小麥育種誘變新技術(shù)的應(yīng)用研究

邵長紅

輝縣市農(nóng)業(yè)局種子管理站，河南 新鄉(xiāng) 453600

誘變育種是指利用化學(xué)誘變劑和物理因素雙方共同作用，誘導(dǎo)遺傳基因發(fā)生變異，在較短時(shí)間內(nèi)獲得有價(jià)值的突變體而孕育出新品種或創(chuàng)造出新物質(zhì)資源的技術(shù)。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織和國際原子能機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，目前全世界通過誘變技術(shù)培育出小麥新品種有70多種。有的品種已經(jīng)得到普遍推廣大面積種植取得成功。例如，俄羅斯的新西伯利亞67的種植面積高達(dá)300萬公頃，它具有很強(qiáng)的區(qū)域環(huán)境突破性，成為適合西伯利亞地區(qū)春季種植的又一小麥新品種；芬蘭的Taava品種占該國硬粒春小麥種植面積的65%；意大利經(jīng)過精心研究培育成的Creso小麥品種在該國的種植面積高達(dá)45萬公頃，占該國小麥種植面積的1/3。

我國對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究主要是從上世紀(jì)50年代末期開始的，通過科研人員的辛勤努力我國終于從1996年開始相繼培育成功鄂麥6號(hào)﹑太輻1號(hào)等多種誘變小麥新品種，同時(shí)使我國誘變技術(shù)應(yīng)用研究邁入世界先進(jìn)行列。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國培育成功并種植推廣的誘變小麥新品種有50多種，超過世界其它各國研究成果的總和，在我國的種植面積高達(dá)300萬公頃，對(duì)我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了積極作用，并有效緩解了我國人口壓力而帶來的糧食問題。在這50多種小麥誘變新品種中，有44種是直接利用突變技術(shù)培育成功的，用間接方式研制成功的有7種，即間接利用突變技術(shù)。這些品種相繼在我國得到大面積的種植推廣，效果顯著。其中山農(nóng)輻63在1984年的種植面積已高達(dá)120萬公頃，鄂麥6號(hào)在1981的種植面積高達(dá)33萬公頃，除此之外還有許多品種在我國種植推廣，在此不再一一列舉。另外還有一些小麥品種在我國的種植面積不是很大，但這些品種有著其特殊的利用價(jià)值。

隨著我國現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展及邊緣交叉學(xué)科領(lǐng)域研究的進(jìn)步，我國通過改變誘變方法，研制出了新的誘變?cè)床⒃谥参锲贩N改良中得到了應(yīng)用。這些誘變新技術(shù)主要有：離子束注入﹑花粉輻射﹑空間育種等。以下就植物誘變新技術(shù)在小麥育種中的應(yīng)用作以簡要闡述。

1 石蠟油—EMS花粉誘變育種技術(shù)

EMS是烷化劑甲基磺酸乙酯的簡稱，它作為誘變技術(shù)中最有效的化學(xué)誘變劑之一，起著很大的作用，它已成功應(yīng)用于多種作物誘變品種當(dāng)中。EMS在誘變中的工作機(jī)理是通過與其它分子直接反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。EMS的誘發(fā)突變體主要通過以下兩個(gè)步驟來完成：第一步是被烷基化，第二步在DNA的復(fù)制過程中通過配對(duì)，進(jìn)行堿基的交換，即G：C變?yōu)锳：T，形成點(diǎn)突破。該項(xiàng)技術(shù)有著很大的優(yōu)越性，它由于直接作用于配子進(jìn)行配對(duì)，具有誘變范圍廣﹑誘變率較高的特點(diǎn)，較傳統(tǒng)的電離輻射技術(shù)具有很強(qiáng)的優(yōu)越性。

早在上世紀(jì)60年代我國就已經(jīng)開始對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究，在研究初期采用EMS水溶液對(duì)植物種子進(jìn)行處理的方式，但通過這種方式產(chǎn)生的誘變率很低。1978年以來我國開始對(duì)這種方式進(jìn)行改進(jìn)，將EMS溶解于石蠟油中對(duì)玉米花粉進(jìn)行處理，并取得成功，由此石蠟油—EMS技術(shù)在我國開始應(yīng)用推廣，并在全世界傳播開來。我國著名育種專家劉治先先生應(yīng)用該技術(shù)研究得出高油酸突變體，并通過該項(xiàng)技術(shù)培育出了玉米新品種，在我國得以推廣，同時(shí)這還為特用玉米育種的研究提供了寶貴的資源材料。在此方法的推動(dòng)下我國育種專家相繼研制出了顯性核突變不育突變體等。

德國在進(jìn)行抗病育種的研究中采用EMS﹑快中子更換處理的方法培育成了抗多種病蟲害的小麥新品種，在種植推廣的過程中取得了很好的效果，這些新品種的主要抗病蟲害的功能有：稈銹﹑葉銹﹑穎枯病等。我國運(yùn)用該技術(shù)成功研制出了抗逆性和適應(yīng)性很強(qiáng)的小麥品種，這種品種落黃性紅﹑對(duì)跳銹與白粉病具有持久性抵御作用。

