大豆育種中誘變育種技術的應用

張東輝　楊青春　耿臻　張保亮　舒文濤　李金花　李瓊　常世豪

[摘要]隨著科學技術的迅猛發展，越來越多的科學技術手段運用于農業生產中，運用科學技術手段能夠改善農業生產環境，改良農作物的品種，提高農作物的產量，推動整個農業不斷向前發展。本文主要針對誘變育種技術在大豆育種中的應用進行探究，簡單分析誘變育種技術在大豆育種中的運用，了解科學技術手段在農業作物中應用的意義，以便更好地發揮科學技術的作用，以期更好地運用科學技術推動農業發展，為人們提供高質量的農作物，改善人們的生活水平，提高人們的生活質量。

[關鍵詞]大豆;育種;誘變育種技術;應用

中圖分類號：S565.1 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202006

我國是一個農業大國，自古以來農業在中國的發展中就占據著重要的位置。農業是國民經濟的基礎，是人們衣食生活的源泉，是人們生存發展的物質基礎，農業的發展推動著社會的發展，推動著人類的進步。隨著科學技術的進步，各種科學技術手段運用到農業生產過程中，例如誘變育種技術廣泛運用于大豆育種中，成功改善了大豆種植的現狀，提高了大豆的產量，推動了大豆產業的良性發展。

1 誘變育種技術

誘變育種技術是指在人為作用下，利用各種物理、化學等因素，在一定條件下誘導生物體發生變異，從變異的作物中選擇最佳的單個植物進而培育出新品種的技術方法，是繼雜交育種技術手段之后的又一項新型育種技術。

中國是個人口大國，雖然幅員遼闊但是種植面積卻是有限的，如何利用有限的國土資源養育13億人口，是當下人們思考的問題也是影響國家發展的關鍵因素。因此，要不斷對農業生產發展進行創新，不斷改進農作物自身的品質，改善農業生產環境，將科學技術廣泛運用于農業，以便更好地推動農業生產的發展，提高糧食產量，提高人們的生活條件。當下，隨著科學技術的進步，各種科技手段廣泛地應用于各行各業的發展過程中，如在農業生產發展中，廣泛地應用科技手段對農作物進行改良。如今，誘變育種技術廣泛地應用在大豆育種的過程中，不但方法簡單、育種時間短而且效果突出，也被運用于改良大豆品種、培育新型大豆上，成為大豆育種的重要技術手段[1]。

2 物理誘變育種技術

物理誘變育種技術是誘變育種技術的重要方式之一，應用較多的主要有輻射誘變，通過運用一些物理因素如α射線、β射線、γ射線、Χ射線、紫外線輻射等促使農作物產生變異，引發農作物的內部結構發生變化，誘變新的可遺傳植被，然后從新型的變異植被中選擇最佳品種，進行培育種植，改善整個農業生產結構。

2.1 物理電離輻射誘變技術

電離輻射主要由X射線、β射線、γ射線等通過各種電離輻射與原子、分子發生碰撞時產生的能量作用于原子產生次生電子，進而發生作用，改變植物內部DNA結構，使植被染色體發生變異，引發植物基因發生突變。比較常見的植物內部結構變異有缺失、倒位和變異。由于電離輻射誘變技術操作要求較高，在操作過程中還有一定的危險，所以通常多應用于不能使用化學誘變劑的植物誘變培育過程中[2]。

2.2 激光誘變育種技術

激光誘變育種技術于20世紀70年代在中國實行。在運用激光技術進行油菜種子的誘變育種研究后，激光技術手段成為重要的物理誘變育種技術，被廣泛應用于新品種的誘變培育過程中。通過它產生的光、電、壓力及電磁效應綜合作用于農作物品種培育的過程中，致使農作物的DNA發生突變，引發農作物品種的變異。例如運用激光誘變育種技術培育的安激二號，不但產量高、適應性強，大豆的蛋白質和脂肪含量也相對較高，已經在全國各地被廣泛推廣[3]。

