇钢, 薛建明, 覃怀莉, 顾红雅 申请人:北京大学