2 離子束注入誘變育種技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)在我國的應(yīng)用研究有著一定的歷史原因，上世紀(jì)80年代，低能重離子注入生物學(xué)作為一個(gè)邊緣學(xué)科在我國興起，這一邊緣學(xué)科的誕生在我國有著極其重大的意義，它有著廣闊的應(yīng)用前景備受世界關(guān)注。離子束注入誘變育種技術(shù)的育種原理主要是，采用荷能離子注入到農(nóng)作物的種子或器官的某一組成部分上，引起基因突變，以達(dá)到培育出新品種的目的。這種方式具有許多的優(yōu)點(diǎn)，它育出的種子具有損傷輕微﹑突變率較高﹑易推廣的特點(diǎn)，是人工育種技術(shù)的新發(fā)展。

利用該技術(shù)進(jìn)行育種，它采用離子注入與生物體相互作用，注入的離子與生物體的互相作用是局部的﹑雙重的﹑并具有不易修復(fù)的特征。這種荷能離子注入使染色體易位﹑倒位﹑重復(fù)等從而引起基因突變。離子注入的生物學(xué)效應(yīng)十分明顯，植物細(xì)胞受到離子束的作用后，細(xì)胞壁變薄，細(xì)胞膜受損，有的則削去了一部分的細(xì)胞壁，離子束注入引起基因突變，使作物的果實(shí)早熟﹑增大等作用。采用該方法進(jìn)行育種，在離子注入后對(duì)有的小麥品系的發(fā)芽率﹑發(fā)芽期都有一定的影響，并有一定的降低作用，這種作用與劑的用量成正比。

3 花粉輻照誘變育種技術(shù)

該種育種技術(shù)的工作原理主要是：小麥花粉成熟后，在其處于一種單倍性的比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)用適當(dāng)?shù)妮椛鋭┝窟M(jìn)行處理，已發(fā)生位點(diǎn)突變?yōu)橹?，且各花粉粒發(fā)生突變的位點(diǎn)不盡相同。用這些具有新基因的花粉進(jìn)行授粉，這樣可以有效的使其后代發(fā)生種類繁多的變異，且這些變異會(huì)帶來一系列的反應(yīng)，如有的可以使農(nóng)作物的產(chǎn)量增加等。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究學(xué)專家以中國普通春小麥J-11為母本，分別用5﹑9﹑15﹑30Gy的射線輻照黑麥散粉期穗子，并將其花粉授予普通小麥J-11 ，結(jié)果表明：低劑量下結(jié)實(shí)率略有提高。各種處理劑量的輻射對(duì)雜種幼胚和胚乳發(fā)育均有傷害作用，雜交種子含胚率﹑雜種幼胚含胚率﹑雜種幼胚成苗率百分之百。

4 空間誘變育種技術(shù)

農(nóng)作物空間誘變技術(shù)主要是利用太空環(huán)境對(duì)農(nóng)作物的種子產(chǎn)生有益變異的育種方法，它主要采用升入高空的氣球或返回式的衛(wèi)星將種子帶入太空與環(huán)境相互作用，然后將返回的種子在地面進(jìn)行加工孕育而形成新材料﹑新品種。它的變異原理是，種子在太空中受到微重力，宇宙射線及高真空﹑近地磁場(chǎng)的作用，這些環(huán)境都是在地球環(huán)境中所無法獲取的，通過這種環(huán)境刺激誘變，引起植物細(xì)胞及細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生相應(yīng)的變異。

空間誘變育種有一系列的優(yōu)越性，比一般常規(guī)育種提早2個(gè)世代的穩(wěn)定，具有育種進(jìn)程快，周期短，育種效率高等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展，為這項(xiàng)技術(shù)在我國的應(yīng)用提供了充分的條件，從1987年到2001年我國成功進(jìn)行了10次植物種子的搭載實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)涉及的領(lǐng)域主要有：糧棉油﹑瓜果蔬菜等方面，經(jīng)過地面農(nóng)業(yè)育種專家的辛勤實(shí)驗(yàn)，培育出一系列植物優(yōu)良品種，具有優(yōu)質(zhì)﹑早熟﹑抗病蟲害能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

5 結(jié)論

綜上所述，利用誘變技術(shù)培育出的小麥品種有著許多優(yōu)良性能，以上幾種誘變技術(shù)各有其特點(diǎn)，由于其應(yīng)用的時(shí)間還比較短，在實(shí)際的操作過程中還存在著許多問題，還需進(jìn)一步去探索研究，基于作者能力的限制，文中的不足之處望行業(yè)同仁多多指正，在今后的工作當(dāng)中亦會(huì)加強(qiáng)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，爭取為植物誘變育種技術(shù)研究做出更大的貢獻(xiàn)。

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