抗草甘膦棉花突變體R1098的選育及其抗性機(jī)理研究.pdf

1、草害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要危害之一。人工除草是中國大部分地區(qū)原始而有效的除草方式，但這種方式需要耗費(fèi)大量人力物力，而且容易造成水土流失。隨著勞動(dòng)力成本的增加，傳統(tǒng)低效率的除草方式顯然不適合現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。草甘膦是一種非選擇性廣譜除草劑能有效得去除一年生及多年生深根惡性雜草，在作物生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用.然而它在去除雜草的同時(shí)也會(huì)傷害到作物，培育抗草甘膦作物是解決這個(gè)問題的關(guān)鍵。我國是草甘膦生產(chǎn)和使用大國，抗草甘膦棉花品種具有巨大的商業(yè)應(yīng)用

2、潛力。培育出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的抗草甘膦棉花品種對(duì)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有深刻的意義。本研究利用核輻射誘變育種技術(shù)并結(jié)合體細(xì)胞定向篩選，育成了高抗草甘膦的棉花種質(zhì)系-R1098。本文對(duì)R1098的選育、抗性、遺傳特點(diǎn)和抗性機(jī)理以及其在雜交棉制種中的應(yīng)用進(jìn)行了研究和探索，為抗草甘膦種質(zhì)的選育和利用提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、抗草甘膦棉花突變體選育
　　 本研究采用體細(xì)胞連續(xù)定向篩選，結(jié)合核誘變育種技術(shù)，獲得了非轉(zhuǎn)基

3、因抗草甘膦突變體R1098。將珂字棉312胚性愈傷組織在60Coγ射線輻射誘變后轉(zhuǎn)移至草甘膦篩選培養(yǎng)基上，經(jīng)過逐級(jí)篩選，最終愈傷組織可以在含20 mM草甘膦濃度的培養(yǎng)基上出愈，并獲得了穩(wěn)定的抗草甘膦種質(zhì)系-R1098。
　　 2、R1098的抗性表現(xiàn)及其抗性遺傳
　　 通過抗性鑒定R1098植株可以抗1.48 kg ae ha-1(田間除草推薦用量)濃度的草甘膦且抗性穩(wěn)定。R1098霜前皮棉產(chǎn)量與蘇棉12號(hào)相當(dāng)，纖維品質(zhì)

4、優(yōu)良，對(duì)枯萎病、黃萎病具有一定抗性，是一優(yōu)異的棉花種質(zhì)資源。遺傳試驗(yàn)結(jié)果表明，R1098的抗草甘膦性狀由一對(duì)顯性基因控制，無細(xì)胞質(zhì)效應(yīng)。
　　 3、R1098的草甘膦抗性生理機(jī)理
　　 根據(jù)劑量響應(yīng)試驗(yàn)，R1098草甘膦抗性是其遺傳背景材料珂字棉312的71倍.莽草酸含量的檢測是用來快速鑒定植物草甘膦抗性的有效的方法。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1.50 kg ae ha-1濃度的草甘膦處理后5天，珂字棉312中莽草酸含量要比R1098中含

5、量高13.1倍。研究還發(fā)現(xiàn)草甘膦可以顯著提高R1098和珂字棉312的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶活性。然而在相同濃度草甘膦處理后，珂字棉312 GSTs活性要高于R1098中GSTs活性，表明草甘膦可能造成植株體內(nèi)氧化脅迫，而R1098對(duì)草甘膦有抗性所以所受損失小于珂字棉312，因此體內(nèi)GSTs活性也低于珂字棉312GSTs活性。
　　 4、R1098的抗草甘膦基因的克隆
　　 本研究從R1098中克隆到兩個(gè)不同的EPSPS基因序列

6、，EPSPS-1和EPSPS-2。兩者開放閱讀框內(nèi)堿基序列相似度達(dá)97.7％。與其它植物EPSPS氨基酸序列相比對(duì)，其氨基酸序列序列相似度大于83％。通過比對(duì)R1098與珂字棉312EPSPS-1基因序列發(fā)現(xiàn)，R1098在EPSPS-1基因序列的1216位點(diǎn)上插入一個(gè)丙氨酸使得原本缺失一段氨基酸序列的EPSPS-1基因得以正常翻譯成完整的蛋白質(zhì)。實(shí)時(shí)熒光定量表達(dá)分析表明，草甘膦可以誘導(dǎo)R1098 EPSPS基因表達(dá)量的顯著升高?；虻耐?/p>

7、變、EPSPS基因的高表達(dá)可能是R1098對(duì)草甘膦抗性的分子機(jī)理。
　　 5、R1098在雜交棉純度控制中的應(yīng)用價(jià)值
　　 由于R1098的草甘膦抗性是由一對(duì)顯性基因控制，用R1098作父本與一般陸地棉雜交，其F1仍具草甘膦抗性，可以用于棉花雜交種的純度鑒定和假雜種的自動(dòng)清除。本研究以抗草甘膦陸地棉突變體(R1098)為父本，通過廣泛地測交篩選獲得高優(yōu)勢(shì)的抗草甘膦雜交棉新組合--浙雜14。對(duì)河南、安徽和浙江三個(gè)制種點(diǎn)6批