2.冷等离子体种子播前处理技术的概念和应用-中国种业.doc

基于冷等离子体种子处理技术的苜蓿表观遗传研究 邵长勇13王德成15收稿日期： 修订日期： *国家牧草产业技术体系项目（CARS-35） 作者简介：邵长勇（1968-），男，山东人，研究员，主要从事种子工程技术研究，E-mail：shaochangyong@ 。 通讯作者：王德成（1965-），男，吉林人，教授，博士生导师，主要从事农业机械化工程研究。中国农业大学工学院，100193. wdc@。 杨鹏4刘亮东1尤泳1王光辉1唐欣2 梁凤臣3张丽丽3 （1中国农业大学工学院，北京 100083；2山东农业工程学院，济南 250100；3山东省种子有限公司 济南 250100；4山东省农业科学院，济南 250100；5农业部土壤-机器-植物系统技术重点实验室，北京 100083） 摘要：天然植物群体中存在着大量的遗传变异，包括遗传物质改变和表观遗传变异，它们是物种赖以生存和进化的源泉。表观遗传变异不涉及植物遗传物质DNA排列书序的改变的变化，这种改变通过有丝分裂和（或）减数分裂分方式来实现植物世代间的稳定遗传。文章介绍了表观遗传学的概念、研究了研究范畴及相关进展，主要从表观遗传变异的重要来源——冷等离子体种子处理技术，总结了基于冷等离子体种子处理技术的表观遗传在苜蓿改良中的应用，阐述了它的具体实施方法，并且提出了展望。 关键词：表观遗传变异；冷等离子体；种子播前处理技术；苜蓿育种 表观遗传学是研究在遗传物质DNA排列顺序没有发生改变的情况下，通过细胞内DNA某个或者多个节点基因表达发生改变，由此植物的基因功能出现可逆的、可遗传的变异的遗传学分支领域[[] 孙永健，陈小强，孙宁，等．表观遗传学的分子机制及其研究进展[J].安徽农业科学，2008,36(33):14450-14452,14510 ]。通过大量的实践证明，这些不能用经典遗传学理论解释的表观遗传变异中蕴含着许多在育种上有重要有益价值的可遗传的变异，这些变异可能与冷等离子体种子处理等非生物胁迫有着十分紧密的关系，对表观遗传的产生机理和遗传规律的进行深入解析，将会有助于表观遗传在作物品种改良和种质资源创新中的有效利用。 1 表观遗传学的概念和研究范畴 表观遗传学(Epigenetics)的概念最初由著名生物学家Conrad H．Waddington在1942提出[[] Waddington C H1Canalization of development and the inheritance of acquired aracters[J]1Nature, 1942, 150: 563-5651 ]。表观遗传是指在遗传物质DNA排列顺序不发生改变的情况下，细胞内DNA某个或者多个节点基因表达却发生了可遗传的改变，这种改变不是细胞内遗传信息发生的改变，而是传统意义上遗传信息以外的其它可遗传物质发生的改变，并且这种可遗传的改变可以在细胞发育和细胞增殖过程中能够稳定地传递。表观遗传研究主要集中在DNA甲基化、基因沉默、组蛋白密码、染色质重塑DNA编辑(RNA ed-iting)、核仁显性、基因组印记(genomic mi printing)、休眠转座子激活和非编码RNA调控等方面[[] 董玉玮，侯进慧，朱必才，等．表观遗传学的相关概念和研究进展[J].生物学杂志, 2005, (1): 2-41 ]。表观遗传变异的后果是基因表达发生了大规模的改变，这种改变是可以遗传的，并由此可以产生新的种质资源或者新物种[[] 谭建新，孙玉洁．表观基因组学研究方法进展与评价[J].遗传, 2009, (1): 7-161 ]。实现表观遗传变异的一个重要因素是自然环境中的各种生物和非生物胁迫，非生物的环境胁迫主要是冷害、干旱、盐碱胁迫与辐射等。这些可遗传的变异中，蕴含许多在育种上有重要价值的变异，并可能与基于冷等离子体种子处理等物理胁迫因素密切相关，深入解析它的产生机理和遗传规律，将有助于表观遗传技术在作物改良中的有效利用。 2. 冷等离子体种子播前处理技术的概念和应用 2.1冷等离子体种子播前处理技术的概念 等离子体是物质存在的第四种状态，即物质第四态，是一种能量更高的物质聚集态，属于物理学科的范畴。冷等离子体种子播前处理技术是现代物理工程技术在农业生产中的必威体育精装版有效应用，运用冷等离子体进行农作物种子处理，可以激活种子的内源活性物质，使生物大分子由基态跃迁到激发态，分子能量大大增加，生命力得到激活，种子的发芽势、发芽率得到较大幅度提高，抗逆性增强，使农作物种子得到复壮促生，激活某些基因节点，从而改善品质，提高作物产量。经冷等离子体种子播前处理技术处理过的农作物种子，其产量增加，品质改善，能够实现种子提纯复壮、提高产量[[] 邵长，王德成，刘亮东，等．冷等离子体种子播前处理技术