牧草輻射誘變育種的研究進展

孫小富， 王雷挺， 趙麗麗， 黃莉娟， 簡忠嶺， 王家豪

(貴州大學 動物科學學院 草業科學系， 貴州 貴陽 550025)

輻射誘變育種是人為使用γ射線、Χ射線、β射線、紫外線或中子、激光和離子束等物理因素誘導植物基因突變，促進基因重組，在短時間內得到可直接利用或有價值的突變體，從而獲得新的遺傳資源[1-3]。輻射誘變育種在世界上起源較早，研究也在進一步深入。我國輻射育種起步較晚，20世紀50年代末開始迅速發展，主要探討γ射線和中子輻照處理植物，獲取有經濟價值的突變體。但對輻射誘變的機理、突變材料的生理生化機制以及突變體中染色體的變異行為等還有待深入探討。近年來，隨著現代畜牧業的推進和國家重點草原建設工程的實施，各地對不同用途牧草品種的需求急劇增加，為牧草育種帶來了較大的發展機遇。當前，牧草育種的手段根據變異來源可分為雜交育種、誘變育種、單倍體育種和多倍體育種。根據生物工程原理可分為基因工程育種、細胞工程育種和植物激素育種。其中，誘變育種中的輻射誘變育種與其他育種手段相比，具有育種速度快、變異多和育成品種較穩定等特點[4]。為牧草輻射誘變育種提供理論基礎與借鑒參考，從誘變源的種類、誘變育種特點與機制、誘變材料的選擇及其誘變效應和突變體的篩選與鑒定等方面對牧草輻射誘變育種的研究進展進行了概述。

1 牧草輻射誘變源的種類

輻射誘變育種中誘變源種類主要有電離輻射和非電離輻射兩大類。其中，電離輻射源主要有中子、γ射線、X射線和β射線，非電離輻射主要有紫外線、離子束和激光。中子為不帶電的粒子，半徑約為8×10-15m，與質子大小類似；應用材料有玉米[5]、紫花苜蓿[6]和紅三葉[7]等。γ射線是原子核內發出的高能電磁輻射，其波長短(<0.1 nm)、穿透力強和射程遠，應用材料有扁穗牛鞭草[8]、沙打旺[9]、狗牙根[10-11]、高羊茅[12]、紫花苜蓿[13-14]、二穗短柄草[15]、垂穗鵝觀草[16]、白刺花[17]和紅豆草[18]等。X射線波長0.01～0.1 nm，是一種高能電磁輻射，分硬X射線和軟X射線2種。硬X射線能量較大，波長較短，穿透能力較強；軟X射線波長較長，能量較低，但能產生較高的線性能量轉移；應用材料有玉米[19]和大麥[20]等。β射線是由放射性同位素衰變時所放出的帶負電荷的粒子流，質量小，在空氣中射程遠，穿透力弱，輻射源為同位素32P和35S；應用材料有小麥[21]。紫外線波長250～290 nm，是一種穿透力小的非電離射線，為低能電磁輻射；應用材料有中華羊茅、冷地早熟禾和垂穗披堿草[22]、狹葉披堿草和紅毛羊胡子草[23]、多花黑麥草[24]和龍須草[25]等。離子束是由元素的離子經高能加速器加速后獲得，對植株生理損傷小，突變頻率高，具有一定的方向性和重復性；應用材料有甜菊[26]和擬南芥[27]等。激光亮度高、單色性、方向性和相干性均好，屬低能電磁輻射；應用材料有高羊茅[28]。

2 牧草輻射誘變育種特點

2.1 提高突變率，擴大變異范圍

在自然條件下，由于外界環境的變化和遺傳結構的不穩定性，植物會產生自然突變。然而，這種突變的頻率非常低，而人工誘導突變因子引起的突變頻率比自發突變要高數百倍，甚至數千倍，變異幅度大，類型多樣，為新品種選育創制新的種質資源[29]。謝向譽等[30]利用不同劑量60Co-γ射線輻照新選048和華南205 2個木薯品種，采用SCoT分子標記分析檢測得出，輻射劑量為50 Gy和100 Gy時，華南205的表型變異率較對照組(0 Gy)分別提高1.2%和3.5%，新選048的表型變異率較對照組(0 Gy)分別提高1.5%和5.4%。張彥芹等[31]利用不同輻射劑量60Co-γ射線對愛瑞3號高羊茅干種子和分化苗進行輻照處理表明，在誘變劑量為100～150 Gy時，干種子變異率為1.52%～8.33%，在誘變劑量為20～25 Gy時，分化苗變異率為1.52%～1.85%。

