体外诱变与组织培养在菊芋种质创新中的应用研究

随着化石能源日益匮乏和对生态环境的需求,人们开始希望通过开发利用能源植物来缓解能源压力。能源植物是指那些具有合成较高还原性烃的能力、可产生接近石油成份或可替代石油使用的产品的植物。菊芋是菊科向日葵属的一种多年生的草本植物,是自然界富含菊糖最高的植物之一,其菊糖主要储存在地下块茎内,菊糖可以通过化学或生物学方法降解成单糖,并使之转化为燃料酒精。菊芋对生态环境条件要求不严,喜温暖、温润、肥沃,但同时又耐寒、耐旱、耐贫瘩,耐盐碱,在全球的热带、温带、寒带以及干旱、半干旱地区都能种植,有望成为发展生物能源的可选植物之一。 本论文主要针对上海市农业生物基因中心收集保存的菊芋品种资源进行初步评价,探索体外诱变和生物技术在菊芋品种资源改良中的应用,为以后菊芋的深入研究和种质创新提供依据。主要结果如下: 1.菊芋总糖的测定:利用苯酚硫酸法初步测定了7个菊芋品种鲜重的总糖含量,七个品种SHjy-1、Shjy-2、Zjjy-1、Dljy-1、Dljy-2、Dljy-3和Qhjy-1的含糖量依次是13.9%、11.8%、13.1%、14.2%、17.1%、15.3%和16.7%。 2.建立了菊芋茎段组织培养体系:以菊芋带侧芽的茎段为外植体材料,对菊芋丛生芽进行了诱导,采用MS培养基添加不同浓度的NAA和BA配比,考察其对形成丛生芽的影响,结果表明:在只添加BA的MS培养基上就能够很好的诱导菊芋茎段丛生芽,在BA浓度为2mg/L时诱导丛生芽最多,平均为3.88个。丛芽在添加NAA或IAA的MS培养基中生根结果显示,以0.5mg/LIAA诱导出的根较多,7天后平均生根5.5条,组培苗生长30d后就可移栽到温室中炼苗。 3.建立了以菊芋带侧芽茎段为材料的菊芋微型块茎的诱导体系。菊芋微型块茎是指由菊芋茎段侧芽膨大而形成的突起,类似地下形成的块茎。本实验探索了蔗糖、BA和温度三者对诱导形成微型薯的影响,研究结果表明:在黑暗低温（15℃）条件,蔗糖对微型块茎诱导起重要作用,BA对微型块茎的形成有促进作用,以1mg/LBA和120g/L蔗糖组合诱导出的微型块茎质量最好。光照条件下没有诱导形成微型块茎。 4.60Coγ射线辐射菊芋块茎的研究。初步明确菊芋块茎半致死剂量为20Gy,以20Gy剂量辐照了7个菊芋品种的块茎,并对辐照菊芋当代的田间生长情况,变异植株进行了测量和观察,比较了辐射品种对照品种在收获产量上的差异。结果表明:辐照过的菊芋块茎品种田间生长势普遍低于对照品种,当代植株出现了花叶,茎段偏平,畸形,根基部形成瘤状物等不同变异,辐照品种块茎产量明显低于对照品种。 5、SRAP标记检测:提取了可用于SRAP标记的菊芋总DNA,通过建立菊芋的SRAP标记反应体系,筛选了34对条带多且清晰可读的SRAP分子标记,并对变异植株进行初步检测,。结果表明:SRAP检测菊芋变异是可行的,能够用来筛选辐照突变单株。