淺析作物誘變育種

陳小梅 李萍 陳雅歡 吳梅 張嬌閣

摘 要 結(jié)合近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)誘變技術(shù)的研究進(jìn)展，綜述了主要誘變技術(shù)、突變體的選擇和篩選方法，旨在為今后誘變育種提供理論參考。

關(guān)鍵詞 誘變；作物育種

誘變育種不但可以創(chuàng)造變異，而且還可以解決遠(yuǎn)緣雜交過程中遇到的諸多問題。誘變育種具有突變率高，突變譜寬，后代性狀穩(wěn)定快，育種周期短、不涉及到轉(zhuǎn)基因的沉默及安全性問題等優(yōu)點(diǎn)，是擴(kuò)大遺傳變異、促進(jìn)遺傳基因重組以及選育新品種、創(chuàng)造新種質(zhì)的有效途徑。

1 作物誘變技術(shù)

1.1 物理誘變

1.1.1 核輻射誘變育種

核輻射誘變育種主要是利用c射線、B射線、x射線、V射線或中子照射作物的器官、種子花粉、植株，促使遺傳物質(zhì)的染色體斷裂再重新組合，造成基因突變，誘發(fā)產(chǎn)生新的可遺傳變異，從其中篩出有利變異性狀的后代，進(jìn)而培育成新的品種，有變異范圍大、誘變頻率高、有利變異性狀穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[1]。李新華等研究干種子經(jīng)過60Coγ射線誘變處理后， 萌發(fā)長(zhǎng)成的一代植株普遍出現(xiàn)生理損傷現(xiàn)象， 表現(xiàn)為種子發(fā)芽能力降低， 幼苗生長(zhǎng)受阻與形態(tài)畸形、成苗成株率降低， 結(jié)實(shí)率下降， 染色體畸變， 生理代謝失常。通過觀察、調(diào)查畸變率，來確定誘變劑量的大小[2]。聶莉莉等用6060Coγ射線進(jìn)行了0、30、50、75、100、150和200Gy輻照處理，輻照后獲得的植株經(jīng)0.5%的海鹽篩選， 共獲得9株耐鹽能力提高的變異株[3]。張躍強(qiáng)等以新春9號(hào)為母本，新春6號(hào)為父本進(jìn)行雜交，雜交當(dāng)代種子用80Gy 60Coγ射線輻照，經(jīng)多代單穗選擇，溫室加代，培育成早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)小麥新品種新春30號(hào)[4]。

1.1.2 激光誘變育種

用激光作為基因誘變因素的一種誘變育種，可以造成作物染色體斷裂、形成片段、基因重組和易位，進(jìn)而形成新的變異。郝麗珍等采用多項(xiàng)式模擬方法，研究CO2激光對(duì)油菜種子活力指標(biāo)的影響，得出發(fā)芽種子的下胚軸長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)、種子發(fā)芽指數(shù)、萌動(dòng)種子過氧化氫酶活性、地上部鮮質(zhì)量及全株鮮質(zhì)量分別與CO2激光照射時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，并揭示了油菜種子活力與CO2激光照射時(shí)間的關(guān)系[5]。

1.1.3 離子束誘變育種

以離子束為誘變因素，將離子束注入植物的種子、細(xì)胞或其他器官等，誘發(fā)產(chǎn)生植物遺傳性改變，從而獲得各種各樣的改變，經(jīng)人工選擇培育植物新品種的方法。與Χ射線、電子束、激光等誘變因素相比，離子束注入具有縮短育種周期、生理損傷輕、突變頻率高、突變范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 化學(xué)誘變

用化學(xué)誘變劑處理植物材料，以誘發(fā)遺傳物質(zhì)的突變，從而引起形態(tài)特征的變異，然后根據(jù)育種目標(biāo)，對(duì)這些變異進(jìn)行鑒定、培育和選擇，最終育成新品種。具有使用方便、后代比較容易穩(wěn)定遺傳和特異性較強(qiáng)等特點(diǎn)[6]。王國(guó)芬等研究表明在室溫條件下緩沖液pH值為7.0時(shí)， 經(jīng)0.03mol/L EMS溶液處理6-8min小麥條銹菌條中27號(hào)小種夏孢子的死亡率達(dá)83.6%-85.8%，符合微生物誘變經(jīng)驗(yàn)指數(shù)最佳誘變劑量的選擇標(biāo)準(zhǔn)[7]。

1.3 直接誘變

直接誘變指在不使用額外誘變劑的條件下，直接將材料至于不同溫度、鹽濃度、水分等條件下進(jìn)行抗性誘變篩選，從而獲得耐高溫、低溫、耐鹽、耐旱等材料，更適合于抗性育種。

1.4 生物誘變

生物誘變是指因生物因素導(dǎo)致的植物變異。在植物方面，生物誘變這里主要是指由于外來基因插入引起的突變。

1.5 航天誘變育種

把農(nóng)作物種子送入太空，利用太空中的空間宇宙射線、微重力、高真空、交變磁場(chǎng)等各種特殊因素對(duì)種子和微生物進(jìn)行處理，使種子產(chǎn)生地面得不到的有益變異，最終培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新品種。王廣金等研究表明，航天處理對(duì)種子發(fā)芽、出苗和生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用，第二代農(nóng)藝性狀具有廣泛變異，而且正向變異較多，為后代選擇提供了更多機(jī)遇[8]。

2 材料選擇

以前的誘變材料主要是枝條、種子、離體葉片、接穗、愈傷組織等，這類基于在器官水平上的誘變育種，有一定的缺陷，影響誘變優(yōu)勢(shì)的表達(dá)。然而基于細(xì)胞水平上的誘變更具有廣闊應(yīng)用前景，特別是誘變胚性懸浮細(xì)胞，很有可能獲得同質(zhì)突變體。

3 突變體的鑒定與篩選

種質(zhì)材料經(jīng)誘變后必須進(jìn)行突變體的早期分離、選擇才能獲得有益變異。目前常用的選擇方法有以下幾種。

3.1 細(xì)胞學(xué)和形態(tài)學(xué)方法

細(xì)胞學(xué)法指的是觀察突變體的染色體的結(jié)構(gòu)和數(shù)量變化。形態(tài)學(xué)法是依據(jù)對(duì)照體與誘變體在苗期的性狀差異來分離突變體。目前這兩種方法常常與其它鑒定方法相結(jié)合來選擇突變體。

3.2 生理生化方法

通過檢測(cè)誘變體體內(nèi)的過氧化物酶、同功酶活性及蛋白質(zhì)含量來選擇突變體。

3.3 現(xiàn)代分子生物學(xué)方法

DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息包含于DNA的堿基排列順序之中。因此， 應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)方法直接對(duì)DNA堿基序列的分析和比較是揭示植物是否發(fā)生遺傳變異的最理想的方法。

4 結(jié)語

誘變育種存在的主要問題是有益突變頻率仍然較低，變異的方向和性質(zhì)尚難控制。因此提高誘變效率，迅速鑒定和篩選突變體以及探索定向誘變的途徑，是當(dāng)前研究的重要課題。

參考文獻(xiàn)：

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[7]王國(guó)芬，井金學(xué)，王美南，王陽.化學(xué)誘變劑EMS對(duì)小麥條銹菌夏孢子萌發(fā)率的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004（07）：53-56.

[8]王廣金，閆文義，孫巖，黃景華，刁艷玲，鄧雙麗，高淑梅.空間誘變選育小麥新品系的研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（04）：1-4.