3 化學誘變育種技術

化學誘變育種技術主要是利用化學手段，使用化學劑對植物進行處理，引起植被內部結構、染色體發生變異，從而導致整個植物內部結構發生變化，引起基因突變。化學誘變育種技術主要是對植物種子進行化學處理以致其發生變化，或是對農作物枝干進行相應的處理致使其植被內部結構發生變異。采用化學劑對植物進行育種誘變，其效率比物理電離射線高得多，因此越來越引起人們的重視。比較常見的化學誘變主要有甲基磺酸乙酯、核酸堿基類似物、抗生素等。例如，在大豆育種中采用甲基磺酸乙酯（EMS）即人工化學誘變技術，是化學烷化劑中最常用的一種誘變技術，植物誘變率高，能夠有效提高植物的自然突變率，且操作簡單、變異性強、后代遺傳較穩定，是當下人們廣泛采用的一種化學誘變育種技術。EMS是最常見的化學誘變劑，它是當前對植物影響最小、誘發率最高的化學誘變試劑之一，主要是對大豆內部DNA發生直接影響，以便其DNA結構發生變化，使其內部基因發生變化，對植物內部的蛋白質合成產生一定的影響，從而改變植物的性質，引發植物的基因突變，使植物發生變異。雖然甲基磺酸乙酯具有眾多優點且廣泛地應用于大豆育種中，但是由于其具有強烈的致癌性和揮發性，所以在植物培育過程中一定要做好防護工作，減少傷害的產生[4]。

在進行化學誘變育種時可采用浸漬法、涂抹法、滴液法等方法對植物進行處理。如采用涂抹法對植被進行處理，將化學劑涂抹于植被幼苗或者植部頂端，對涂抹好的部位進行適當的遮蓋，避免蒸發，以便植被更好地產生變異。有研究者采用EMS誘變技術對大豆進行種子誘變培育，如對“南農86-4”大豆種子的誘變培育，以改良大豆品種，提高大豆的產量，提高大豆的脂肪和蛋白質含量。河南省農科院采用化學誘變育種技術培育了新型質優、高產、抗病蟲害的科新3號大豆品種，有效地提高了河南地區大豆種植的產量。近年來，國際上還興起了通過運用含有化學試劑的石蠟油處理花粉的新型技術手段，提高了誘變率。隨著社會的不斷發展，各國間的交流更加密切，科學家已經開始嘗試將這項新型技術手段運用于我國的大豆育種過程中，以便更好地培育新型大豆品種[5]。

4 空間誘變育種技術

空間誘變育種技術是一項航天技術與農業誘變育種技術相結合的技術手段，主要是通過對太空環境進行有效利用，將大豆種子或植物運送至太空環境中，使大豆育種充分置于太空環境中，讓太空的高能粒子輻射充分作用于大豆的生長、發育過程中，對大豆植被內部的DNA結構產生一定的影響，使植物內部的染色體發生變化，促進植物產生變異。利用實驗室無法提供的太空環境對大豆進行誘變，是一項科學技術含量較高的大豆誘變育種技術手段，它有效地縮短了大豆育種的時間，提高了大豆育種誘變的效率[6]。例如，1994年黑龍江省農業科學院利用衛星往返手段對大豆品種“寶誘17”進行誘變育種培育工作，并對帶回的大豆種子開展全面系統的優質選種培育工作，培育出新型大豆品種“航天1號”，由于“航天1號”品種高產、質優、適應性較廣，具有良好的抗病蟲害的特點，因此作為一種新型的大豆品種，得到了廣泛的推廣種植。由于空間誘變育種技術效率高、時間短、效果好，有效地提高了育種培育工作的工作效率，已經成為農作物誘變育種的重要手段之一[7-8]。

5 結 論

先進的科學技術手段已經廣泛地運用于農業生產中，不斷運用誘發育種技術開展大豆育種工作，是今后大豆育種培育的一個大方向。總而言之，應積極應用科學技術手段對大豆育種進行創新性研究，不斷培育新品種，提高大豆的性能，提高其種植產量，運用科學技術手段改善大豆種植條件，促進我國大豆種植持續健康發展。

參考文獻

[1]李于.誘變育種技術在大豆育種中的應用[J].中國種業，

2015（12）：24-25.

[2]鄭偉，朱鳳麗，郭泰，等.空間誘變創新大豆種質的研究進展[J].中國種業，2015（6）：16-18.

[3]趙曦，王廣金，李鐵，等.大豆空間誘變突變體的RAPD分析[J].核農學報，2014，28（5）：772-776.

[4]吳亦楠，邢新會，張翀，等.ARTP生物育種技術與裝備研發及其產業化發展[J].生物產業技術，2017（1）：37-45.

[5]孫愷，孫健，舒小麗，等.高異黃酮大豆突變體的篩選及其特性初步研究[J].核農學報，2016，30（11）：2088-2095.

[6]黃益安，鄧小娟，萬海波，等.大豆華夏3號突變體庫構建及SSR分子標記[J].中國油料作物學報，2016，38（2）：159-166.

[7]蘇伯鴻，李忠峰，邱麗娟.一個大豆理想株型突變體it1的表型和生理鑒定[J].植物遺傳資源學報，2016，17（3）：523-528.

[8]劉釗，趙宏，戚化學，等.大豆栽培技術與病害的防治措施研究[J].糧食科技與經濟，2020，45（2）：98-100+114.