輻射誘變應(yīng)用于植物育種中的技術(shù)綜述

安欣 李楊軍

摘 ? 要：當(dāng)前的輻射誘變育種實(shí)際上是利用現(xiàn)有的X射線、γ射線等手段對(duì)其進(jìn)行誘導(dǎo)處理，促使植物發(fā)生遺傳性變異，并逐漸向有利的方向生長，獲得高品質(zhì)植物的一種基因突變育種技術(shù)。通過輻射誘變育種，可以獲得具有優(yōu)良性狀的植物新品種，也可以豐富植物種質(zhì)資源庫，基于這些優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)自問世以來一直保持快速發(fā)展，重大成果頻出，現(xiàn)已成為植物育種領(lǐng)域的一項(xiàng)重要手段。針對(duì)輻射誘變應(yīng)用于植物育種的主要技術(shù)進(jìn)行了梳理。

文章編號(hào)： 1005-2690（2019）02-0047-02 ? ? ? 中圖分類號(hào)： S335 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

關(guān)鍵詞：輻射誘變;植物育種;技術(shù)分析

綜述我國進(jìn)行輻射誘變育種開始于20世紀(jì)中期，并在70年代逐漸開始迅速發(fā)展。從70年代開始，我國進(jìn)行了較大規(guī)模的植物輻射育種研究，育成了大批農(nóng)作物新品種，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了大面積的推廣種植，靈活利用植物自身的品種突變，增強(qiáng)植物的成活率、產(chǎn)量、育成數(shù)量以及經(jīng)濟(jì)效益，以滿足當(dāng)前時(shí)代的需求。

1 ? 常用誘變劑種類

1.1 ? X射線

X射線又稱陰極射線、倫琴射線，是一種不帶電荷的中性射線，波長范圍0.01～0.001 nm，并具有較強(qiáng)的穿透力，對(duì)種子進(jìn)行適當(dāng)照射，促使種子發(fā)生基因突變，甚至引導(dǎo)染色體出現(xiàn)變異、結(jié)構(gòu)重組或者染色體斷裂等情況。與此同時(shí)，其產(chǎn)生的誘變具有明顯的累積性，可以實(shí)現(xiàn)合理的誘變累積，加強(qiáng)對(duì)誘變的控制。

1.2 ? γ射線

實(shí)際上，γ射線屬于高能電磁波，并且其波長較短，范圍在0.001～0.000 1 nm之間，同樣具有較強(qiáng)的穿透力，并且射程較遠(yuǎn)，可以進(jìn)行廣泛的均勻照射，應(yīng)用最為廣泛。輻射誘變育種獲得的新產(chǎn)品中約有50%是利用當(dāng)前的γ射線照射產(chǎn)生的，其效率較高。在應(yīng)用過程中，γ射線方法主要有兩種：一種是慢照射，另一種是急性照射。通常采用急性處理方式，利用固定的輻射源進(jìn)行處理，以滿足實(shí)際的需求。

1.3 ? 激光

激光也是當(dāng)前常用的手段，其自身與γ射線存在較大的相似之處，屬于電磁波的一種，但其特點(diǎn)不同，自身的波長也較長，呈現(xiàn)出能量低、方向好等特點(diǎn)。與此同時(shí)，電磁波在應(yīng)用過程中還存在其他明顯的效應(yīng)，如電磁場效應(yīng)、熱效應(yīng)以及壓力效應(yīng)等，屬于當(dāng)前新型的技術(shù)，在誘變育種中的應(yīng)用正在逐步加大。

2 ? 常用誘變處理材料種子照射

通常情況下，種子照射常被應(yīng)用在有性繁殖的植物中，靈活利用其運(yùn)輸方便、處理及時(shí)以及簡單便捷的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行高效處理。因?yàn)榉N子中具有多細(xì)胞結(jié)果，經(jīng)處理后容易產(chǎn)生嵌合體，可引起生長點(diǎn)細(xì)胞的突變。待處理的種子形態(tài)不限，可以為干種子、濕種子和萌動(dòng)種子。其中，萌動(dòng)種子的誘變效率最高，因?yàn)檎丈涫窃诩?xì)胞分裂時(shí)期進(jìn)行，更容易產(chǎn)生突變。

