全 文 ：核 农 学 报 2010，24(3):460 ～ 465
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
文章编号:1000-8551(2010)03-0460-06
茄子航天诱变后代变异及其 SSR标记多态性研究
何娟娟1，2 刘富中2 陈钰辉2 杨文才1 连 勇2
(1. 中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193;2. 中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081)
摘 要:以“实践八号”育种卫星搭载的 3 个茄子高代自交系为材料，分析茄子航天诱变后代的变异及其
SSR 多态性。结果表明:航天诱变处理能显著影响茄子当代(SP1)种子的萌发，诱使株高、株型、叶片、果
形等植物学性状在二代(SP2)发生变异，多数变异性状可在三代(SP3)稳定遗传;不同基因型材料对航
天诱变处理的敏感度不同，长茄 05 － 18 的敏感性最高，圆茄 05 － 9 较 05 － 7 敏感性高;SSR 多态性检测
结果显示，变异株系与其未经航天处理自交系间存在不同程度的多态性，说明航天诱变可以使茄子在分
子水平上发生变异。
关键词:茄子;航天诱变;SSR 标记
EFFECT OF SPACE FLIGHT MUTATION ON EGGPLANT AND ANALYSIS
OF GENETIC DIVERSITY BY SSR MOLECULAR MARKER
HE Juan-juan1，2 LIU Fu-zhong2 CHEN Yu-hui2 YANG Wen-cai1 LIAN Yong2
(1. College of Agronomy and Biotechnology，China Agricultural University，Beijing 100193;
2. Institute of Vegetables ＆ Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081)
Abstract:Seeds of three eggplant varieties (05 － 7，05 － 9 and 05 － 18)were carried by“Shijian 8”satellite for space
flight treatment. The space flight mutation effects on eggplant were studied and the genetic diversity of mutant lines was
analyzed using SSR markers. The results showed that space flight had obvious effects on the seed germination in eggplant
SP1 generation and other characters such as plant height，plant type，leaf shape，fruit shape in the second generation.
Most of the mutated characters could stably inherit in the third generation. The results also indicated that different
eggplant genotypes resporded different to the space flight mutation;the long eggplant 05 － 18 was much more sensitive
than other two varieties. Great variation between variant lines and their original varieties were detected by SSR markers，
suggesting that space flight could induce molecular variation in eggplant.
Key words:eggplant;spaceflight mutation;SSR molecular maker
收稿日期:2009-08-17 接受日期:2009-12-04
基金项目:国家 863 项目(2007AA100104)，国家支撑计划项目(2008BAD97B06)
作者简介:何娟娟(1982-)，女，云南开远人，硕士研究生，主要从事蔬菜遗传育种方面的研究。E-mail:hjj@ caas. net. cn
通讯作者:连 勇(1959-)，男，河北城安人，研究员，主要从事茄子遗传育种方面的研究。E-mail:lianyong@ mail. caas. net. cn
近年发展起来的航天诱变育种技术，在有效创造
特异突变基因资源和培育作物新品种方面己初显成
效，获得一系列珍贵的特异突变材料和新种质［1］。应
用现代生物技术在分子水平研究航天环境因素对作物
遗传物质的影响，评价太空诱变效果，对进一步深入研
究植物航天诱变机理及作物航天诱变育种具有重要的
意义。
本研究以 3 个茄子高代自交系为材料，对其航天
诱变处理后代进行农艺学、植物学变异分析，应用 SSR
