[发明专利]一种基于高压静电场的彩叶林木种子诱变方法

说明书

本发明公开了一种基于高压静电场的彩叶林木种子诱变方法。所述方法利用高压静电场的物理诱变性能，对彩叶林木种子进行了高剂量辐射处理，具体步骤包括选种、高压静电场处理、浸种催芽、统计发芽率并播种、彩叶林木种子栽培记录管理和移植栽培。本发明方法简单、易操作；基于高压静电电源存在结构简单、成本低廉；通过本发明方法处理得到的彩叶林木种子可获得0.5～1％的叶色表现型诱变变异率，为林木诱变育种提供一种技术新方案，其优越性会随着高压静电场技术的日趋成熟而得以显现。

技术领域

本发明属于植物栽培育种技术领域，具体涉及一种基于高压静电场的彩叶林木种子诱变方法。

背景技术

人类和生物赖以生存的地球表面存在着一个天然电场，这个天然电场是由电势高达360KV的电离层和电势为零的地球产生的。地球表面附近电场强度约为130V/m，同时，每一秒钟约有1800C的正电荷在大气中通过各种渠道流入地下，而突出于地面的各种植物正是这1800C大气电流的重要通道。生活于地球表面的各种生物已经习惯于这个丰富而又复杂的电场物理环境，科学研究表明，大气电场和大气电流对植物的生长如同阳光、空气、水一样十分重要。植物生长于大气电场强的地方，其光合作用就进行得快，如果场强为零，植物会停止吸收CO₂。曾有人试验用接地的金属网将生长期的植物罩起来，将自然静电场屏蔽，结果导致植物的光合作用受滞，新陈代谢作用显著降低，生长变慢，抗病抗逆能力下降。如果在植物生长环境中人工设置一个与自然电场同方向或者反方向，而电场强度为自然电场的数倍、数十倍、甚至数百倍、数千倍的人工静电场，必然会促使植物生长出现某种程度的“人工变异”。

遗传和变异是生物界普遍存在的一对对立统一的自然规律，而变异也是生物进化的根源。变异可分自发突变和人工诱变两种，自发突变是生物体在没有人工参与的情况下以一定频率(通常用突变率表示，约10^-9～10^-6)自然发生的基因突变，这种在无人工干预条件下自然发生的基因突变是极低的。而人类在认识自然、改造自然的过程中，开发出很多人工诱变技术，极大地提高了突变率。

诱变育种是在人为的条件下，利用物理(主要是利用电磁波类的各种辐射)、化学(主要是利用各种化合物)等因素，诱发生物体产生突变，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株/个体，进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。诱变育种分为物理诱变、化学诱变及生物诱变等。在物理诱变育种中，应用较多的是辐射诱变，即用各种射线、中子和其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等物理因素诱发变异。其原理是：当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多化学性质十分活跃的自由原子或自由基团，它们相互反应，并与其周围物质特别是大分子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。

由此影响到细胞内的一些生化过程，如DNA合成的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数目的变异即为染色体突变，而DNA分子结构中碱基的变化则造成了基因突变。那些带有染色体突变或基因突变的细胞，经过细胞世代将变异了的遗传物质传至性细胞或无性繁殖器官，即可产生生物体的遗传变异。

由于不同科、属、种及不同品种植物的辐射敏感性不同，其对诱变因素反应的强弱和快慢也各异。如十字花科白菜的敏感性小于禾本科的水稻、大麦，而水稻、大麦的敏感性又小于豆科的大豆。另外，辐射敏感性的大小还同植物的倍数性、发育阶段、生理状态和不同的器官组织等有关。如二倍体植物大于多倍体植物，大粒种子大于小粒种子，幼龄植株大于老龄植株，萌动种子大于休眠种子，性细胞大于体细胞等。

苏格兰阿伯丁大学的Min Zhao和美国、日本以及奥地利的合作者们，在《自然》杂志上报道过两种基因，PI(3)Kgamma和PTEN，能控制一种趋电性过程，揭示出基因在电场作用下的某种变化现象。Daniela Ichim等发现，在植物的个体发育初期，静电应力能使染色体基因产生变异。