2.1 ? 花粉照射

現(xiàn)階段，花粉照射處理的方法有兩種：一種是針對(duì)花粉生命力強(qiáng)、壽命較長的植物，對(duì)其花粉進(jìn)行合理的收集，并進(jìn)行照射處理;或者直接對(duì)開花的枝條進(jìn)行處理，然后進(jìn)行授粉。另一種是直接照射植株上的花粉。對(duì)花粉進(jìn)行處理的輻射劑量通常較低。有研究發(fā)現(xiàn)，照射花粉種子枝條后誘發(fā)的突變率為29%～43%。

2.2 ? 營養(yǎng)器官照射

實(shí)際上營養(yǎng)器官主要是指當(dāng)前植物自身用于進(jìn)行無性繁殖的部分器官，如幼芽、枝條、塊莖、球莖等。產(chǎn)生的突變?cè)诒憩F(xiàn)型上一經(jīng)顯現(xiàn)，可用無性繁殖的方式加以繁殖即可推廣，比對(duì)花粉和種子處理結(jié)果的出現(xiàn)更早、更易于鑒定。

2.3 ? 植株照射

植株照射是指在植物生長過程中，對(duì)其某一發(fā)育階段或者整個(gè)生長期進(jìn)行照射。例如對(duì)生根試管苗進(jìn)行較大群體的輻射處理，還可以局部處理花序、花芽或者生長點(diǎn)。在進(jìn)行局部照射時(shí)，應(yīng)當(dāng)用鉛板保護(hù)不需照射的部位。

2.4 ? 其他器官照射

其他器官照射主要是指植物的花藥、葉片、胚狀體、合子、愈傷組織、單倍體以及原生質(zhì)體等器官，采取有效的方式進(jìn)行照射，并降低嵌合體。合理對(duì)單倍體材料進(jìn)行照射，能夠在細(xì)胞水平或個(gè)體水平上顯現(xiàn)出來，經(jīng)加倍可獲得二倍體純系。

3 ? 常用的輻射處理方法

3.1 ? 外照射

現(xiàn)階段的外照射主要是指被照射的植株、種子等，其輻射主要來源于當(dāng)前的X射線源、鈷源等，屬于某一外部輻射，該方法具有簡單便捷、處理高效等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用。外照射又可以細(xì)分為分次照射、連續(xù)照射、慢性照射以及急性照射，不同的方式存在不同的優(yōu)勢(shì)。

3.2 ? 內(nèi)照射

內(nèi)照射是當(dāng)前較為先進(jìn)的技術(shù)，其照射原理為從內(nèi)部進(jìn)行照射，將輻射源引入生物體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)高效的處理。該方式屬于慢性照射類別，在輻射源進(jìn)入到生物體內(nèi)部后，會(huì)隨著自身的衰變不斷放射，對(duì)植物產(chǎn)生影響。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，其放射元素存在不均勻的情況，通常情況下聚集在生長點(diǎn)位置，并且聚集較多，同時(shí)其相關(guān)的放射性元素可能進(jìn)入到遺傳物質(zhì)中產(chǎn)生誘變。內(nèi)照射的主要方法有浸泡法、注入法、施入法、合成法等。

4 ? 總結(jié)和展望

輻射誘變是當(dāng)前常見的一種方式，屬于物理誘變，被廣泛應(yīng)用在植物育種中。隨著該技術(shù)的日漸深入，對(duì)不同植物材料的最佳處理劑量、處理時(shí)期、不同誘變方法的組合使用等方面的研究也取得了很大進(jìn)展。輻射誘變作為常規(guī)育種手段的重要補(bǔ)充，操作簡便、安全，可以有效緩解目前農(nóng)林業(yè)存在的種植品種單一、物質(zhì)資源匱乏的問題。

（收稿日期：2019-01-25）