2.2 打破性狀連鎖，改良個別單一性狀

在牧草品種中，有益性狀和不良性狀常會出現連鎖現象。輻射誘變育種可使個別基因位點引起單個性狀變異，將多個性狀分開，改良品種中的不良性狀。在進行早熟、抗病、矮稈和品質育種時，輻射誘變育種的效果較好，同時能夠保持該品種原有的其他優良特性[29]。劉勇等[32]報道，利用不同劑量60Co-γ射線輻照處理黑麥草，可顯著提高其產量。魚紅斌等[33]利用輻射誘變育種技術促使沙打旺生育期縮短，培育出早熟沙打旺品種。

2.3 誘發變異較穩定，縮短育種年限

輻射可以提高植物遺傳變化的機率，且產生的變異多數是1個主效基因的改變，經3～4代選育基本達到穩定，從而培育出新的種質資源[29]。特別是利用輻射誘變育種手段與組織培養技術相結合，可有效提高變異的保存率，加快變異的純合，縮短育種周期。同時，對植物細胞進行輻射誘變時，發生單細胞突變的再生苗一般為純合突變體，因而可提高育種效率，縮短育種周期。馬建中等[34]對沙打旺草籽進行輻照處理表明，輻照處理可提高其突變體的適應性和選擇的準確性，縮短育種周期。

2.4 改變植物育性，促進遠緣雜交

利用輻照處理遠緣雜交材料的花粉，可促進受精結實，克服雜種不育。此外，輻照處理能使正常的植株產生雄性不育，為雄性不育利用提供原材料[29]。20世紀中葉，人類在開展黑麥草和羊茅屬牧草進行雜交時，利用γ射線輻照處理，能夠極大的減輕雜交不親和性，最終選育出既有黑麥草性狀又具有羊茅屬牧草耐高溫干旱性狀的雜交牧草新品種[35]。在對自交不親和的白三葉進行雜交育種時，利用輻射誘變育種手段能夠極大地降低自交不親和性[30]。

3 輻射誘變育種的作用機制

3.1 細胞水平

輻射誘變育種的機理研究主要圍繞染色體畸變和突變關系展開。染色體畸變是植物輻射損傷的典型特征，包括染色體數目和結構兩種變異類型，染色體數目變異包括倍性變異和非倍性變異，染色體結構變異包括染色體的修復和重新連接后的易位、倒位和缺失等[36-37]。李健等[38]利用不同劑量60Co-γ射線輻照處理野牛草種子表明，γ射線輻照能誘發野牛草根尖細胞的染色體發生畸變，抑制野牛草根尖細胞的有絲分裂，且隨輻射劑量的增加，根尖細胞有絲分裂指數呈下降趨勢。