标记技术对获得的表型性状变异明显的株系进行多态
性分析，旨在探讨和评价航天环境对茄子诱变效果，为
茄子航天诱变育种提供参考。
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3 期 茄子航天诱变后代变异及其 SSR 标记多态性研究
1 材料与方法
1. 1 试验材料
圆茄 05 － 7、05 － 9 和长茄 05 － 18，为中国农业科
学院蔬菜花卉研究所茄子遗传育种课题组选育的高代
自交系。
05 － 7:株高 80 ～ 90cm，开展度 100 ～ 120cm，叶绿
色，门茄在第 7 ～ 8 片叶处着生，果实扁圆形，果皮紫
色，有光泽，萼片及果柄深紫色，果肉浅绿白色，肉质细
嫩，单果重 600 ～ 800g。
05 － 9:株高 100 ～ 120cm，开展度 85 ～ 100cm，株
型较紧。门茄在第 9 ～ 10 片叶处着生，果实扁圆形，果
皮深紫黑色，有光泽，果肉绿白色，致密，单果重 200 ～
1000g。
05 － 18:株型直立，生长势强，单株结果数多，果实
长棒型，纵茎 30 ～ 35cm，横径 5 ～ 6cm，果色黑亮，肉质
细嫩，单果重 250 ～ 300g。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 航天诱变 05 － 7、05 － 9 和 05 － 18 种子由
“实践八号”育种卫星搭载进行航天诱变处理，每个自
交系 3000 粒种子。卫星于 2006 年 9 月 9 日 15 时在
酒泉发射中心由“长征二号丙”运载火箭送入预定轨
道，运行轨道为倾角 63 度、近地点 187km、远地点
463km。15d 后，在四川遂宁回收，共运行 355h，航程
900 多万 km。
1. 2. 2 田间种植与调查 试验于 2007 － 2009 年在中
国农业科学院蔬菜花卉研究所廊坊试验基地进行，采
用春季露地栽培方式进行农艺性状、植物学性状观察
记载，栽培管理同常规生产。具体试验安排如下:
2007 年田间栽培回收当代(SP1)材料各 200 株，
以未经航天诱变处理的同批种子(SP0)材料各 20 株
作对照，材料按单果 /单株收获种子。
2008 年田间栽培二代(SP2)株系 237 个。其中，
05 － 7 SP2 代 85 个株系，05 － 9 SP2 代 57 个株系，05 －
18 SP2 代 95 个株系，每个株系 10 株，以 SP0、SP1 各 20
株作对照。每个株系留 1 单果，农艺性状、植物学特征
发生异常的植株单独留果收获种子。
2009 年田间栽培 SP3 株系 45 个，选自 SP2 代植株
形态发生明显异常的材料。其中，05 － 7 SP3 代株系 8
个，05 － 9 SP3 代株系 9 个，05 － 18 SP3 代株系 28 个，
每个株系 13 株。以 SP0、SP1 各 13 株作对照。每 1 株
系留 1 单果，农艺性状、植物学特征发生异常的植株单
独留果收获种子。
性状特征观察:发芽率、花期、株高、株型、叶形和
果形等重要性状调查方法参照《茄子种质资源描述规
范和数据标准》［2］。苗期调查子叶颜色、下胚轴颜色
等;对茄始花期调查株型、叶形、叶色、叶缘、叶片长、叶
片宽、叶柄长等;四门斗开花结果期调查株高、株幅等;
对茄商品成熟期调查主茎色、果面棱沟、果顶形状、商
品果纵径、商品果横径等。
1. 2. 3 SSR 标记分析 样品采集:SP2 代始花期在田
间逐株取鲜嫩叶片 2 ～ 4 片置于冰盒中，然后于 － 80℃
冰柜中保存。
DNA 提取及纯化:参考万翔等［3］的改良 CTAB
法，每个参试单株取 2 片叶样，加 CTAB 溶液用电钻研
磨。经 RNAse 消化处理后，用 1%琼脂糖凝胶对所提
DNA 进行电泳检测，已知浓度的 λDNA 做对照，将浓
度统一调至 50ng /μl，－ 20℃保存备用。
PCR 反应:反应物体积 20μl，内含 10 × PCR buffer
(50mmol /L KCl，10mmol /L Tris-HCl，pH8. 3、1. 5mmol /
L MgCl2，0. 1%明胶)，1U Taq DNA 聚合酶，50 ～ 100ng
模板 DNA，0. 15μmol /L 引物和 0. 2mmol /L dNTP。反
应程序为 94℃预变性 5min;94℃ 1min、55℃ 30s，72℃
40s，35 个循环;72℃再延伸 5min，置于 4℃冰箱保存。
产物在 8. 0%非变性聚丙烯酰胺凝胶和 0. 5 × TBE 缓
冲液条件下电泳分离，用 AgNO3 染色后，观察、拍照，
统计条带情况。试验所用的 62 对引物主要来源于 2
篇英文文献［4，5］，由上海生工生物工程技术有限公司
合成。
2 结果与分析
2. 1 航天诱变对 SP1 代茄子的影响
由表 1 可以看出，相比 SP0 对照，3 个品种 SP1 代
种子的萌发均受到不同程度的影响。其中，圆茄 05 －
7 和 05 － 9 的 SP1 代种子发芽势、发芽率和发芽指数
有显著变化，发芽势分别降低至 39%和 70. 75%，发芽
率分别降至 56%和 75. 25%，与对照间的差异达到极
显著水平。长茄 05 － 18 SP1 代与 SP0 对照相比，发芽
指数有极显著变化，发芽势、发芽率并无明显区别。
3 个茄子品种 SP1 代植株生长发育正常，株高、株
幅、叶形和果形等性状与 SP0 对照没有明显差异。
