小麦育种诱变新技术的应用研究

小麦育种诱变新技术的应用研究摘要农业是我国国民经济的基础性产业，发展农业新技术是稳固我国农业基础产业地位的重要保障。本文以诱变技术在农业育种中的应用为核心，着重论述了石蜡油—ems花粉诱变，离子束注入诱变，花粉辐照诱变，空间诱变4种小麦诱变育种技术。

关键词小麦；离子束注入；诱变

中图分类号s512 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）38-0141-02

诱变育种是指利用化学诱变剂和物理因素双方共同作用，诱导遗传基因发生变异，在较短时间内获得有价值的突变体而孕育出新品种或创造出新物质资源的技术。根据联合国粮食及农业组织和国际原子能机构的统计，目前全世界通过诱变技术培育出小麦新品种有70多种。有的品种已经得到普遍推广大面积种植取得成功。例如，俄罗斯的新西伯利亚67的种植面积高达300万公顷，它具有很强的区域环境突破性，成为适合西伯利亚地区春季种植的又一小麦新品种；芬兰的taava品种占该国硬粒春小麦种植面积的65%；意大利经过精心研究培育成的creso小麦品种在该国的种植面积高达45万公顷，占该国小麦种植面积的1/3。

我国对该项技术的研究主要是从上世纪50年代末期开始的，通过科研人员的辛勤努力我国终于从1996年开始相继培育成功鄂麦6号、太辐1号等多种诱变小麦新品种，同时使我国诱变技术应用研

究迈入世界先进行列。

据不完全统计，目前我国培育成功并种植推广的诱变小麦新品种有50多种，超过世界其它各国研究成果的总和，在我国的种植面积高达300万公顷，对我国的农业生产起到了积极作用，并有效缓解了我国人口压力而带来的粮食问题。在这50多种小麦诱变新品种中，有44种是直接利用突变技术培育成功的，用间接方式研制成功的有7种，即间接利用突变技术。这些品种相继在我国得到大面积的种植推广，效果显著。其中山农辐63在1984年的种植面积已高达120万公顷，鄂麦6号在1981的种植面积高达33万公顷，除此之外还有许多品种在我国种植推广，在此不再一一列举。另外还有一些小麦品种在我国的种植面积不是很大，但这些品种有着其特殊的利用价值。

随着我国现代科技的迅速发展及边缘交叉学科领域研究的进步，我国通过改变诱变方法，研制出了新的诱变源并在植物品种改良中得到了应用。这些诱变新技术主要有：离子束注入、花粉辐射、空间育种等。以下就植物诱变新技术在小麦育种中的应用作以简要阐述。

1 石蜡油—ems花粉诱变育种技术

ems是烷化剂甲基磺酸乙酯的简称，它作为诱变技术中最有效的化学诱变剂之一，起着很大的作用，它已成功应用于多种作物诱变品种当中。ems在诱变中的工作机理是通过与其它分子直接反应来

实现的。ems的诱发突变体主要通过以下两个步骤来完成：第一步是被烷基化，第二步在dna的复制过程中通过配对，进行碱基的交换，即g：c变为a：t，形成点突破。该项技术有着很大的优越性，它由于直接作用于配子进行配对，具有诱变范围广、诱变率较高的特点，较传统的电离辐射技术具有很强的优越性。

早在上世纪60年代我国就已经开始对该项技术进行研究，在研究初期采用ems水溶液对植物种子进行处理的方式，但通过这种方式产生的诱变率很低。1978年以来我国开始对这种方式进行改进，将ems溶解于石蜡油中对玉米花粉进行处理，并取得成功，由此石蜡油—ems技术在我国开始应用推广，并在全世界传播开来。我国著名育种专家刘治先先生应用该技术研究得出高油酸突变体，并通过该项技术培育出了玉米新品种，在我国得以推广，同时这还为特用玉米育种的研究提供了宝贵的资源材料。在此方法的推动下我国育种专家相继研制出了显性核突变不育突变体等。

德国在进行抗病育种的研究中采用ems、快中子更换处理的方法培育成了抗多种病虫害的小麦新品种，在种植推广的过程中取得了很好的效果，这些新品种的主要抗病虫害的功能有：秆锈、叶锈、颖枯病等。我国运用该技术成功研制出了抗逆性和适应性很强的小麦品种，这种品种落黄性红、对跳锈与白粉病具有持久性抵御作用。

2 离子束注入诱变育种技术

这项技术在我国的应用研究有着一定的历史原因，上世纪80年

代，低能重离子注入生物学作为一个边缘学科在我国兴起，这一边缘学科的诞生在我国有着极其重大的意义，它有着广阔的应用前景备受世界关注。离子束注入诱变育种技术的育种原理主要是，采用荷能离子注入到农作物的种子或器官的某一组成部分上，引起基因突变，以达到培育出新品种的目的。这种方式具有许多的优点，它育出的种子具有损伤轻微、突变率较高、易推广的特点，是人工育种技术的新发展。

利用该技术进行育种，它采用离子注入与生物体相互作用，注入的离子与生物体的互相作用是局部的、双重的、并具有不易修复的特征。这种荷能离子注入使染色体易位、倒位、重复等从而引起基因突变。离子注入的生物学效应十分明显，植物细胞受到离子束的作用后，细胞壁变薄，细胞膜受损，有的则削去了一部分的细胞壁，离子束注入引起基因突变，使作物的果实早熟、增大等作用。采用该方法进行育种，在离子注入后对有的小麦品系的发芽率、发芽期都有一定的影响，并有一定的降低作用，这种作用与剂的用量成正比。

3 花粉辐照诱变育种技术

该种育种技术的工作原理主要是：小麦花粉成熟后，在其处于一种单倍性的比较稳定的状态时用适当的辐射剂量进行处理，已发生位点突变为主，且各花粉粒发生突变的位点不尽相同。用这些具有新基因的花粉进行授粉，这样可以有效的使其后代发生种类繁多

的变异，且这些变异会带来一系列的反应，如有的可以使农作物的产量增加等。

中国农业科学院作物研究学专家以中国普通春小麦j-11为母本，分别用5、9、15、30gy的射线辐照黑麦散粉期穗子，并将其花粉授予普通小麦j-11 ，结果表明：低剂量下结实率略有提高。各种处理剂量的辐射对杂种幼胚和胚乳发育均有伤害作用，杂交种子含胚率、杂种幼胚含胚率、杂种幼胚成苗率百分之百。

4 空间诱变育种技术

农作物空间诱变技术主要是利用太空环境对农作物的种子产生有益变异的育种方法，它主要采用升入高空的气球或返回式的卫星将种子带入太空与环境相互作用，然后将返回的种子在地面进行加工孕育而形成新材料、新品种。它的变异原理是，种子在太空中受到微重力，宇宙射线及高真空、近地磁场的作用，这些环境都是在地球环境中所无法获取的，通过这种环境刺激诱变，引起植物细胞及细胞结构与功能发生相应的变异。

空间诱变育种有一系列的优越性，比一般常规育种提早2个世代的稳定，具有育种进程快，周期短，育种效率高等优点。近年来，随着我国航天事业的发展，为这项技术在我国的应用提供了充分的条件，从1987年到2001年我国成功进行了10次植物种子的搭载实验，这些实验涉及的领域主要有：粮棉油、瓜果蔬菜等方面，经过地面农业育种专家的辛勤实验，培育出一系列植物优良品种，具