誘變技術在超高產小麥育種中的應用

陳令志 戚化學 趙宏 趙德民

【摘? 要】隨著近年我國經濟、科技制度改革逐漸完善，行業以及相關部門之間的市場競爭逐漸趨于激烈和深化，我國對植物種子進行誘變的技術也得到了逐步的發展。從誘變小麥育種的基本定義出發，結合在實踐研究工作中的經驗，分析了超高產小麥誘變育種過程中存在的一些問題和應用誘變育種技術在開展超高產小麥誘變育種過程中的實際應用，為深入推動當前我國超高產優質小麥育種技術發展提供重要理論參考。

【關鍵詞】超高產小麥;誘變技術;應用策略

引言

目前，植物誘變育種的主要意義是利用激光電子束、各種紅外線、激光等物理化學因素，以及堿基酸類似物、烷化劑等化學因素，使一些植物的各種基因結構發生良性突變。根據誘變育種的技術要求，我們可以在短時間內獲得具有一定生物學用途的有價值的植物，培育出新的種質品種，應用于植物生產育種，或將其作為新型品種的親本，用于進行植物新品種的優化培育。對于提高我國的小麥品種質量有一定的促進作用。

1.超高產小麥育種過程中存在的問題

我國農業界對于超高產小麥的科學研究育種工作已經持續了幾十多年的時間，取得了一定的成績，但同時也暴露出了較多的問題。

1.1穩定性較差

從育成理論上面來看，很多超高產育成的作物品種都需要具備較高的育成產量，事實上，超高產品種需要在充分的生長條件基礎上充分建立，但是有很多育成種子在種植過程中生長條件并不是十分充足，因此，其增長穩定性相對較差。為有效提高小麥超高產種苗培育質量，必須不斷完善小麥超高產種苗培育育種技術，不斷改善小麥超高產種苗培育環境，為保證小麥實驗室研究培育的超高產小麥品種技術，能夠廣泛運用于實際的小麥生產經營活動中，實現我國超級小麥高產，就必須對已有的培育技術進行突破，改善小麥的生活環境以及種植方式，提高小麥的產量，促進小麥的生長。

1.2沒有較大的突破

在我國，超高產優質小麥品種的生產和栽培準備工作一直處于尷尬的境地，突破口不大。小麥品種在品質、產量和抗災性方面的進展相對緩慢。生產中使用的小麥品種過于單一，抗災能力較弱。同時，品種產量較小，不能完全滿足國際生產的要求，也反映出我國正在培育的超高產優質小麥品種不能完全滿足國際市場的發展需要，無論是在品種數量還是品種類型上。此外，在種植超高產的小麥時，土壤問題以及小麥的生存環境對于小麥的存活率有著較大的影響，在這方面相關的技術還沒有得到同步的發展，這對于小麥的生存影響較大。

1.3小麥質量較差

過度重視超高產小麥品種的實際產量，而不重視產品質量，造成了高產小麥優質品種較為短缺，使得企業培育的高產小麥品種雖然實際產量比較高，但是產品質量仍然無法完全達到企業預期生產目標，尤其現在是高產優質品種層面上所暴露體現出來的質量問題更多。因此，妥善處理并協調好產量和麥種品質之間的關系，是超高品質產量的小麥新品種發展培育升級工作中亟待解決的重要技術課題。此外，還應該重視小麥種植過程中相關養分的問題，防止出現養分不足造成的小麥產量較低的現象。

2.對小麥種子進行誘變的相關策略

2.1離子束注入

離子束注入主要是通過與生物體的相互作用產生一個峰。在峰值范圍內，注入的離子束與生物體會產生局部的、難以修復的相互作用離子束。基因植入突變可直接導致染色體分子出現各種倒位、易位、缺失和重復，并直接導致與DNA分子的相互替代和斷鏈等，直接導致基因突變。離子束注入通常被認為是衡量離子敏感性的一個重要指標，它可以使植物在離子處理后存活1/2或死亡至少半小時。離子激光誘變育種的研究和培育正在蓬勃發展。從以往的研究結果可以清楚地發現，目標育種材料及其效果已經達到了離子束育種的邊際效應和誘變育種效果。