2. 2 SP2 代茄子的田间变异表现
航天诱变茄子在 SP2 代植株中，出现了丰富的变
异，不同品种间变异率差异显著。在 2370 个 SP2 代植
株中，共获得植物学特征变异的单株 80 株，变异率为
3. 38%(表 2)。其中，05 － 7 变异率为 1. 29%，05 － 9
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核 农 学 报 24 卷
变异率为 3. 16%，05 － 18 变异率为 5. 37%，说明航天
诱变处理能使茄子产生变异，不同基因型的茄子对航
天诱变处理的敏感度不同，长茄 05 － 18 比圆茄 05 － 9
和 05 － 7 反应更敏感。
表 1 航天诱变对茄子 SP1 代种子萌发的影响
Table1 Influence of space flight treatment on seed
germination in eggplant SP1 generation
材料
material
7 日发芽势
germination energy
index of
7 days (%)
14 日发芽率
germination rate
of 14 days(%)
发芽指数
germination index
对 照
CK
处 理
treatment
对 照
CK
处 理
treatment
对 照
CK
处 理
treatment
05 － 7 99. 50 39. 00 99. 50 56. 00 29. 02 11. 32
05 － 9 96. 25 70. 75 97. 25 75. 25 27. 62 19. 53
05 － 18 96. 00 99. 00 97. 00 99. 25 22. 56 30. 91
注:表中数值为 4 次重复平均值;表示 0. 01 水平差异极显著。
Note:Each Number in the table is the mean of four repeat;indicated
significant difference at 0. 01.
在 SP2 代苗期观察到黄化、真叶畸形、子叶变厚等
异常幼苗(图 1)，田间定植时被淘汰。经航天处理的
3 个材料均呈现果实减小、花期推迟的异常趋势。长
茄品种呈现株幅增大、植株矮化、叶面积减小的异常趋
势，圆茄则呈现株幅减小、叶面积增大的异常趋势。05
－ 7 出现株高、叶面积等异常的植株;05 － 9 出现叶片
肥大、叶柄和主茎增粗、花朵变大及果实有棱等异常的
植株(图 2);05 － 18 出现株型、株幅、下胚轴颜色、叶
缘、果色及果形等异常的植株(图 3)。
表 2 航天诱变对 SP2 代茄子的影响
Table 2 Influence of space flight treatment
on SP2 plants of eggplant
材料
material
定植株数
planting amount
变异株数
No. of mutants
observed
变异率
mutants
rate (%)
05 － 7 850 11 1. 29
05 － 9 570 18 3. 16
05 － 18 950 51 5. 37
合计 2370 80 3. 38
2. 3 SP3 代茄子的田间变异表现
在 SP3 代共筛选到 16 个变异株系(表 3)。其中，
H8 ～ H14 是 05 － 7 的株高变异系，H18 是 05 － 9 的叶
片变异系，株型变异系 H26 ～ H32 和果形变异系 H38
～ H43 为 05 － 18 的变异后代。
图 1 SP2 代观察到的异常幼苗
Fig. 1 Abnormal seedlings of eggplant in SP2 generation
A:黄化苗;B:畸形苗;C:子叶肥厚幼苗
A:Etiolated seedlings;B:Malformed seedlings;C:Seedling with fleshy cotyledon
图 2 05 － 9 SP2 代植株中出现的异常特征
Fig. 2 Abnormal features of 05 － 9 in SP2 generation
A:叶片肥大、发皱，叶柄增粗的异常植株;B:花朵变大，畸形(右侧为畸形花);C:果实有棱
A:the abnormal large crinkly leaves，and thick petioles;B:big and malformed flower on the right;C:fruit with edges
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3 期 茄子航天诱变后代变异及其 SSR 标记多态性研究
图 3 05 － 18 SP2 代植株中出现的异常特征
Fig. 3 Abnormal features of 05 － 18 plants in SP2 generation
A:下胚轴变绿(右侧苗);B ～ C:叶缘缺刻;D:果实变绿;E ～ G:依次为直立型(对照)、半直立型和开展型。
A:Color of hypocotyls change to green;B ～ C:Incised leaf margin;D:Green fruit;
E ～ G:The plant types are erect type，semierect type (CK)and spread type，respectively.
