农业育种的空间诱变技术浅析.docx

农业育种的空间诱变技术浅析【摘要】空间诱变育种是利用宇宙高能粒子辐射、微重力及弱地磁场等太空特殊环境因素的诱导使作物染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变回到陆地上经过多代筛选、培育形成特性稳定的新品种。太空环境的种子基因变异较为显著有变异频率高变异幅度大有益变异增多等特点易于快速有效的培育早熟、高产、抗病、优质及耐低温等综合性状优良的新品种。【关键词】空间诱变育种；太空特殊环境；基因变异农业育种的空间诱变技术也称太空育种是在返回式太空舱中搭载农作物种子或试管种苗等生物体进入宇宙空间太空仓在太空的飞行过程中生物体处于高真空、微重力、宇宙高能粒子辐射、弱地磁和超低温等综合因素作用的特殊太空环境下使生物自身产生基因突变从而导致遗传性状发生变异。再回到陆地上经过科研人员多代筛选、培育可形成特性稳定的新品种[1]。经过宇宙空间环境下基因诱变的太空种子和转基因种子有本质区别。从基因结构的改变方式来说转基因技术是将一种生物基因引入到另一种生物中与另一生物的基因进行重组从而产生特定性状的物质作为一种新兴的生物技术手段它的不成熟和不确定性使得转基因食品的安全性成为人们关注的焦点。空间诱变育种只是利用宇宙高能粒子辐射、微重力及弱地磁场等太空特殊环境因素的诱导使作物染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变[2]回到陆地上经过多代筛选、培育形成特性稳定的新品种。在正常情况下植物种子的这种变异也会发生只是在自然环境下要经历甚至上百年漫长的过程而航天育种只是使这个速度加快而已并不存在安全问题。传统育种可能要经过长达十年的努力才能得到一个适宜推广的新品种。而太空育种通过个别基因的改变在3～5年就可以稳定下来得到新品种。我国的空间诱变育种技术研究始于1987年由我国第9颗返回式卫星把多个水稻和青椒品种的种子送入太空探索太空环境对生物遗传的影响研究发现经历太空环境的种子基因变异较为显著有变异频率高变异幅度大有益变异增多等特点于是开启了我国利用太空环境的空间诱变育种事业。截至目前空间诱变育种在我国粮食作物、经济作物、园艺作物、水产品、生物制品等多个领域都有成果其中育成审定的太空农作物优良品种已达数百个之多[3]。经历各地多年实验研究已经证明空间诱变新技术在农业育种上的应用可获得常规育种难以获得的特殊优异的经济性状可创新选育出优良的新品种和优异的种质资源使航天高新技术与农业遗传育种相结合成为培育优质农作物新品种和新种质的有效途径。曾经有40多个黄瓜品种和茄子及大葱品种种籽采用搭载返回式卫星、神舟飞船、实践8号育种卫星方式进行太空环境诱发经济性状变异选育新品种通过对培育筛选出的优良自交系和种质资源进行田间试验、配合力测定、抗病性测定和品质测定等综合性状鉴定已培育出早熟、高产和耐低温的蔬菜新品种。选育的过程证明空间诱变育种技术在创造丰富的遗传变异类型快速有效的培育早熟、高产、抗病、优质及耐低温等综合性状优良的新品种上效果显著经济效益高。在选育过程中观察发现太空环境诱发的植物的经济性状变异存在变异频率高变异幅度大有益变异增多的优势和特点可获得常规育种难以获得的优异性状主要表现为以下特征：1幼苗茎叶生长迅速植株健壮经2、3、4代连续观察太空黄瓜种籽出苗早一般可较未经搭载的对照提前1～2d其幼苗生长速度快植株健壮出苗后8d太空黄瓜各品种系株高较对照增高1.5～3.1cm出苗后29d株高85.6cm较对照平均增高30.8cm。其茎叶生长迅速生长势强茎长增长迅速叶片大、叶面积系数高、植株结构合理、光合效率高成为增产的重要因素。对多个太空品系生育情况的测定证实出苗后29d茎长分别较对照增高44.4～86.4cm叶片数量增加显著叶片数量分别增加2.2～8个亩产量分别达6875.5～9315.1kg较对照增产47.3～99.4%2特早熟、结瓜、采收期早根据三年的田间试验表明育成的黄瓜品种具有特早熟的优良性状在夏茬露地栽培的条件下有九个品系连续三代从播种至第一雌花期仅需27～31d播种后32～37d即可采摘鲜黄瓜上市而现有常规早熟栽培品种则需50～60d。太空黄瓜鲜瓜生长速度快雌花开花后5～6d单瓜重可达200～250g瓜长30～35cm7～8d单瓜重可达300～400g且瓜肉仍十分新鲜口感依然可口。播种43天后鲜瓜亩产可达3000kg。单瓜重可达1200g长57cm最大达1.8kg。茄子和大葱在选育过程中也有较为相似的表现。3耐低温、低温栽培增产显著黄瓜的生长适宜温度是18～30℃其正常发育所需的最低气温是12℃低于12℃植株的光合作用、呼吸作用、光合产物的运转等生理活动都受影响甚至停滞在露地栽培的条件下太空黄瓜的耐低温