基本信息
- 项目名称：
- 物理和化学诱变因素诱导水稻产生表观遗传变异的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品选择重要农作物水稻作为实验材料，水稻是世界主要粮食作物之一，栽培历史已有6000～7000年。经过自然选择以及人工育种，水稻品种大量丰富，稻米品质有了很大提高。航天诱变、γ射线和EMS（甲基磺酸乙酯）处理是水稻育种中常用的诱变方法。在特定条件下处理水稻种子，可以诱导产生大量突变体。其中一些具有特殊性状的突变体如大粒、早熟等可作为育种的种质资源，从而为培育水稻新品种提供良...(查看更多)
- 详细介绍：
- 人们已知电离辐射、航空诱变等物理因素和EMS（甲基磺酸乙酯）等化学诱变剂可以诱导广泛的遗传变异。近年来遗传学的快速发展导致了一门新分支的产生----即表观遗传学(epigenetics)。表观遗传变异是指不需要DNA序列改变的基因表达的可遗传变异，因此对于动植物种质改良和人类健康都具有重要意义。然而目前尚未有关理化诱变因素诱导表观遗传变异发生的报道。 2003年Nat...(查看更多)
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 人们已知电离辐射、航空诱变等物理因素和EMS（甲基磺酸乙酯）等化学诱变剂可以诱导广泛的遗传变异，然而目前尚未有关于理化诱变因素诱导表观遗传变异发生的报道。本研究以水稻为材料，研究航天、γ射线和EMS三种条件分别处理下，能否引起转座子激活、DNA甲基化和基因表达变异等表观遗传变异及其在世代间的传递模式，并试图通过研究DNA甲基化变异的特点，揭示DNA甲基化变异与转座子活性之间的关系。
科学性、先进性及独特之处
- γ射线、航空诱变和EMS可以诱导植物产生广泛的遗传变异，但是，目前关于这三种诱变手段应用于植物表观遗传变异的研究还是空白。本研究首次从分子水平上证实航天，γ射线和EMS均可以诱导包括转座子激活、DNA甲基化和基因表达改变的表观遗传变异；筛选出一批可能的水稻表观遗传变异突变体，其中有的突变体（如大粒）可能具有育种价值。
应用价值和现实意义
- 研究发现，物理和化学诱变因素处理水稻种子可以诱导其产生大量突变体，其中有益的可作为育种的种质资源，培育水稻新品种。但理化因素诱导水稻发生表观遗传变异的研究目前还是空白，其表观遗传变异机制尚不清楚。因此，关于航天、γ射线和EMS这三种条件诱变处理水稻发生表观遗传变异如转座子激活、DNA甲基化和基因表达变异的研究，对水稻高产优质育种具有重要的理论意义和应用价值。
学术论文摘要
- 经航天处理后，水稻日本晴中的转座子和基因发生甲基化和基因表达的变异。这种甲基化变异的活性可以不同程度的传递给后代。RT-PCR分析表明，发生的超甲基化变异与去甲基化酶（DME）的表达明显降低有关，并且这种基因表达的变异也可以一定程度的传递给后代。 经γ射线处理后，水稻基因型日本晴和松前萌发率、成苗率明显低于对照，抽穗期明显推迟。并且松前部分处理单株出现约3%的白化苗，远高...(查看更多)
获奖情况
- 本作品获2009年某校大学生课外学术科技作品竞赛自然科学类特等奖和2009年省级“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛自然科学类特等奖。（自然科学类仅此一项） 本作品已完成2篇研究论文，并投稿本领域国际SCI杂志，其中1篇已正式发表，1篇在审稿中；此外，另有1篇在撰写中。 以下是本研究完成的论文： 1. Spaceflight induces both trans...(查看更多)
鉴定结果
参考文献
- 1. Jiang N, Bao Z, Zhang X,et al. An active DNA transposon family in rice[J]. Nature,2003,421:163-167. 2. Kikuchi K, Terauchi K, Wada M,et al. The plant MITE mPing is mobilized in anther cu...(查看更多)
同类课题研究水平概述
- 本项目选择水稻作为实验材料，水稻是世界主要粮食作物之一，栽培历史已有6000～7000年。经过自然选择以及人工育种，水稻品种大量丰富，稻米品质有了很大提高。γ射线和EMS（甲基磺酸乙酯）是传统的人工育种诱变剂，航天诱变为近年作物育种的新方向，这三种诱变手段能有效诱导植物发生大规模的表型变异并育成具有优良性状的新品种。近年来，分子生物学技术蓬勃发展，相关的分子水平的研...(查看更多)
