空间环境诱变育种技术及应用
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２ １・
第３ ｏ卷 第 ３期 ２１ ００年 ６月
农 业 与 技 术
Ａｇｉ ｕｔ ｒ＆Ｔ ｅ ｎ ｌ￣ ｒｃ ｌ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｕ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ３ １ Ｏ ．
Ｊｎ ｕ ｅ．２ １ ００
空 间环 境 诱 变 育 种 技 术 及 应 用
董亚琳 张洪伟 代秀云
１６０ ） ３ １０
２ ３ 缩短 育种 年限 ．
３ 国 内外 空 间环 境 诱 变 育 种 技 术 研 究 应 用
现 状
在宇 宙 空 间存 在 着 微 重力 、高 真空 ，各 种 辐
射 等 ，这 与地 球 上 的环 境 条 件 大不 相 同。研 究 这 些特 殊条 件对 地球 生 物 的 影 响 ，是 各 国科 学 家 早
获得 的罕见基 因资 源 ，培育 出有 突破 性 的优 良品
种。
１ 空 闻环 境 诱 变 育 种 技 术概 念 及 原 理
２ 技 术 特 点
空 间环境 诱 变 育 乖 ，它是 将 农 作 物种 子 、组 扛 织 、器 官 、生命个 体 或供 试诱 变材 料 ，利 用返 回 式卫 星 、高空 气 球 或 宇 宙飞 船 等航 天 器 ，搭 载 到 宇宙 空 间 ，在 宇 宙 空 间环 境 的强 辐 射 、高 真 空 、 微重 力 、弱地 磁场 和 高 温 （ 低 温 ）等 太 空综 合 或 因子 的作 用 下 ，进 行 诱 变处 理 ，使 作物 的染 色体 发 生畸变 ，Ｄ Ａ内部 发生 重 组 ，导致 生 物遗 传 变 Ｎ
２ １ 提 高 突变率 、扩大 突变谱 ．
太空 中存在微重力 、强辐射等 因素 ，这些都
是有别 于地 球 的特 殊 条 件 。经过 实 验证 明 ，微 重
力能 引起酶活 性 改 变 ，从 而 导 致生 物 体 生 长发 育 及器 官建成发 生改变 ，还有 可 能干扰 Ｄ Ａ损 伤修 Ｎ
复 。因此认为 空 间诱变 的 主要 因素 就 是 宇 宙 中 的 高能 重粒子 （ Ｚ ）等导 致 细胞 中的 Ｄ Ａ双链 断 ＨＥ Ｎ
（ 林 省 农业 科 学 院 。吉林 公 主 蛉 吉
［ 摘 要】空 环 诱变 种， 一 利 航天 术 现 物 、 规育 技术 结 作 育 新 。 文阐 空 间 境 育 是 种 用 技 与 代生 技术 常 种 相 合的 物 种 技术 本 述了
问 环 境诱 变 育种 技 术 的 基 本 概 念 、技 术 特 点 、 国 内外 的研 究应 用现 状 ，探 讨 了其 发展 前景 及 应 用 潜 力 。
［ 键词 】空间环 诱变育种； 关 境； 农作物； 技术 新
中圈分类 号 ：． １ ９ ２ ５ ． 随着航 天 科 技 的快 速发 展 ，特别 是 各种 类 型 文献标 识码 ：Ｂ
农业 遗 传 育 种 相 结 合 的产 物 ，是 将 航 天 、辐 射 、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
的卫 星 、飞 船 的 研制 成 功 ，空 间 站 的建 立 、登月 计划 和火 星探 测计 划 的实施 ，使 人 类对 宇 宙 空 间 环境 的认识 逐 步深 化 ，空 间生命 科 学 的研 究 也得 到迅速发 展 。近几 十 年 来 ，空 间环 境诱 变 育种 技 术 已成 为人类 进 行 空 间生 命 活 动研 究 的重 要 内容
种 需要 半致死 计 量 强 度 才 能 引起 变 异 ，而 在太 空
物 质 。大量 的事 实 证 明 ，空 间诱 变 育 种农 作物 是 可 以放心 食用 的 ，具 有安 全性 。
２ ５ 缺点 ．
种 子没有 任 何 死 亡 率 就 能变 异 ，变 异 频率 高 ，变
异 幅 度大 ，有 益变 异 增 多 ，大 多数 变 异 性状 稳 定
