淺析作物誘變育種

陳小梅 李萍 陳雅歡 吳梅 張嬌閣

摘 要 結合近年來國內外對誘變技術的研究進展，綜述了主要誘變技術、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。

關鍵詞 誘變；作物育種

誘變育種不但可以創造變異，而且還可以解決遠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，后代性狀穩定快，育種周期短、不涉及到轉基因的沉默及安全性問題等優點，是擴大遺傳變異、促進遺傳基因重組以及選育新品種、創造新種質的有效途徑。

1 作物誘變技術

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，促使遺傳物質的染色體斷裂再重新組合，造成基因突變，誘發產生新的可遺傳變異，從其中篩出有利變異性狀的后代，進而培育成新的品種，有變異范圍大、誘變頻率高、有利變異性狀穩定等優點[1]。李新華等研究干種子經過60Coγ射線誘變處理后， 萌發長成的一代植株普遍出現生理損傷現象， 表現為種子發芽能力降低， 幼苗生長受阻與形態畸形、成苗成株率降低， 結實率下降， 染色體畸變， 生理代謝失常。通過觀察、調查畸變率，來確定誘變劑量的大小[2]。聶莉莉等用6060Coγ射線進行了0、30、50、75、100、150和200Gy輻照處理，輻照后獲得的植株經0.5%的海鹽篩選， 共獲得9株耐鹽能力提高的變異株[3]。張躍強等以新春9號為母本，新春6號為父本進行雜交，雜交當代種子用80Gy 60Coγ射線輻照，經多代單穗選擇，溫室加代，培育成早熟、優質、高產小麥新品種新春30號[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，進而形成新的變異。郝麗珍等采用多項式模擬方法，研究CO2激光對油菜種子活力指標的影響，得出發芽種子的下胚軸長、胚根長、種子發芽指數、萌動種子過氧化氫酶活性、地上部鮮質量及全株鮮質量分別與CO2激光照射時間的數學模型，并揭示了油菜種子活力與CO2激光照射時間的關系[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、細胞或其他器官等，誘發產生植物遺傳性改變，從而獲得各種各樣的改變，經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、突變范圍廣等優點。

1.2 化學誘變

用化學誘變劑處理植物材料，以誘發遺傳物質的突變，從而引起形態特征的變異，然后根據育種目標，對這些變異進行鑒定、培育和選擇，最終育成新品種。具有使用方便、后代比較容易穩定遺傳和特異性較強等特點[6]。王國芬等研究表明在室溫條件下緩沖液pH值為7.0時， 經0.03mol/L EMS溶液處理6-8min小麥條銹菌條中27號小種夏孢子的死亡率達83.6%-85.8%，符合微生物誘變經驗指數最佳誘變劑量的選擇標準[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、交變磁場等各種特殊因素對種子和微生物進行處理，使種子產生地面得不到的有益變異，最終培育出高產優質新品種。王廣金等研究表明，航天處理對種子發芽、出苗和生長有明顯的促進作用，第二代農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，影響誘變優勢的表達。然而基于細胞水平上的誘變更具有廣闊應用前景，特別是誘變胚性懸浮細胞，很有可能獲得同質突變體。

3 突變體的鑒定與篩選

種質材料經誘變后必須進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 細胞學和形態學方法

細胞學法指的是觀察突變體的染色體的結構和數量變化。形態學法是依據對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合來選擇突變體。

3.2 生理生化方法

通過檢測誘變體體內的過氧化物酶、同功酶活性及蛋白質含量來選擇突變體。

3.3 現代分子生物學方法

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， 應用現代分子生物學方法直接對DNA堿基序列的分析和比較是揭示植物是否發生遺傳變異的最理想的方法。

4 結語

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，是當前研究的重要課題。

參考文獻：

[1]劉錄祥，郭會君，趙林姝，李軍輝，古佳玉，趙世榮，王晶. 植物誘發突變技術育種研究現狀與展望[J]. 核農學報，2009，23（06）：1001-1007.

[2]李新華，李鵬，張鋒，張鳳云，孫明柱，. 法國小麥種質資源的特點與誘變利用[J]. 山東農業科學，2009，（6）.

[3]聶莉莉，劉仲齊，張越，郝志愚.椿樹輻射誘變育種初報[J].核農學報，2009，23（04）：577-580.

[4]張躍強，樊哲儒，李劍峰，吳振錄，王巖軍，王重.-（60）Coγ射線誘變選育早熟、優質、高產小麥新品種新春30號[J].核農學報，2010，24（05）：978-981.

[5]郝麗珍，袁德正，王建忠，等.CO2激光照射對油菜種子活力指數的數學模擬[J].激光生物學報，2000，9（3）：161-164.

[6]文武，張文彬，吳則東. 甜葉菊化學誘變育種的發展[J]. 中國糖料，2017，39（06）：63-66.

[7]王國芬，井金學，王美南，王陽.化學誘變劑EMS對小麥條銹菌夏孢子萌發率的影響[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），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].黑龍江農業科學，2004（04）：1-4.