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1、EMS高粱突变体不同含量支链淀粉一、课题来源及研究的目的意义课题来源：研究的目的意义：目的：采用不同时间和不同浓度甲基磺酸乙酯（EMS）处理高粱的种子，突变率和突变类型差异较大。突变类型可分为叶色、叶形、穗型、育性及生育期等，变异类型较丰富。根据处理后种子出苗率、结实率和突变率的情况，最终确定最佳的诱变处理时间和浓度，筛选出不同含量支链淀粉品系并判断其性状。意义：作物诱变育种是人为利用物理诱变因素（如Y射线、X 射线、中子、B 射线、激光、离子束、电子束等）和化学诱变剂（如烷化剂、叠氮化物、碱基类似物等）诱导植物发生遗传变异，在较短时间内获得有利用价值的突变体。根据育种目标要求，选育成新品种直
2、接生产利用，或育成新种质作为亲本在育种上利用，即突变体间接利用的育种途径。植物利用EMS 诱变获得突变体，是遗传学鉴定和验证基因功能的主要方法之一。EMS 是一种烷化剂，也是一种高效、稳定的化学诱变剂，主要诱发点突变。EMS 的诱变效率高、频率高和范围广。其产生点突变的频率较高，染色体畸变相对较少，可以对作物的某一种性状进行改良。因此，EMS诱变所构建的突变群体在基因功能研究上具有独特的优势。二、国内外研究动态国内：近年来，国内在诱变育种中利用EMS诱导大豆、花生、大麦、春小麦、水稻、菠萝等均获得了巨大成就。石家庄现代化研究所曾利用EMS处理冬小麦，获得9个早熟植株、矮秆突变株，比未经EMS诱
3、导的品种增产2.8%-20.5%，F2代变异率达到15.7%以上；另外，用EMS结合其它药物处理大豆种子，成功获得6个农艺性状较好的突变植株。目前，利用EMS诱导获得了许多优良性状的突变体，并构建了拟南芥、玉米、番茄等植物的EMS突变体库。据报道，诱变当代表型不明显，可能大多突变属于隐性变异，F2代开始产生分离。所以，F2代是选择突变体的关键时期。因此，在F1代时只进行突变体的鉴定，不加以选择。而在F2代株系中，突变性状多是以单株形式表现出来，表现纯合的突变几率较少。有些株系在F3代还会出现分离，有些株系则在F3代时性状表现不明显而被淘汰。突变体库的构建应选择F3代以上的材料进行保存。突变体的
4、性状受环境影响也较大，这是突变体筛选和构建中应注意的问题。EMS诱变技术现已广泛应用于作物育种中，随着现代分子生物学技术的不断发展，EMS化学诱变技术与分子标记技术相结合对突变位点、遗传信息进行定位，以定向地诱变高粱性状，根据育种目标对突变材料进行筛选，以获得理想的育种材料和培育出优良的品种。关于高粱诱变后期诱变效应及其突变体的筛选等研究仍处于探索阶段，有些诱变机理研究还不十分明确。因此，有必要从细胞学、分子生物学和生理生化等方面继续深入探究诱发突变的机理，分析后代各变异类型的发生频率及遗传规律，结合分子标记及其他生物标记技术，提高选择的准确性和突变体的利用效率，构建饱和的突变体库。国外：19
5、53年Kalmark首次报告了甲基磺酸乙酯（Ethyl methyl sulfone，EMS）对诱导突变的有效性研究以来，EMS在作物诱变育种中得到广泛的应用。2008年，Xin等报道了关于EMS诱变高粱的情况，不同处理浓度（0.1%-0.6%）处理16h后获得了矮化、叶色和叶形等不同类型的突变体，但未确定EMS处理高粱最适宜的浓度和时间。EMS诱变浓度和时间的不同，则诱发的突变类型不同。突变类型有叶的突变，株高变异，穗部突变，育性突变及生育期的变化。在一定剂量范围内，随着诱变剂量增加及处理时间的增长，突变类型也相应增多。三、课题的任务要求及实现预期目标的可行性分析任务要求：认真、仔细的筛选与
6、鉴定高粱，数据分析需要一定数学、系统分析等方面知识，为能更好完成试验任务，首先要查阅大量的有关 EMS高粱突变体不同含量支链淀粉品系的相关文献，学习一定的数理统计和数学分析方法；其次要对试验具有足够的重视和认识，在试验过程中，要求积极主动地参加各项试验观察和劳动任务，细心负责，勤于思考。另外，要及时请实验室的老师和同学协助及时解决在实验过程中遇到的问题。通过试验和学习，完成相关内容的知识查询，掌握试验技巧和方法，并能独立完成毕业论文的撰写。可行性分析：实验室、实验材料以及实验经费均已具备；通过过去两学年的实验操作学习，再加上课题前期的准备工作，实验技术也已具备；指导老师前期在此方面也做过较多调