异 ，返回地面结合常规育种 ，利用有益变异 ，培 育 出新种质 、新材料、新品种的作物育种新技术。 空间诱变育种技术开创了现代育种的又一新途径。
● ＾
裂 ，微重力、高真空环境又进一步抑制损伤 Ｄ Ａ Ｎ
的修复 ，从 而引 发广 幅 的遗传 变 异 。另 外 ，强 辐 射也是 一个 重 要 因素 。一 般情 况 下 ，地 面 辐射 育
突变少 ，突变的性质和方向不定 ，诱变育种有一
定 的盲 目性 和 随机 性 ，还 很 难 出 现 多个 性 状 同时 向好 的方 向发展 的突变 。
空 间环 境 对 作 物 农 艺 性 状 的 影 响 较 为 复 杂 。
航天 搭 载后 的 变 异 多 表 现 在 株 高 、叶 片 、果 穗 、 抗病 抗逆 、熟 期 等 方 面 ，空 间环 境 诱 变多 为 点 突 变 ，Ｄ Ａ分子 中单个 或 几 个碱 基 的 变化 使 遗传 结 Ｎ 构发 生改 变 ，因此 对 主 效基 因控 制 的性 状 改 良较 有效 ，如 ：矮秆 、早 熟 、抗 病性 等性状 。
较快 。另外 ，通 过诱 变 可 出现一 些 地 面 上其 它 理 化 因素诱 变难 于获 得 的特 殊 突变 体 ，人 工创 造 种 质 资 源 ，丰 富 了基 因库 。
２ ２ 有 效地 改 良个 别 性状 ．
目前 ，空 间诱 变 育种 尚处 于 初 级 阶 段 ，存 在 着诸 多矛盾 性 的结 果 和 尚不 能确 定 的认 识 ，有 利
空 间环境 诱变 育种 是航天 高科技 与生物 技术 、
基金项 目：国家科技支撑计划 ：“ 玉米空间环境诱 变育种关键技术研究与示范”课 题 （ 目编号 ：２０ Ｂ Ｄ ７ ０ ）资助 项 ０８ Ａ ９Ｂ ３
＊为本文通讯作者
Ｖ １ ０ Ｎ ．３ ｏ．３ ０
农 业 与 技 术
２１ ００年 ６月 ・ ２・ ２
之一 ，并取 得 了令 人 瞩 目的进展 。
育种等跨学科 的新技术相结合发展起来 的一项崭
新 的育种技术 ，是传 统 诱 变育 种 方 法在 高科 技 情
况 下的延伸 。 空 间环境 诱 变育 种最 大 的优 势 在 于有 可 能在 较短 的时 间内创 造 出 目前 地面 诱 变 育种 方 法难 以
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第３ ｏ卷 第 ３期 ２１ ００年 ６月
农 业 与 技 术
Ａｇｉ ｕｔ ｒ＆Ｔ ｅ ｎ ｌ￣ ｒｃ ｌ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｕ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ３ １ Ｏ ．
Ｊｎ ｕ ｅ．２ １ ００
空 间环 境 诱 变 育 种 技 术 及 应 用
董亚琳 张洪伟 代秀云
１６０ ） ３ １０
２ ３ 缩短 育种 年限 ．
３ 国 内外 空 间环 境 诱 变 育 种 技 术 研 究 应 用
现 状
在宇 宙 空 间存 在 着 微 重力 、高 真空 ，各 种 辐
射 等 ，这 与地 球 上 的环 境 条 件 大不 相 同。研 究 这 些特 殊条 件对 地球 生 物 的 影 响 ，是 各 国科 学 家 早
获得 的罕见基 因资 源 ，培育 出有 突破 性 的优 良品
种。
１ 空 闻环 境 诱 变 育 种 技 术概 念 及 原 理
２ 技 术 特 点
空 间环境 诱 变 育 乖 ，它是 将 农 作 物种 子 、组 扛 织 、器 官 、生命个 体 或供 试诱 变材 料 ，利 用返 回 式卫 星 、高空 气 球 或 宇 宙飞 船 等航 天 器 ，搭 载 到 宇宙 空 间 ，在 宇 宙 空 间环 境 的强 辐 射 、高 真 空 、 微重 力 、弱地 磁场 和 高 温 （ 低 温 ）等 太 空综 合 或 因子 的作 用 下 ，进 行 诱 变处 理 ，使 作物 的染 色体 发 生畸变 ，Ｄ Ａ内部 发生 重 组 ，导致 生 物遗 传 变 Ｎ
２ １ 提 高 突变率 、扩大 突变谱 ．
太空 中存在微重力 、强辐射等 因素 ，这些都
是有别 于地 球 的特 殊 条 件 。经过 实 验证 明 ，微 重