3.2 分子水平

誘變機理研究主要圍繞DNA的損傷、修復與突變形成的關系進行探討。在利用非電離輻射中的紫外線進行輻射誘變時，DNA或RNA上相鄰的嘧啶以共價鍵相互結合形成環丁烷嘧啶二聚體結構，是紫外線生物學作用的主要原因。植物的突變與轉錄因子結合位點密切相關，且突變的頻率在整個基因組中高度可變[39-41]。轉錄因子結合位點可以改變DNA中紫外線損傷的速率，轉錄因子結合位點極易受到紫外線的損傷，DNA中堿基序列發生突變(替換、插入等)有利于形成環丁烷嘧啶二聚體結構，且隨著紫外線損傷的頻率增加可能導致突變頻率的提高[39,42-43]。然而，大多數轉錄因子通過限制形成環丁烷嘧啶二聚體結構來抑制紫外線對結合位點的損傷[44]。紫外線照射時，DNA分子所形成的TT二聚體通常不會導致突變，大多數紫外線誘導的突變是TC二聚體和CC二聚體，且C的突變頻率大于T[45]。利用電離輻射中的γ射線輻照處理植物種子其發芽率呈升高或者降低變化趨勢。一般情況下，低劑量的γ射線會促進種子的萌發，高劑量的γ射線抑制種子萌發和幼苗的生長，且低劑量輻照時，有利于促進種子中RNA和蛋白質的合成[46-47]。種子在高劑量γ射線下不能發芽的原因[48]：組織學和細胞學的改變，種子層和細胞膜的破壞與輻射劑量成正比，種子發芽過程中分生組織區域或有絲分裂受到破壞。輻射常會引起DNA置換突變，即堿基的替換，但由于遺傳密碼的簡并性，同義替換后的mRNA在翻譯為氨基酸時，氨基酸序列并未改變，即蛋白質的性狀并未發生改變。

3.3 形態及生理水平

利用γ射線輻照植物體時，其外部形態特征和體內的各種生理生化特征發生改變[46,48]。γ射線的生物學效應基于與細胞中的原子或分子(特別是水)的相互作用產生自由基，這些自由基可破壞或改變植物細胞的重要組分，且輻射劑量不同，對植物的形態學、解剖學、生物化學和生理學產生影響也不同[46,49]。這些影響包括植物細胞結構和代謝的變化，如類囊體膜的擴張、光合作用的改變、抗氧化系統的調節和酚類化合物的積累等[50]。低劑量輻射將通過改變植物細胞中的激素信號傳導網絡或通過增加細胞的抗氧化能力來誘導生長刺激，增加活化酶系統來增強葉綠素的合成，高劑量輻射誘導的生長抑制歸功于體細胞分裂期間細胞周期停滯在G2或M期，對整個基因組造成不同程度的損害，抑制葉綠素合成[51-53]。此外，輻射處理會引起植物體內超氧化物歧化酶(SOD)[54]、過氧化物酶(APX)[54]、過氧化氫酶(CAT)[54]、谷胱甘肽還原酶(GR)[55]和丙二醛(MDA)含量[56]等的變化。

4 輻射誘變育種的材料選擇及其誘變效應

4.1 輻射處理方法

輻射處理方法可分為內照射和外照射2種。外照射指被照射的種子或植株所受的輻射來自外部某一輻射源。內照射是將輻射源引入被照射種子或植株某器官內，通常采用放射性32P和35S溶液浸種，或將32P和35S溶液注射到植株營養器官(根蘗、莖、枝條和芽等)中，或是施于土壤讓植株吸收[35]。外照射處理方法具有簡便、安全和效果佳等特點，在育種中應用較廣泛。內照射需要一定的設備和防護條件，且易造成污染，在育種中應用較少[57]。

4.2 材料選擇及其誘變效應

目前，牧草輻射誘變處理材料有活體植株、植株營養體(根蘗、莖和幼芽等)、種子和組織培養物等(表1)。活體植株輻照是將生長至某一時期植株的整體或局部置于有輻射源的輻射室內進行輻照處理。由于活體植株正處于生長旺盛時期，對輻射較為敏感，且不同發育階段其敏感性存在較大差異。因此只有采用適量的輻射劑量才能獲取較為理想的突變效果。植株營養體是牧草輻射誘變育種中常選用的誘變材料之一，在牧草輻射誘變育種中，主要應用于種子成熟困難且靠無性繁殖的牧草。種子(包括干種子、濕種子和已萌動種子)是輻射誘變中常選用的誘變材料，可用于不同的輻射誘變源[59]。其中，干種子作為誘變中常用的材料，具有代謝水平低、操作簡單、攜帶方便、可長途運輸和便于大量處理等特點，能夠在干燥、高溫、極低溫和真空等條件下進行處理，能夠忍受較高劑量的射線輻照。濕種子和已萌動的種子與干種子相比，具有對輻射誘變源更敏感，但難以保存、攜帶和貯藏等特點。輻射誘變處理可誘導植物體細胞無性系變異，植物體細胞無性系變異是指在植物組織培養再生植株過程中出現的變異，是植物組織培養過程中普遍存在的現象[78]。應用組織培養技術進行輻射誘變育種，誘變產生的突變可在細胞水平上直接呈現，可提高突變發生概率、增加選擇機會、改變分離純化速度和縮短育種周期，這種離體誘變技術在國內外逐漸發展起來[79]。