2.2航空誘變

航空衛星誘變蔬菜育種工程技術主要指的是一種使用太空返回式的太空衛星或者是高空螺旋氣球，能夠根據空間環境條件對農作物蔬菜種子有益因子的變異，經過微粒子重力、宇宙射線、高能納米粒子和近地震和磁場等接近地面難以準確模擬的巨大空間運動條件直接實現了對小麥植物品種的重大誘變，并直接引起小麥植物免疫細胞內的免疫功能與細胞結構形式發生重大改變。很多臨床試驗研究結果都充分證實了在航空誘變遺傳育種所獲得的棉花、小麥等新品種不僅變異遺傳具有較高的穩定性，變異遺傳頻率范圍大和多數品種性狀變異能夠直接遺傳的多種特征，另外，有些品種不能通過其他變異方式直接遺傳，這是新品種基因源和新種質變異的主要遺傳途徑。航空育種突變通常有機會穩定在SP4代。與常規育種技術相比，它推廣了兩個新世代，可以大大縮短常規育種技術的整體發展進程，提高常規育種工作效率。為了進一步研究空間誘變對小麥性狀可能產生的直接影響，針對航空實踐八號飛機所搭載的三個小麥種子品種，將其類別分成了3份，分別將其標號順序為p和spi、sp4和以及sp5，其中p和spl主要用于檢驗其工業農藝技術性狀上的改變程度， SP4與p和sp5則分別研究了其中pissr分子間的標記多態性，研究后的結果表明，在這種航空誘變環境下，小麥種子標記會迅速產生空間變異。與野生型相比，SPL在檢測農藝性狀變化方面具有明顯的空間變異性。主要原因是航空突變生物系在這種空間變化環境中對其突變更為敏感。兩者顯性遺傳相似系數為0.8226～0.8777。突變星系可能在不同的位置改變了它們的DNA位點，而野生型DNA的位點改變發生量相對較低。由此我們能夠得出發現其在航空中的誘變植物能夠顯著性地引起多種小麥植物分子的線性變異，并且這將會為其在小麥利用空間中的育種研究提供更多的育種可能。

2.3生物誘變

生物學誘變作用是指插入子項目中的外源細胞基因和轉座子的基因位置或基因劑量的差異，導致生物細胞產生不同的生物突變效應，然后對其細胞進行無性離體培養，使其細胞能快速產生無性系統的變異，最后得到對臨床試驗和產品生產有很大幫助的突變體。當前，轉基因生物技術在分子生物學的誘變應用領域已經有著重要技術貢獻，學術界也對其進行了較為深入的研究，重要的創新發現也在不斷挖掘。如果nsinghbhan從禾本科的谷類和禾本科植物中提取出ACB家族轉座子，可以直接插入患者小麥的同一細胞部位作為染色體，在促進小麥品種的增加方面也具有潛在的科學應用價值;不同于轉座子，反向螺旋主要是指一種寄生細胞DNA，一旦直接插入宿主細胞的DNA中，就可以能夠迅速產生與其他宿主相同的特異遺傳進化規律，能夠完美的遺傳表達;nasuda在研究克隆小麥排序dnaflp特異遺傳片段時，發現了基于小麥本身所特有的一種新型逆轉螺旋座子。以上兩項研究成果都顯示有望在不久的將來廣泛應用于超產優質小麥的栽培誘變種和育種中。

3.結語

在具有超高產量的小麥誘變育種種植工作中，使用激光誘變、生物誘變以及基因誘變等育種技術無疑是一種機遇，同時也是一種嚴峻挑戰。我國雖說在誘變育種方面有一定的經驗，但在進行工作的過程中還存在一些不足之處，只有充分抓住小麥誘變育種技術的巨大優勢，并且與國際現代化的農業育種工程技術有效交叉融合，圍繞發達國家以及其他地方開展小麥農業育種技術工作中亟待解決的熱點問題，結合我國目前的誘變育種形式，加強國際合作與技術研究，改善我國誘變技術中的不足之處，學習國外一些先進的技術手段，完善誘變制度，提出創新且可行的方案，鼓勵相關人員加大投入力度，必然能夠為我國小麥農業育種技術工程發展做出一定的貢獻。

參考文獻

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