表 3 航天诱变茄子 SP3 代 16 个变异株系的性状表现
Table 3 Characters of the 16 eggplant variant lines of SP3 generation
株系
line
花期
flowering period(d)
株高
plant height(cm)
株幅
plant width (cm2)
叶面积
leaf area (cm2)
果实大小(纵径 ×横径)
fruit size(longitudinal
diameter × transverse
diameter)(cm2)
对照
CK
处理
treatment
对照
CK
处理
treatment
对照
CK
处理
treatment
对照
CK
处理
treatment
对照
CK
处理
treatment
H8 05 /18 05 /20 65. 2 68. 1 8413. 35 7457. 00 419. 08 450. 85 12. 8 × 9. 2 11. 5 × 7. 8
H9 05 /18 05 /20 65. 2 74. 8 * 8413. 35 8657. 90 419. 08 474. 07 12. 8 × 9. 2 12. 6 × 9. 3
H13 05 /18 06 /01 65. 2 74. 1 8413. 35 6242. 20 419. 08 500. 08 12. 8 × 9. 2 12. 2 × 8. 1 *
H14 05 /18 05 /23 65. 2 81. 4 8413. 35 6996. 20 419. 08 566. 21 12. 8 × 9. 2 12. 6 × 8. 5
H18 05 /24 06 /02 79. 9 79. 7 6335. 62 4381. 80 452. 89 879. 39 17. 0 × 12. 1 9. 8 × 5. 3
H26 05 /19 05 /20 87. 0 65. 0 6091. 40 8962. 60 * 353. 28 293. 96 33. 1 × 6. 4 23. 3 × 5. 4
H27 05 /19 05 /20 87. 0 79. 4 6091. 40 8810. 80 * 353. 28 311. 38 33. 1 × 6. 4 21. 2 × 5. 5
H28 05 /19 05 /20 87. 0 69. 4 6091. 40 8279. 60 353. 28 273. 67 33. 1 × 6. 4 23. 3 × 5. 6
H29 05 /19 05 /19 87. 0 79. 4 6091. 40 6996. 60 353. 28 303. 50 33. 1 × 6. 4 22. 4 × 5. 9
H30 05 /19 05 /20 87. 0 77. 4 6091. 40 9721. 40 353. 28 268. 53 * 33. 1 × 6. 4 24. 8 × 6. 2
H32 05 /19 05 /19 87. 0 80. 0 6091. 40 7286. 80 353. 28 273. 94 33. 1 × 6. 4 20. 3 × 5. 6
H38 05 /19 05 /19 87. 0 78. 4 6091. 40 7837. 00 353. 28 301. 05 33. 1 × 6. 4 20. 9 × 5. 5
H39 05 /19 05 /20 87. 0 70. 6 6091. 40 7320. 30 353. 28 309. 28 33. 1 × 6. 4 21. 3 × 5. 5
H40 05 /19 05 /20 87. 0 79. 6 6091. 40 6529. 00 353. 28 352. 01 33. 1 × 6. 4 19. 4 × 6. 2
H42 05 /19 05 /21 87. 0 81. 6 6091. 40 7699. 20 353. 28 342. 41 33. 1 × 6. 4 20. 4 × 5. 3
H43 05 /19 05 /23 87. 0 85. 0 6091. 40 6318. 00 353. 28 233. 08 33. 1 × 6. 4 26. 2 × 5. 0
注:* 表示在 0. 05 水平差异显著，表示在 0. 01 水平差异显著。
Note:“* ”and“”indicated significant difference at 0. 05 and 0. 01 levels，respectively.