表1 牧草輻射誘變材料的選擇及其誘變效應

續表1

牧草品種Forage species誘變材料Mutagenic material誘變劑種類Mutagen species誘變效應Mutagenic effect參考文獻References組提高5.40%和10.60%。狗牙根種子60Co-γ狗牙根各輻照變異植株與對照之間在節間長均有顯著差異,形態[12] Cynodon dactylon變異植株與其對照之間的遺傳相似系數為0.585～0.776,遺傳差異性為較明顯。野牛草干種子60Co-γγ射線輻照能抑制野牛草根尖細胞的有絲分裂。隨γ射線輻射[68] Buchloe dactyloides劑量的增加, 根尖細胞有絲分裂指數呈下降趨勢;γ射線輻照能誘發根尖細胞的染色體畸變和核畸變, 產生多種畸變類型。日本結縷草干種子60Co-γ低劑量輻射處理促進日本結縷草干種子的萌發,提高其發芽率,[69] Zoysia japonica隨著輻射劑量的增加,發芽率逐漸降低,臨界輻射劑量為450 Gy,半致死劑量為480 Gy。紅三葉干種子快中子低輻射劑量(11.01～29.31 Gy)有利于紅三葉根長伸長,且對幼苗[70] Trifolium pratense出苗率和株高有一定促進作用。高劑量輻射(>29.31 Gy)可促進紅三葉種子萌發,莖長生長,但對出苗率和株高均有一定抑制作用。29.31 Gy 輻射劑量最適宜岷山紅三葉種子的萌發及其幼苗生長。幼苗生長。香附子種子60Co-γ在較高劑量的射線下,香附子種子萌發天數和萌發完成天數顯[71] Lepidum sativum 著推遲,幼苗生長狀況隨著輻射劑量的增加呈下降趨勢;低劑量的射線能促進其種子的萌發。中華羊茅、冷地早熟禾、活體植株UV-B隨著輻射劑量的增強,牧草群體結構發生改變,群體葉面積指數[22]垂穗披堿草(LAI)下降。牧草群體對UV-B輻射增加的反射增大,吸收減少, Festuca sinensis Keng、尤其是上層葉片對UV-B輻射的吸收減少,減輕UV-B輻射的 Poa crymophila、傷害,且中下層葉片也由于上層葉片的遮擋,處于較低UV-B輻射 lymus nutans水平。溝葉結縷草莖段愈傷60Co-γ較低輻射劑量(5 Gy)對愈傷組織的生長、再生無影響,較高輻射[72] Zoysia matrella組織劑量(40 Gy)使愈傷組織的胚性保持能力和再生率下降,適當的輻射劑量(10 Gy,20 Gy)對愈傷組織的再生速度有顯著的促進作用。垂穗鵝觀草干種子60Co-γ輻射劑量小于或等于50 Gy時,有利于種子的萌發,50 Gy種子[16] Roegneria nutans萌發能力下降。輻射半致死劑量為148 Gy,適宜劑量為 0～148 Gy。結縷草莖段愈傷60Co-γ15～20 Gy輻射劑量處理有利于促進結縷草愈傷組織向胚性愈[73] Zoysia japonica組織傷組織轉化,獲取較高的出愈率和胚性愈傷組織形成率。直立型扁蓿豆干種子或60Co-γ干種子輻射后,輻射劑量為1 400 Gy時,M0代植株株型為斜生[39] Medicago ruthenica吸脹種子型,輻射劑量為1 000 Gy時,表現出莢果大、葉片小、多葉、葉綠素含量較高和生長快;在輻射劑量為800Gy時,表現出多葉和葉面積大等優良特性;吸脹種子輻射后,M0代植株在輻射劑量為1 000Gy時,表現為直立型,且花小、莢果大、種子寬、多葉、葉綠素含量較高和生長快,在輻射劑量為1200Gy時,表現出莢果寬、種子大和多葉等優良特性。扁穗牛鞭草種莖60Co-γ雅安牛鞭草莖適宜的誘變劑量為80～100 Gy,H055扁穗牛鞭[8] Hemarthria cornpressa草莖適宜的誘變劑量為70～90 Gy。紫花苜蓿干種子60Co-γ高劑量輻照對紫花苜蓿種子的誘變致畸效果顯著增加。[74] Medicago sativa白刺花干種子60Co-γ隨著輻射劑量的增加,白刺花的各項生長指標(葉綠素ChI、可[17] Sophora davidii溶性蛋白、可溶性糖、MDA、POD)呈現升高后降低的趨勢,不同輻射劑量均可促進白刺花幼苗的光合作用。海濱雀稗種莖60Co-γ所有突變材料植株的葉寬、葉長、株高、匍匐莖節間長度和直徑[75] Seashore paspalum以及密度等指標均不同程度地優于對照,突變材料SI-50-1、PL-40-2和SLM-45-1葉片短細、節間縮短、株高矮化和成坪密度高,輻射誘變效果明顯。白三葉幼苗60Co-γ通過對120份材料進行誘變處理,共獲得97個突變體,其中4份[76] Trifolium repens具有極強的抗旱性。象草種莖60Co-γ輻射處理后的植株由矮化的趨勢,輻射較易引起象草的分蘗數、[77] Pennisetum purpureum莖節間和葉長的變異,象草種莖的適宜輻射劑量為30 Gy。

