空间环境引起水稻基因组多态性变化的特征分析

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1、大连海事大学硕士学位论文空间环境引起水稻基因组多态性变化的特征分析姓名：李鑫磊申请学位级别：硕士专业：生物物理学指导教师：孙野青20090601中文摘要摘要在地磁场发生强度较大变化的时期，地球表面辐射强度明显增强，与此同时，生物进化过程中的很多重要进化事件也发生在这个时期。于是，我们推测，较强的辐射强度可能是加速生物进化的重要诱因，但是地磁偏转事件过程漫长，我们无法再重现这一重要的地质学和生物学过程。空间环境与地球表面环境相比较，具有强辐射、微重力、高真空等特点，与地磁偏转时期的地球表面环境有较大的相似性，于是我们选择太空搭载生物实验来模拟强

2、辐射环境加速生物进化过程。我们将3个品系的粳稻品种(珍珠红、莲粳2号、越光)搭载在神舟6号飞船后，在地面种植三代，利用AFLP分子标记来分析材料植株基因组变化特性。本实验室先期已经完成当代(M1)材料植株的基因组特性分析，得出以下结论：1)不同品种的水稻对辐射的敏感性不同；2)空间搭载后的植株多态率明显大于地面对照植株，说明在进化过程中辐射是激发基因组突变的重要因素；3)对差异条带的序列进行分析，找到了辐射诱发突变的热点区域，推测转座可能是基因组突变的一种重要作用方式。为进一步研究空间辐射环境对水稻基因组影响的变异特征，本研究对其第二代(M2

3、)及第三代(M3)，继续采用AFLP分子标记方法(保持同样引物，以观察相同位点在不同世代间的变化)分析基因组突变的特点，得出以下结果：1)不同植株对空间辐射的敏感性不同，其后代植株对辐射造成的突变的遗传特性也不同；2)对于珍珠红、越光两个品系来说，其M3代植株的多态率(分别为2．82％、3．02％)大于M2代植株的多态率(分别为0．93％、1．07％)；对于莲粳2号品系来说，其M3代植株的多态率(O．15％)小于M2代植株的多态率(1．23％)。由此我们可以推测：空间辐射环境可能是诱发水稻基因组突变是水稻生物进化的主要因素之一；空间环境在诱发

4、水稻基因组发生突变后(第一代M1)，在接下来的发育和生长过程中，生物体自身可能进行自我修复和复杂调控过程，其结果在后代(M2)的基因组突变率上，都明显地恢复。但有趣的是，在经过修复过程的第二代以后的第三代，却出现了两种基因组改变的趋势：一是莲粳2号，随着培育的代数增加，基因组突变率下降。二是如珍珠红和越光两品种的基因组突变率，第三代又明显高于第二代，出现了明显的基因组不稳定现象。本研究提示，水稻在空间辐射环境的推进进化的过程中，一是通过调整自身的修复能力，而尽量保持原品种状态，另一个可能是基因组变得更不稳定，以便向更多样性的方面进化。关键词：

5、空间环境；进化；地球磁场偏转；水稻；AFLP英文摘要ABSTRACTWhengeomagneticintensitywasonthedecrease，theintensityofradiationonthesurfaceoftheearthWasontheincrease．Atthesameage，someimportantapproachesofbiologyevolutionhappened．Soweguesswhethertheabovefactorsarerelatedornot．Becausegeomagneticreversall

6、astsSOlong，wecan’treplaytheprocess．Theradiationenvironmentinspaceissimilartotheenvironmentofgeomagneticintensity，SOwesent3kindsofricetospaceinShenZhouNo．6spaceshipinordertosimulatetheevolutionduringgeomagneticintensity，andplanttheseedsontheearth，gotthreegenerations，M1，M2，M3

7、．WehavefinishedtheM1space—treatrice’Sgenomeanalysis，gotthefollowingresults：1．Thesusceptivitistoradiationofdifferentkindsofficealedifferent．2．ThepolymorphismsofgenomeofSP·ricearemuchhigherthanthoseofCK．3．Throughanalyzingdifferentmutationsequences，wefindhotmutation’Sarea，ands

8、upposethattransposonsmaybeoneofwaysofinducingthelevelofmutations．Aftermutationshap