EMS高粱突變體不同含量支鏈淀粉一、課題來源及研究的目的意義課題來源：研究的目的意義： 目的：采用不同時間和不同濃度甲基磺酸乙酯（EMS）處理高粱的種子，突變率和突變類型差異較大。突變類型可分為葉色、葉形、穗型、育性及生育期等，變異類型較豐富。根據處理后種子出苗率、結實率和突變率的情況，最終確定最佳的誘變處理時間和濃度，篩選出不同含量支鏈淀粉品系并判斷其性狀。意義：作物誘變育種是人為利用物理誘變因素（如Y射線、X 射線、中子、B 射線、激光、離子束、電子束等）和化學誘變劑（如烷化劑、疊氮化物、堿基類似物等）誘導植物發生遺傳變異，在較短時間內獲得有利用價值的突變體。根據育種目標要求，選育成新品種直接生產利用，或育成新種質作為親本在育種上利用，即突變體間接利用的育種途徑。植物利用EMS 誘變獲得突變體，是遺傳學鑒定和驗證基因功能的主要方法之一。EMS 是一種烷化劑，也是一種高效、穩定的化學誘變劑，主要誘發點突變。EMS 的誘變效率高、頻率高和范圍廣。其產生點突變的頻率較高，染色體畸變相對較少，可以對作物的某一種性狀進行改良。因此，EMS誘變所構建的突變群體在基因功能研究上具有獨特的優勢。二、國內外研究動態國內：近年來，國內在誘變育種中利用EMS誘導大豆、花生、大麥、春小麥、水稻、菠蘿等均獲得了巨大成就。石家莊現代化研究所曾利用EMS處理冬小麥，獲得9個早熟植株、矮稈突變株，比未經EMS誘導的品種增產2.8%-20.5%，F2代變異率達到15.7%以上；另外，用EMS結合其它藥物處理大豆種子，成功獲得6個農藝性狀較好的突變植株。目前，利用EMS誘導獲得了許多優良性狀的突變體，并構建了擬南芥、玉米、番茄等植物的EMS突變體庫。據報道，誘變當代表型不明顯，可能大多突變屬于隱性變異，F2代開始產生分離。所以，F2代是選擇突變體的關鍵時期。因此，在F1代時只進行突變體的鑒定，不加以選擇。而在F2代株系中，突變性狀多是以單株形式表現出來，表現純合的突變幾率較少。有些株系在F3代還會出現分離，有些株系則在F3代時性狀表現不明顯而被淘汰。突變體庫的構建應選擇F3代以上的材料進行保存。突變體的性狀受環境影響也較大，這是突變體篩選和構建中應注意的問題。EMS誘變技術現已廣泛應用于作物育種中，隨著現代分子生物學技術的不斷發展，EMS化學誘變技術與分子標記技術相結合對突變位點、遺傳信息進行定位，以定向地誘變高粱性狀，根據育種目標對突變材料進行篩選，以獲得理想的育種材料和培育出優良的品種。關于高粱誘變后期誘變效應及其突變體的篩選等研究仍處于探索階段，有些誘變機理研究還不十分明確。因此，有必要從細胞學、分子生物學和生理生化等方面繼續深入探究誘發突變的機理，分析后代各變異類型的發生頻率及遺傳規律，結合分子標記及其他生物標記技術，提高選擇的準確性和突變體的利用效率，構建飽和的突變體庫。國外：1953年Kalmark首次報告了甲基磺酸乙酯（Ethyl methyl sulfone，EMS）對誘導突變的有效性研究以來，EMS在作物誘變育種中得到廣泛的應用。2008年，Xin等報道了關于EMS誘變高粱的情況，不同處理濃度（0.1%-0.6%）處理16h后獲得了矮化、葉色和葉形等不同類型的突變體，但未確定EMS處理高粱最適宜的濃度和時間。EMS誘變濃度和時間的不同，則誘發的突變類型不同。突變類型有葉的突變，株高變異，穗部突變，育性突變及生育期的變化。在一定劑量范圍內，隨著誘變劑量增加及處理時間的增長，突變類型也相應增多。