力能 引起酶活 性 改 变 ，从 而 导 致生 物 体 生 长发 育 及器 官建成发 生改变 ，还有 可 能干扰 Ｄ Ａ损 伤修 Ｎ
复 。因此认为 空 间诱变 的 主要 因素 就 是 宇 宙 中 的 高能 重粒子 （ Ｚ ）等导 致 细胞 中的 Ｄ Ａ双链 断 ＨＥ Ｎ
（ 林 省 农业 科 学 院 。吉林 公 主 蛉 吉
［ 摘 要】空 环 诱变 种， 一 利 航天 术 现 物 、 规育 技术 结 作 育 新 。 文阐 空 间 境 育 是 种 用 技 与 代生 技术 常 种 相 合的 物 种 技术 本 述了
问 环 境诱 变 育种 技 术 的 基 本 概 念 、技 术 特 点 、 国 内外 的研 究应 用现 状 ，探 讨 了其 发展 前景 及 应 用 潜 力 。
［ 键词 】空间环 诱变育种； 关 境； 农作物； 技术 新
中圈分类 号 ：． １ ９ ２ ５ ． 随着航 天 科 技 的快 速发 展 ，特别 是 各种 类 型 文献标 识码 ：Ｂ
农业 遗 传 育 种 相 结 合 的产 物 ，是 将 航 天 、辐 射 、
ຫໍສະໝຸດ Baidu
的卫 星 、飞 船 的 研制 成 功 ，空 间 站 的建 立 、登月 计划 和火 星探 测计 划 的实施 ，使 人 类对 宇 宙 空 间 环境 的认识 逐 步深 化 ，空 间生命 科 学 的研 究 也得 到迅速发 展 。近几 十 年 来 ，空 间环 境诱 变 育种 技 术 已成 为人类 进 行 空 间生 命 活 动研 究 的重 要 内容
种 需要 半致死 计 量 强 度 才 能 引起 变 异 ，而 在太 空
物 质 。大量 的事 实 证 明 ，空 间诱 变 育 种农 作物 是 可 以放心 食用 的 ，具 有安 全性 。
２ ５ 缺点 ．
种 子没有 任 何 死 亡 率 就 能变 异 ，变 异 频率 高 ，变
异 幅 度大 ，有 益变 异 增 多 ，大 多数 变 异 性状 稳 定
异 ，返回地面结合常规育种 ，利用有益变异 ，培 育 出新种质 、新材料、新品种的作物育种新技术。 空间诱变育种技术开创了现代育种的又一新途径。
● ＾
裂 ，微重力、高真空环境又进一步抑制损伤 Ｄ Ａ Ｎ
的修复 ，从 而引 发广 幅 的遗传 变 异 。另 外 ，强 辐 射也是 一个 重 要 因素 。一 般情 况 下 ，地 面 辐射 育
突变少 ，突变的性质和方向不定 ，诱变育种有一
定 的盲 目性 和 随机 性 ，还 很 难 出 现 多个 性 状 同时 向好 的方 向发展 的突变 。
空 间环 境 对 作 物 农 艺 性 状 的 影 响 较 为 复 杂 。
航天 搭 载后 的 变 异 多 表 现 在 株 高 、叶 片 、果 穗 、 抗病 抗逆 、熟 期 等 方 面 ，空 间环 境 诱 变多 为 点 突 变 ，Ｄ Ａ分子 中单个 或 几 个碱 基 的 变化 使 遗传 结 Ｎ 构发 生改 变 ，因此 对 主 效基 因控 制 的性 状 改 良较 有效 ，如 ：矮秆 、早 熟 、抗 病性 等性状 。
较快 。另外 ，通 过诱 变 可 出现一 些 地 面 上其 它 理 化 因素诱 变难 于获 得 的特 殊 突变 体 ，人 工创 造 种 质 资 源 ，丰 富 了基 因库 。
２ ２ 有 效地 改 良个 别 性状 ．
目前 ，空 间诱 变 育种 尚处 于 初 级 阶 段 ，存 在 着诸 多矛盾 性 的结 果 和 尚不 能确 定 的认 识 ，有 利
空 间环境 诱变 育种 是航天 高科技 与生物 技术 、
基金项 目：国家科技支撑计划 ：“ 玉米空间环境诱 变育种关键技术研究与示范”课 题 （ 目编号 ：２０ Ｂ Ｄ ７ ０ ）资助 项 ０８ Ａ ９Ｂ ３
＊为本文通讯作者
Ｖ １ ０ Ｎ ．３ ｏ．３ ０
农 业 与 技 术
２１ ００年 ６月 ・ ２・ ２
之一 ，并取 得 了令 人 瞩 目的进展 。
育种等跨学科 的新技术相结合发展起来 的一项崭
新 的育种技术 ，是传 统 诱 变育 种 方 法在 高科 技 情
况 下的延伸 。 空 间环境 诱 变育 种最 大 的优 势 在 于有 可 能在 较短 的时 间内创 造 出 目前 地面 诱 变 育种 方 法难 以