5 輻射誘變育種中突變體的選擇與鑒定

經誘變處理的種子長成的植株為輻射當代(M0)，利用輻射當代種子長成的植株為M1代，由M1代種子繁殖長成的植株為M2代。M1代是由誘變直接處理當代細胞衍生而來，變異具有局部性，多為復雜的突變嵌合體，一般不作選擇，進行保苗即可，若輻射誘變材料為雜種、異花授粉植物或單倍體的群體，M1可能出現分離現象，應進行選擇。而M2代為性狀分離世代，也需要進行選擇[29]。

5.1 形態學鑒定

突變體的鑒定和選擇是輻射誘變育種的又一關鍵技術。傳統農藝性狀的觀察和判斷，即以形態學標記作為選擇標準。劉天增等[75]對4個海濱雀稗品種的誘變突變體材料進行形態鑒定，篩選出9個突變體材料。賈彩鳳[80]用60Co-γ射線對金蕎麥的根莖進行輻射處理，根據其后代的農藝性狀篩選出具有藥用價值的突變體材料。輻射引起的突變分為遺傳突變和非遺傳突變，其中可以遺傳的優良變異是育種工作需要的變異。由于許多輻射引起的形態變異(株高、葉形等)都是由生理損傷引起的，是植物可以修復的損傷，這種變異不具有遺傳性，所以從形態表現直接決定突變體有其局限性。此外，表型檢測受輻射后的效應、環境與基因型相互作用的影響，因此選擇的結果往往也不可靠[73]。

5.2 同工酶鑒定

同工酶在輻射誘變育種中作為檢測輻射生物學效應和突變體鑒定的生化指標，以過氧化物酶和酯酶同工酶的應用居多[80]。過氧化物酶作為呼吸代謝的最終氧化酶，在植物的生長發育、新陳代謝和機體適應等方面發揮著重要作用[80-81]。李永祥等[82]對輻照后的野牛草過氧化物酶和多酚氧化酶進行酶譜分析得出，幼葉條帶數比幼穂多，幼穂的過氧化物酶酶譜和幼葉的多酚氧化酶酶譜分析可鑒定野牛草性別。尹淑霞[63]利用60Co-γ射線對多年生黑麥草愛神特(Accent)干種子進行輻照處理，對輻照后其植株過氧化物同工酶酶譜分析表明，輻射能夠引起植株過氧化物同工酶的差異。酯酶同工酶作為一種單體酶，遺傳較穩定，對突變體進行篩選時具有分析快速、簡便和準確等特點。尹淑霞等[83]利用60Co-γ射線輻照處理多年生黑麥草超級德比(Derby Supreme)干種子，對植株過氧化酶(POD)和酯酶(EST)同工酶進行酶譜分析表明，輻射能夠引起植株POD和EST的差異，且不同輻射劑量顯著影響植株POD和EST酶譜特征。利用同工酶篩選鑒定突變體是基于蛋白質中氨基酸的變化，氨基酸的種類和含量差異導致電荷值和電性的差異，電泳時能夠檢測出突變體[82]。但并非所有氨基酸的變化(如氨基酸的置換)均會引起電荷的改變，利用電泳原理無法檢測出該類突變體。因此，利用同工酶分析進行突變體的篩選和鑒定仍有一定的局限性[83]。