7、查与研究，足以指导本课题的完成；另外，本人在指导老师的帮助下，通过仔细查阅书籍、期刊，进一步在互联网上搜索学习与选题有关的专业知识，完成对相关知识的掌握。并适当进行调研及相关实验等，因此，本人已具备研究的基本条件。四、课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路研究问题重点集中在三方面：1、高粱支链淀粉、直链淀粉的提取；2、高粱淀粉支链淀粉、直链淀粉定量测定；3、EMS 高粱突变体不同含量支链淀粉品系。解决思路：1、切实做好试验设计和田间管理，保证试验种子正常生长，为基本数据获得打下基础；2、制定详细灌水处理和光合测试计划，并做好室内分析，确保试验数据详细、准确；3、加强数据处理方法的学习，精细
8、分析数据结果。五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法1、 工作条件（1）试验用地（2）玉米种子及所用肥料和农用工具（3）试验仪器（4）数据统计和分析2、解决办法具有丰富的科研资料积累，并拥有保证试验正常进行的科研用地；具有全套分析生理指标及土壤化学分析仪器，为室内分析的顺利进行提供了保证。六、完成本课题的工作方案及进度计划1、2014 年 9月-11 月，了解课题目的及意义，并查阅资料，写开题报告文献获取。2、2014 年 12月-2015 年 4月，完成高粱支链、直链淀粉提取。3、2015 年 4月-5 月，研究出这两种淀粉的测定方法。4、2015 年 5月-10 月，对试验所需的试验材
9、料播种、管理、收获。5、2015 年 11月-12 月，室内考种，分析样品的制备。6、2016 年 2月-3 月，完成数据分析，完成初稿。7、2016 年 3月-5 月，完成终稿，争取发表文章一篇，答辩。七、参考文献1柳学余编著.农作物诱变育种M.南京：东南大学出版社，1992：1-7.2焦少杰，王黎明，姜艳喜，等.粒用高粱机械化栽培品种选择J.园艺与种苗，2012（12）：1-2，13.3马惠平，赵永亮，杨光宇.诱变技术在农作物育种中的应用J.遗传，1998，20（6）：41-43.4冯志杰，王琳清.诱发突变与作物改良M.北京：中国原子能出版社, 1995：75-81.5王长里，付晶，杨学举
10、.EMS诱导小麦突变体的研究及展望J.安徽农业科学，2008，36（19）：8038-8039.6Xin ZG，Wang ML，Barkley NA，et al.Applying genotyping（TILLING）and phenotyping analyses to elucidate gene functionin a chemically induced sorghum mutant populationJ.BMCPlant Biology，2008，8 ：103-126.7祝丽英，池书敏，刘志增，等.甲基磺酸乙酯（EMS）在创造玉米新种质中的应用J.玉米科学，2000，8（1）：19-20.8江树业.水稻突变群体的构建及功能基因组学J.分子植物育种，2003，1（2）：137-150.9叶俊，吴建国，杜婧，等.水稻“9311”突变体筛选和突变体库构建J.作物学报，2006，32（10）：1525-1529. 10朱保葛.烷化剂EMS诱发花生性状变异的效果及高产突变系的选育J.中国农业科学，1997，30（6）：87-89.11史桂荣.化学诱变剂在玉米育种上的应用J. 黑龙江农业科学，1994（6）：44-46.12郑企成，朱耀兰，陈文华，等.小麦耐盐突变体的盐胁迫蛋白的研究J.核农学通报，1994，15（3）：101-104.指导教师审阅意见 指导老师：年 月 日
