小麥育種誘變新技術的應用研究

邵長紅

輝縣市農業局種子管理站，河南 新鄉 453600

誘變育種是指利用化學誘變劑和物理因素雙方共同作用，誘導遺傳基因發生變異，在較短時間內獲得有價值的突變體而孕育出新品種或創造出新物質資源的技術。根據聯合國糧食及農業組織和國際原子能機構的統計，目前全世界通過誘變技術培育出小麥新品種有70多種。有的品種已經得到普遍推廣大面積種植取得成功。例如，俄羅斯的新西伯利亞67的種植面積高達300萬公頃，它具有很強的區域環境突破性，成為適合西伯利亞地區春季種植的又一小麥新品種；芬蘭的Taava品種占該國硬粒春小麥種植面積的65%；意大利經過精心研究培育成的Creso小麥品種在該國的種植面積高達45萬公頃，占該國小麥種植面積的1/3。

我國對該項技術的研究主要是從上世紀50年代末期開始的，通過科研人員的辛勤努力我國終于從1996年開始相繼培育成功鄂麥6號﹑太輻1號等多種誘變小麥新品種，同時使我國誘變技術應用研究邁入世界先進行列。

據不完全統計，目前我國培育成功并種植推廣的誘變小麥新品種有50多種，超過世界其它各國研究成果的總和，在我國的種植面積高達300萬公頃，對我國的農業生產起到了積極作用，并有效緩解了我國人口壓力而帶來的糧食問題。在這50多種小麥誘變新品種中，有44種是直接利用突變技術培育成功的，用間接方式研制成功的有7種，即間接利用突變技術。這些品種相繼在我國得到大面積的種植推廣，效果顯著。其中山農輻63在1984年的種植面積已高達120萬公頃，鄂麥6號在1981的種植面積高達33萬公頃，除此之外還有許多品種在我國種植推廣，在此不再一一列舉。另外還有一些小麥品種在我國的種植面積不是很大，但這些品種有著其特殊的利用價值。

隨著我國現代科技的迅速發展及邊緣交叉學科領域研究的進步，我國通過改變誘變方法，研制出了新的誘變源并在植物品種改良中得到了應用。這些誘變新技術主要有：離子束注入﹑花粉輻射﹑空間育種等。以下就植物誘變新技術在小麥育種中的應用作以簡要闡述。

1 石蠟油—EMS花粉誘變育種技術

EMS是烷化劑甲基磺酸乙酯的簡稱，它作為誘變技術中最有效的化學誘變劑之一，起著很大的作用，它已成功應用于多種作物誘變品種當中。EMS在誘變中的工作機理是通過與其它分子直接反應來實現的。EMS的誘發突變體主要通過以下兩個步驟來完成：第一步是被烷基化，第二步在DNA的復制過程中通過配對，進行堿基的交換，即G：C變為A：T，形成點突破。該項技術有著很大的優越性，它由于直接作用于配子進行配對，具有誘變范圍廣﹑誘變率較高的特點，較傳統的電離輻射技術具有很強的優越性。

早在上世紀60年代我國就已經開始對該項技術進行研究，在研究初期采用EMS水溶液對植物種子進行處理的方式，但通過這種方式產生的誘變率很低。1978年以來我國開始對這種方式進行改進，將EMS溶解于石蠟油中對玉米花粉進行處理，并取得成功，由此石蠟油—EMS技術在我國開始應用推廣，并在全世界傳播開來。我國著名育種專家劉治先先生應用該技術研究得出高油酸突變體，并通過該項技術培育出了玉米新品種，在我國得以推廣，同時這還為特用玉米育種的研究提供了寶貴的資源材料。在此方法的推動下我國育種專家相繼研制出了顯性核突變不育突變體等。

德國在進行抗病育種的研究中采用EMS﹑快中子更換處理的方法培育成了抗多種病蟲害的小麥新品種，在種植推廣的過程中取得了很好的效果，這些新品種的主要抗病蟲害的功能有：稈銹﹑葉銹﹑穎枯病等。我國運用該技術成功研制出了抗逆性和適應性很強的小麥品種，這種品種落黃性紅﹑對跳銹與白粉病具有持久性抵御作用。