5.3 DNA分子標記鑒定

在現代分子生物學中，DNA分子標記的方法主要有擴增片段長度多態性(Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP)、相關序列擴增多態性(Sequence-Related Amplified Polymorphism，SRAP)、隨機擴增多態性DNA (Random Amplified Polymorphic DNA，RAPD)、簡單重復序列(Simple Sequence Repeat，SSR)和區間簡單重復序列(Inter-simple Sequence Repeat，ISSR)等[63]。AFLP和SRAP是以PCR技術為基礎，并與限制性酶切相結合的分子標記技術[63,84]。AFLP是用成對的限制性內切酶酶切基因組DNA使其產生粘性末端，粘性末端與人工接頭5’連接，形成特異性引物擴增到DNA片段，利用聚丙烯酰胺凝膠電泳產生多種多態性帶型的擴增片段[75,80]。馮霞[62]利用不同劑量60Co-γ 射線輻照處理多年生黑麥草種子，對M1代變異植株進行AFLP分子標記沒有檢測到變異位點，可能與AFLP標記的局限性和多年生黑麥草龐大的基因組有關，或是突變并非發生在核DNA。SRAP采用預先設計的特殊引物設計對進行上端外顯子擴增、下端啟動子與內含子區域擴增，由于個體和物種間的差異性，產生不同間隔長度的內含子、啟動子，從而產生多態性[84]。嚴歡[85]利用不同劑量60Co-γ 射線輻照處理5份表現良好的狗牙根材料，用SRAP技術對M1代植株DNA突變效應檢測結果表明，5份狗牙根材料的遺傳相似系數為0.577～0.966，平均GS為0.728，遺傳相似性變化范圍較大，誘變材料中檢測篩選出突變體。

RAPD、SSR和ISSR是以PCR技術為基礎的分子標記技術[84]。RAPD是以隨機脫氧核苷酸序列作為引物，通過PCR反應進行DNA片段非定點擴增，利用凝膠電泳分析DNA多態性的一種分子標記方法[30,80]。張彥芹等[31]利用60Co-γ射線輻照處理高羊茅種子和分化幼苗，對輻射當代突變體幼嫩葉片經RAPD分析篩選出DNA分子水平上發生變異的突變材料。吳立蓉等[86]利用60Co-γ 射線輻照處理廣藿香外植體，利用RAPD分子標記技術對輻射當代植株分析表明，不同輻射劑量處理的外植體再生植株多態性各不相同，通過輻射處理后的外植體植株的存活率和再生能力均降低。徐國忠[87]利用60Co-γ 射線輻照處理決明屬5個牧草品種種子，對M3代性狀篩選鑒定表明，5個品種輻射后代在遺傳上都有明顯的變異，并篩選到10個在產量和營養品質等方面均優于原品種的新品系。SSR也稱為微衛星序列標記(Microsatellite sequence，MS)或短串聯重復標記(Short Tandem Repeat，STR)，其原理是根據微衛星序列兩端設計1對特殊的互補片段引物，利用PCR技術擴增衛星片段，因單元重復次數存在差異，從而形成SSR座位的多態性[88]。程曉麗[89]利用60Co-γ射線輻照處理草坪型狗牙根，利用SSR對親本和輻射誘變后代進行分子標記表明，輻射誘變后植株花序數量的變異可能與分子標記產生的不同位點有關。ISSR是利用錨定的微衛星DNA為引物，即在SSR序列的3′端或5′端加上2～4個隨機核苷酸，對SSR兩側進行反向擴增，所擴增的多條帶通過電泳將其分辨出來，擴增帶多為顯性表現[84]。王文恩[90]采用不同輻射劑量60Co-γ 射線輻照處理3種暖季型草坪草(野牛草、狗牙根和日本結縷)干種子，利用ISSR技術對各材料間進行遺傳多樣性和聚類分析表明，各材料間存在較為明顯的遺傳差異性，篩選出的形態變異植株和對照處理間的遺傳相似系數為0.540～0.780，篩選出新株系1個。

