在生命科学由基因组学向蛋白组学转向的时代背景下,作为作物种质创新与品种培育的有效技术途径,高效化学诱变技术的开发与应用在生物学、农学、食品科学等学界及相关领域受到了广泛关注。MNU(N-甲基-N-亚硝基胍)是一种高致变率的新型基因诱变剂,在日本已用于水稻受精卵诱变及突变体的规模化开发。然而,MNU用于其它谷类作物的基因诱变研究还未见报道。玉米和高粱作为主要粮食作物是支撑人类生存与发展的重要资源,其基因诱变新技术的研发对于丰富食品素材,保证食品原材料的多样性方面具有不可替代的重要作用。本研究致力于谷类作物生殖细胞MNU诱变处理技术的研发,旨在解决该诱变研究中水性处理环节谷类作物花粉活力低的技术难题,最终开发一个对谷类作物基因诱变具有普适性的诱变技术体系。本文主要得出以下结果:(1)对不同保护液(PVS)处理下的玉米离体花粉和高粱离体花粉进行活力测定,结果表明PVS1(同时含有甘油、乙二醇、二甲基亚砜、蔗糖四种成分的玻璃化保护液)对谷类作物水性环境下离体花粉存活率的保护效果最好,该条件下玉米和高粱离体花粉活力分别为56.73%和56.17%。(2)基于使用PVS1保护液的前提下,对更具代表性的玉米离体花粉进行MNU诱变处理,单因素及正交实验结果表明,MNU浓度为1.0mmol/L,处理时间为40 min,pH 4.8,磷酸盐缓冲液为10 mmol/L为其最适诱变处理条件。(3)进一步对最适诱变处理条件下的玉米离体花粉进行发育形态学解析,证明此诱变处理条件可以保证授粉、受精过程的顺利完成,并且得出玉米的结棒率为52%。本研究使用的诱导谷类作物花粉生殖细胞发生诱变的MNU诱变剂,与EMS诱变剂相比,理论上具有更高的诱变效率;与日本已报道的水稻受精卵的MNU诱变处理相比,我们期待其具有更高的突变体开发效率。玉米和高粱是我国最主要的旱地农作物。本文的创新之处,不仅在于对谷类作物生殖细胞的诱变和突变体的开发提供普适性的借鉴,更对选育作物优异新品种、提高其蛋白和脂肪酸等营养品质、创制食品新素材方面具有重要的现实指导意义。