2 離子束注入誘變育種技術

這項技術在我國的應用研究有著一定的歷史原因，上世紀80年代，低能重離子注入生物學作為一個邊緣學科在我國興起，這一邊緣學科的誕生在我國有著極其重大的意義，它有著廣闊的應用前景備受世界關注。離子束注入誘變育種技術的育種原理主要是，采用荷能離子注入到農作物的種子或器官的某一組成部分上，引起基因突變，以達到培育出新品種的目的。這種方式具有許多的優點，它育出的種子具有損傷輕微﹑突變率較高﹑易推廣的特點，是人工育種技術的新發展。

利用該技術進行育種，它采用離子注入與生物體相互作用，注入的離子與生物體的互相作用是局部的﹑雙重的﹑并具有不易修復的特征。這種荷能離子注入使染色體易位﹑倒位﹑重復等從而引起基因突變。離子注入的生物學效應十分明顯，植物細胞受到離子束的作用后，細胞壁變薄，細胞膜受損，有的則削去了一部分的細胞壁，離子束注入引起基因突變，使作物的果實早熟﹑增大等作用。采用該方法進行育種，在離子注入后對有的小麥品系的發芽率﹑發芽期都有一定的影響，并有一定的降低作用，這種作用與劑的用量成正比。

3 花粉輻照誘變育種技術

該種育種技術的工作原理主要是：小麥花粉成熟后，在其處于一種單倍性的比較穩定的狀態時用適當的輻射劑量進行處理，已發生位點突變為主，且各花粉粒發生突變的位點不盡相同。用這些具有新基因的花粉進行授粉，這樣可以有效的使其后代發生種類繁多的變異，且這些變異會帶來一系列的反應，如有的可以使農作物的產量增加等。

中國農業科學院作物研究學專家以中國普通春小麥J-11為母本，分別用5﹑9﹑15﹑30Gy的射線輻照黑麥散粉期穗子，并將其花粉授予普通小麥J-11 ，結果表明：低劑量下結實率略有提高。各種處理劑量的輻射對雜種幼胚和胚乳發育均有傷害作用，雜交種子含胚率﹑雜種幼胚含胚率﹑雜種幼胚成苗率百分之百。

4 空間誘變育種技術

農作物空間誘變技術主要是利用太空環境對農作物的種子產生有益變異的育種方法，它主要采用升入高空的氣球或返回式的衛星將種子帶入太空與環境相互作用，然后將返回的種子在地面進行加工孕育而形成新材料﹑新品種。它的變異原理是，種子在太空中受到微重力，宇宙射線及高真空﹑近地磁場的作用，這些環境都是在地球環境中所無法獲取的，通過這種環境刺激誘變，引起植物細胞及細胞結構與功能發生相應的變異。

空間誘變育種有一系列的優越性，比一般常規育種提早2個世代的穩定，具有育種進程快，周期短，育種效率高等優點。近年來，隨著我國航天事業的發展，為這項技術在我國的應用提供了充分的條件，從1987年到2001年我國成功進行了10次植物種子的搭載實驗，這些實驗涉及的領域主要有：糧棉油﹑瓜果蔬菜等方面，經過地面農業育種專家的辛勤實驗，培育出一系列植物優良品種，具有優質﹑早熟﹑抗病蟲害能力強等特點。

5 結論

綜上所述，利用誘變技術培育出的小麥品種有著許多優良性能，以上幾種誘變技術各有其特點，由于其應用的時間還比較短，在實際的操作過程中還存在著許多問題，還需進一步去探索研究，基于作者能力的限制，文中的不足之處望行業同仁多多指正，在今后的工作當中亦會加強相關理論知識的學習，爭取為植物誘變育種技術研究做出更大的貢獻。

[1]余增亮，何建軍，鄧建國，等.離子注入水稻誘變育種機理初探[J].安徽農業科學，1989(1).

[2]李桂花，張衍榮，曹健.農業空間誘變育種研究進展[J].長江蔬菜，2003(12).

[3]祝麗英，池書敏，劉志增，等.EMS對玉米花粉誘變效應的研究[J].河北農業大學學報，2002(1).