6 展望

近年來，隨著國家重點草原建設工程和西部大開發戰略的實施，以及生態環境建設的加強、農業產業結構的調整和現代畜牧業建設的推進，全國各地對不同用途牧草品種的需求急劇增加，牧草育種工作進入了快速發展的階段。現階段，我國牧草輻射育種已取得顯著性進展，育種方法和手段愈趨成熟。與常規雜交育種相比，輻射誘變育種具有育種時間縮短和變異類型多樣等特點，是培育牧草新品種的有效手段。通過誘變育種技術獲得許多具有優良性狀的突變材料，培育出愛瑞3號高羊茅(FestucaarundinaceaNo.3)[30]、閩育1號圓葉決明(ChamaecristarotundifoliaMinyu No.1)[34]、早熟沙打旺(Astragalusadsurgens)[33]、航苜1號紫花苜蓿(MedicagosativaHM-1)[91]、航苜2號紫花苜蓿(MedicagosativaHM-2)[92]、西德小冠花(Germanycrownvetch)[93]和白花三葉草(Trifoliumrepense)[94]等許多牧草新品種，使我國的牧草產業取得較大的發展。但輻射誘變育種的研究與應用仍存在以下問題，是科學工作者不斷探索研究的重點。

第一，進一步加強對輻射誘變育種機理的研究。目前，我國牧草輻射誘變育種仍處于初級發展階段，在牧草誘變機理、提高突變預見性和選擇鑒定等方面的研究不夠深入。輻射誘變的機理尚不完全清楚，對突變體的遺傳特性、突變材料的遺傳控制基因以及突變體的代謝途徑研究不夠透徹，加強對以下幾個方向的研究，有利于幫助人類理解植物對外界環境的適應機制，明確輻射誘變的作用機理。一是“輻射后植株的形態解剖、生理生化特性、染色體的結構變異以及DNA的損傷、修復與突變形成的相關性”，二是“不同劑量輻照使植株DNA的損傷、修復與突變形成的關系”，三是“不同劑量輻照處理植物體內各種生理生化反應以及各種信號轉導機制的變化”，四是“輻射誘變因素對植物生長發育規律的影響”。

第二，輻射誘變育種應與傳統的育種方式相結合，培育出遺傳穩定的牧草新品。單一的輻射誘變育種在培育新品種時較為困難，應與雜交育種、倍性育種和細胞工程育種等相結合，應用先進的分子技術加強對輻射突變材料的選擇和鑒定，加快牧草育種的進度。同時，利用多種誘變因素進行復合誘變可能會取得較好的效果，應充分利用太空誘變的優勢開展誘變育種工作。

第三，充分發揮輻射誘變植物中次生代謝物及新基因的作用。輻射誘變植物中次生代謝物可誘導產生高價值、低成本的抗腫瘤及抗癌等化合物，在生產實踐中具有較大應用前景。同時，誘變產生的突變體可以用于新基因發現和功能基因組學的研究。

第四，加強誘變牧草新品種的示范推廣，促進草產業的發展。輻射誘變育種作為一種新的育種方式，育成的新品種具有在短期內迅速適應不同地點、不同農業氣候條件和不同生長條件等特點，但在實際生產上很難得到大面積的推廣與利用。在現有資源有限的情況下，新品種在草產業及畜牧業中的作用未能得到充分發揮。建議科研機構與企業合作，加速田間試驗和大面積推廣，進一步使科研、示范與推廣實現一體化發展，進而實現誘變育種的產業化發展。