三、課題的任務要求及實現預期目標的可行性分析任務要求：認真、仔細的篩選與鑒定高粱，數據分析需要一定數學、系統分析等方面知識，為能更好完成試驗任務，首先要查閱大量的有關EMS高粱突變體不同含量支鏈淀粉品系的相關文獻，學習一定的數理統計和數學分析方法；其次要對試驗具有足夠的重視和認識，在試驗過程中，要求積極主動地參加各項試驗觀察和勞動任務，細心負責，勤于思考。另外，要及時請實驗室的老師和同學協助及時解決在實驗過程中遇到的問題。通過試驗和學習，完成相關內容的知識查詢，掌握試驗技巧和方法，并能獨立完成畢業論文的撰寫。可行性分析：實驗室、實驗材料以及實驗經費均已具備；通過過去兩學年的實驗操作學習，再加上課題前期的準備工作，實驗技術也已具備；指導老師前期在此方面也做過較多調查與研究，足以指導本課題的完成；另外，本人在指導老師的幫助下，通過仔細查閱書籍、期刊，進一步在互聯網上搜索學習與選題有關的專業知識，完成對相關知識的掌握。并適當進行調研及相關實驗等，因此，本人已具備研究的基本條件。四、課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路研究問題重點集中在三方面：1、高粱支鏈淀粉、直鏈淀粉的提取；2、高粱淀粉支鏈淀粉、直鏈淀粉定量測定；3、EMS高粱突變體不同含量支鏈淀粉品系。解決思路：1、切實做好試驗設計和田間管理，保證試驗種子正常生長，為基本數據獲得打下基礎；2、制定詳細灌水處理和光合測試計劃，并做好室內分析，確保試驗數據詳細、準確；3、加強數據處理方法的學習，精細分析數據結果。五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法1、 工作條件（1）試驗用地（2）玉米種子及所用肥料和農用工具（3）試驗儀器（4）數據統計和分析2、解決辦法具有豐富的科研資料積累，并擁有保證試驗正常進行的科研用地；具有全套分析生理指標及土壤化學分析儀器，為室內分析的順利進行提供了保證。六、完成本課題的工作方案及進度計劃1、2014年9月-11月，了解課題目的及意義，并查閱資料，寫開題報告文獻獲取。2、2014年12月-2015年4月，完成高粱支鏈、直鏈淀粉提取。3、2015年4月-5月，研究出這兩種淀粉的測定方法。4、2015年5月-10月，對試驗所需的試驗材料播種、管理、收獲。5、2015年11月-12月，室內考種，分析樣品的制備。6、2016年2月-3月，完成數據分析，完成初稿。7、2016年3月-5月，完成終稿，爭取發表文章一篇，答辯。七、參考文獻1柳學余編著.農作物誘變育種M.南京：東南大學出版社，1992：1-7.2焦少杰，王黎明，姜艷喜，等.粒用高粱機械化栽培品種選擇J.園藝與種苗，2012（12）：1-2，13.3馬惠平，趙永亮，楊光宇.誘變技術在農作物育種中的應用J.遺傳，1998，20（6）：41-43.4馮志杰，王琳清.誘發突變與作物改良M.北京：中國原子能出版社, 1995：75-81.5王長里，付晶，楊學舉.EMS誘導小麥突變體的研究及展望J.安徽農業科學，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祝麗英，池書敏，劉志增，等.甲基磺酸乙酯（EMS）在創造玉米新種質中的應用J.玉米科學，2000，8（1）：19-20.8江樹業.水稻突變群體的構建及功能基因組學J.分子植物育種，2003，1（2）：137-150.9葉俊，吳建國，杜婧，等.水稻“9311”突變體篩選和突變體庫構建J.作物學報，2006，32（10）：1525-1529. 10朱保葛.烷化劑EMS誘發花生性狀變