浅析作物诱变育种

陈小梅 李萍 陈雅欢 吴梅 张娇阁

摘 要 结合近年来国内外对诱变技术的研究进展，综述了主要诱变技术、突变体的选择和筛选方法，旨在为今后诱变育种提供理论参考。

关键词 诱变；作物育种

诱变育种不但可以创造变异，而且还可以解决远缘杂交过程中遇到的诸多问题。诱变育种具有突变率高，突变谱宽，后代性状稳定快，育种周期短、不涉及到转基因的沉默及安全性问题等优点，是扩大遗传变异、促进遗传基因重组以及选育新品种、创造新种质的有效途径。

1 作物诱变技术

1.1 物理诱变

1.1.1 核辐射诱变育种

核辐射诱变育种主要是利用c射线、B射线、x射线、V射线或中子照射作物的器官、种子花粉、植株，促使遗传物质的染色体断裂再重新组合，造成基因突变，诱发产生新的可遗传变异，从其中筛出有利变异性状的后代，进而培育成新的品种，有变异范围大、诱变频率高、有利变异性状稳定等优点[1]。李新华等研究干种子经过60Coγ射线诱变处理后， 萌发长成的一代植株普遍出现生理损伤现象， 表现为种子发芽能力降低， 幼苗生长受阻与形态畸形、成苗成株率降低， 结实率下降， 染色体畸变， 生理代谢失常。通过观察、调查畸变率，来确定诱变剂量的大小[2]。聂莉莉等用6060Coγ射线进行了0、30、50、75、100、150和200Gy辐照处理，辐照后获得的植株经0.5%的海盐筛选， 共获得9株耐盐能力提高的变异株[3]。张跃强等以新春9号为母本，新春6号为父本进行杂交，杂交当代种子用80Gy 60Coγ射线辐照，经多代单穗选择，温室加代，培育成早熟、优质、高产小麦新品种新春30号[4]。

1.1.2 激光诱变育种

用激光作为基因诱变因素的一种诱变育种，可以造成作物染色体断裂、形成片段、基因重组和易位，进而形成新的变异。郝丽珍等采用多项式模拟方法，研究CO2激光对油菜种子活力指标的影响，得出发芽种子的下胚轴长、胚根长、种子发芽指数、萌动种子过氧化氢酶活性、地上部鲜质量及全株鲜质量分别与CO2激光照射时间的数学模型，并揭示了油菜种子活力与CO2激光照射时间的关系[5]。

1.1.3 离子束诱变育种

以离子束为诱变因素，将离子束注入植物的种子、细胞或其他器官等，诱发产生植物遗传性改变，从而获得各种各样的改变，经人工选择培育植物新品种的方法。与Χ射线、电子束、激光等诱变因素相比，离子束注入具有縮短育种周期、生理损伤轻、突变频率高、突变范围广等优点。

1.2 化学诱变

用化学诱变剂处理植物材料，以诱发遗传物质的突变，从而引起形态特征的变异，然后根据育种目标，对这些变异进行鉴定、培育和选择，最终育成新品种。具有使用方便、后代比较容易稳定遗传和特异性较强等特点[6]。王国芬等研究表明在室温条件下缓冲液pH值为7.0时， 经0.03mol/L EMS溶液处理6-8min小麦条锈菌条中27号小种夏孢子的死亡率达83.6%-85.8%，符合微生物诱变经验指数最佳诱变剂量的选择标准[7]。

1.3 直接诱变

直接诱变指在不使用额外诱变剂的条件下，直接将材料至于不同温度、盐浓度、水分等条件下进行抗性诱变筛选，从而获得耐高温、低温、耐盐、耐旱等材料，更适合于抗性育种。

1.4 生物诱变

生物诱变是指因生物因素导致的植物变异。在植物方面，生物诱变这里主要是指由于外来基因插入引起的突变。

1.5 航天诱变育种

把农作物种子送入太空，利用太空中的空间宇宙射线、微重力、高真空、交变磁场等各种特殊因素对种子和微生物进行处理，使种子产生地面得不到的有益变异，最终培育出高产优质新品种。王广金等研究表明，航天处理对种子发芽、出苗和生长有明显的促进作用，第二代农艺性状具有广泛变异，而且正向变异较多，为后代选择提供了更多机遇[8]。

2 材料选择

以前的诱变材料主要是枝条、种子、离体叶片、接穗、愈伤组织等，这类基于在器官水平上的诱变育种，有一定的缺陷，影响诱变优势的表达。然而基于细胞水平上的诱变更具有广阔应用前景，特别是诱变胚性悬浮细胞，很有可能获得同质突变体。

3 突变体的鉴定与筛选

种质材料经诱变后必须进行突变体的早期分离、选择才能获得有益变异。目前常用的选择方法有以下几种。

3.1 细胞学和形态学方法

细胞学法指的是观察突变体的染色体的结构和数量变化。形态学法是依据对照体与诱变体在苗期的性状差异来分离突变体。目前这两种方法常常与其它鉴定方法相结合来选择突变体。

3.2 生理生化方法

通过检测诱变体体内的过氧化物酶、同功酶活性及蛋白质含量来选择突变体。

3.3 现代分子生物学方法

DNA是遗传信息的载体，遗传信息包含于DNA的碱基排列顺序之中。因此， 应用现代分子生物学方法直接对DNA碱基序列的分析和比较是揭示植物是否发生遗传变异的最理想的方法。

4 结语

诱变育种存在的主要问题是有益突变频率仍然较低，变异的方向和性质尚难控制。因此提高诱变效率，迅速鉴定和筛选突变体以及探索定向诱变的途径，是当前研究的重要课题。

参考文献：

[1]刘录祥，郭会君，赵林姝，李军辉，古佳玉，赵世荣，王晶. 植物诱发突变技术育种研究现状与展望[J]. 核农学报，2009，23（06）：1001-1007.

[2]李新华，李鹏，张锋，张凤云，孙明柱，. 法国小麦种质资源的特点与诱变利用[J]. 山东农业科学，2009，（6）.

[3]聂莉莉，刘仲齐，张越，郝志愚.椿树辐射诱变育种初报[J].核农学报，2009，23（04）：577-580.

[4]张跃强，樊哲儒，李剑峰，吴振录，王岩军，王重.-（60）Coγ射线诱变选育早熟、优质、高产小麦新品种新春30号[J].核农学报，2010，24（05）：978-981.

[5]郝丽珍，袁德正，王建忠，等.CO2激光照射对油菜种子活力指数的数学模拟[J].激光生物学报，2000，9（3）：161-164.

[6]文武，张文彬，吴则东. 甜叶菊化学诱变育种的发展[J]. 中国糖料，2017，39（06）：63-66.

[7]王国芬，井金学，王美南，王阳.化学诱变剂EMS对小麦条锈菌夏孢子萌发率的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2004（07）：53-56.

[8]王广金，闫文义，孙岩，黄景华，刁艳玲，邓双丽，高淑梅.空间诱变选育小麦新品系的研究[J].黑龙江农业科学，2004（04）：1-4.