05 － 7 的变异后代株系 H8 ～ H14 的株高和叶面
积明显增加，营养生长旺盛，而生殖生长受到抑制，其
中 H14 株高增加了 24. 8%，与对照的差异达极显著水
平。
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05 － 9 的变异后代株系 H18 的株幅、叶片、主茎、
果实等发生变异，其中叶片的变异最明显，该株系叶片
变肥大、发皱，平均叶面积为 879. 39cm2，较原始亲本
05 － 9 增加 94. 2%，二者差异达极显著水平(图 4-A);
叶柄与主茎间夹角减小，枝叶生长有向主茎靠拢的趋
势，以致株幅明显减小，株幅均值仅为 4381. 80;主茎
和叶柄明显增粗，平均值分别为 21. 42cm 和 13. 04cm，
而对照分别为 17. 92cm 和 8. 18cm，差异极显著;果实
成熟期，坐果率仅为 20%，且多数是畸形果，果实大小
平均值为 9. 8cm × 5. 3cm，与对照的差异达极显著水
平。根据 2008、2009 年连续 2 年的观察，H18 主要农
艺性状和植物学特征表现较为稳定，田间表现整齐一
致。
05 － 18 的变异后代株系 H26、H27、H28、H29、H30
和 H32 主要发生株型变异，由直立型(第一分枝开张
的夹角小于 45°)变异为半直立型(夹角在 45° ～ 90°之
间)，部分植株甚至出现开展型变异(夹角大于 90°)。
H26、H27 和 H30 株幅平均值显著大于对照，H26 和
H28 的株高和叶面积均小于对照，株高平均值仅为
65. 0cm 和 69. 4cm，与对照差异达极显著水平;H38、
H39、H40、H42 和 H43 主要发生果形变异，长棒型果
实发生下端变粗的变异，果实下端与上端横径差异可
达 2. 2cm，果顶形状也由尖圆变为钝圆(图 4-B)，果长
较对照明显变短，二者差异达极显著水平。
图 4 05 － 9(CK)SP3 代主要变异株系(H18、H38、H39)的表型特征
Fig. 4 Main phenotypic traits of the eggplant variant lines(H18，H38，H39)in 05 － 9(CK)SP3 generation
2. 4 诱变后代的 SSR 多态性分析
在 SP2 代变异株系中，选取表型性状变异较为明
显的 7 个变异株系进行 SSR 分析，筛选 3 个材料 SP0
和 SP2 代变异株系之间具有多态性的引物。通过对
62 对 SSR 备选引物进行稳定性和退火温度筛选，初步
筛选出 56 对多态性高、重复性好的 SSR 引物，共扩增
出 201 条较为清晰、重复性好的条带，引物的扩增产物
大小介于 110 ～ 369bp 之间，其中 89 个为多态性条带，
多态性百分率为 44. 3%。不同引物扩增的条带数差
异较大，从 2 条到 13 条不等，平均每对扩增 3. 59 条，
平均多态性条带为 1. 59 条。
将初步筛选出的 56 对 SSR 引物用于变异株系的
SSR 分析，结果 EEMS12、EEMS18、EEMS20、EEMS33、
EEMS38、EM133 和 EM141 等 6 对引物在变异株系中
检测出多态性，多态性频率为 9. 68%。
图 5 引物 EM133 扩增结果
Fig. 5 SSR amplification results of EM133
其中，引物 EM133 在异常株系 H131 中扩增出 4
条特异条带(图 5)，引物 EEMS38 在异常株系 H186 中
出现条带缺失(图 6)，引物 EM141 在异常株系 H212
中扩增出 2 条特异条带(图 7)。结果说明经航天诱变
产生的这些茄子异常植株在 DNA 分子水平上发生变
异。
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图 6 引物 EEMS38 扩增结果
Fig. 6 SSR amplification results of EEMS38
图 7 引物 EM141 扩增结果
Fig. 7 SSR amplification result of EM141
3 讨论
不同作物或同一作物不同品种对航天诱变的敏感
度存在差异［6］，水稻、甘蓝型油菜等作物的航天诱变
育种研究也证实了这一观点［7，8］。本试验结果与王世
恒等［9，10］的研究结论基本相符:茄子种子进行航天诱
变处理，能使株高、株型、叶片、果形等植物学性状发生
变异，不同基因型材料对航天诱变处理的敏感性及反
应方式不同。3 个参试材料中，05 － 18 对空间条件的
敏感性明显高于其他 2 个圆茄材料，回收后代中发生
变异的植株最多;05 － 9 敏感性次之，05 － 7 最低，植株
整齐度最高，变异植株较少。通过研究不同基因型的
茄子材料对太空条件的敏感性差异，筛选对太空诱变
更敏感的材料，有利于增强诱变效果，提高航天诱变育
种效率。
分子标记应用于茄子航天诱变育种的研究尚未见
报道，本研究利用 SSR 标记分析了 3 个茄子高代自交
系航天诱变后代材料的遗传多样性，在分子水平上证
实航天诱变可以使茄子发生变异。本试验结果表明，
茄子航天搭载变异株系发生了基因位点变异，这与番
茄、水稻、棉花和花生等作物的航天突变体的 SSR 标
记研究结果基本一致［11 ～ 14］。通过 SSR 分子标记对航
天诱变后代材料的多态性进行分析，可为今后进行茄
子突变体的有益基因定位、克隆和分子标记辅助育种
打下良好的基础，也可为创新茄子种质资源和航天诱
变育种提供理论基础。
参考文献:
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