1、隨著人口的不斷增多，全球正面臨著糧食危機(jī)，唯有大幅度提高作物產(chǎn)量才能滿足人類對(duì)糧食的需求。與C3植物相比，C4植物具有更高效的光能轉(zhuǎn)換效率、水分和氮肥利用效率，所以改造現(xiàn)有的C3糧食作物以使其具有C4光合能力有可能大幅度提高作物產(chǎn)量，帶來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第二次綠色革命。但到目前為止，有關(guān)C4遺傳控制機(jī)理的研究還一直鮮有突破，其中一個(gè)重要原因就在于C4光合途徑突變體的篩選與分析工作相對(duì)比較困難。本實(shí)驗(yàn)采用了一種新的C4模式植物青狐尾草（Seta

2、ria viridis），它具有株型矮小（10-15厘米左右）、生長(zhǎng)需求簡(jiǎn)單、生長(zhǎng)周期相對(duì)比較短和種子的產(chǎn)量比較大等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)誘變構(gòu)建突變體群體，在低CO2條件下篩選M2代群體，獲得了一些可能的C4光合缺陷突變體。本論文的工作是對(duì)這些可能的C4缺陷突變體進(jìn)行進(jìn)一步的表型鑒定以及遺傳雜交群體的構(gòu)建。
　　利用經(jīng)γ射線誘變處理的青狐尾草繁育并收獲的M1代種子，經(jīng)過(guò)在低CO2培養(yǎng)箱種植并篩選到的有表型的M2代突變體，本實(shí)驗(yàn)將這些有表型的

3、株系（共668個(gè)M2代株系）分別種植在溫室正常條件下，以鑒定M3代表型是否穩(wěn)定，并驗(yàn)證突變株系是否符合3:1的分離比。從M3代種到溫室開(kāi)始一直到最終收到種子期間，定期觀察各突變株系表型，主要從葉形、葉色、株高、穗、葉脈等不同表型觀察鑒定，最終共鑒定出10株在溫室正常條件下依然有表型存在的與光合相關(guān)的突變體株系，其中有5株屬于表型穩(wěn)定、沒(méi)有分離的純合突變體株系，主要包括黃化、卷曲、矮小、多分蘗等表型。
　　為驗(yàn)證鑒定出的純合突變株系

4、是否為C4途徑喪失的突變株系，后期將鑒定出的這些表型明顯的純合突變株系放在超高CO2濃度（10000 ppm）培養(yǎng)箱中進(jìn)行了培養(yǎng)，未能找到表型能夠恢復(fù)的突變株系，但單從這一點(diǎn)還很難斷定這些突變體跟C4光合是否有關(guān)系。
　　針對(duì)所獲得的青狐尾草突變體，利用遺傳雜交手段，結(jié)合表型分析，鑒定其遺傳規(guī)律。雜交實(shí)驗(yàn)是在鑒定出的所有純合突變體與青狐尾草近緣種谷子的測(cè)序種（豫谷一號(hào)）之間進(jìn)行的。雜交父本選取青狐尾草突變體，母本為豫谷一號(hào)，由于雜

5、交工作相對(duì)比較困難，導(dǎo)致最終的雜交成功率比較低，本實(shí)驗(yàn)將收到的F1代種子種下去進(jìn)行了雜交F1鑒定，最終通過(guò)表型比較只鑒定出兩株可能屬于雜交成功的F1代，這兩株雜交F1有明顯多分蘗的表型，這跟其父本青狐尾草突變體MCA0860-1(13)的多分蘗表型相似。其中一株的分蘗數(shù)在10個(gè)左右，而且每個(gè)分蘗都有抽穗，這是野生型豫谷一號(hào)所沒(méi)有的特征（野生型豫谷一號(hào)只有一個(gè)分蘗，最終只抽一個(gè)穗），最終收獲的種子產(chǎn)量也明顯比野生型谷子種子的產(chǎn)量大。后期對(duì)

6、這兩株雜交F1進(jìn)行了PCR驗(yàn)證，結(jié)果顯示其跟野生型谷子和青狐尾草基因組單獨(dú)PCR的結(jié)果均有差別。F2代種子已收，等待后期進(jìn)一步的驗(yàn)證。
　　谷子是一種典型的C4植物，跟青狐尾草的親緣關(guān)系很近，而且谷子的基因組早已測(cè)序完成。因?yàn)楸菊撐牡钠渲幸徊糠謨?nèi)容是在超高CO2條件下鑒定能夠恢復(fù)表型的有可能與C4相關(guān)的青狐尾草突變體，但結(jié)果并未找到表型可以恢復(fù)的突變株系。本論文在超高CO2條件下種植C4植物谷子偶然發(fā)現(xiàn)：其在超高CO2條件下的生長(zhǎng)