我国作物航天育种20年的基本成就与展望

航天育种是我国科学工作者开创的农作物诱变遗传改良的一种有效新途径。经过20年的探索发展,已建立了全国航天育种研究协作网,航天育种研究工作取得了可喜的成果:在水稻、小麦、棉花、青椒、番茄、芝麻、牧草等作物上育成和审定了40多个高产、优质、多抗的农作物新品种,并开始在农业生产中发挥作用;获得了一批有可能对产量和品质等重要经济性状有突破性影响的罕见突变;航天诱变与地面模拟诱变育种技术创新取得显著进展;航天育种技术及其产品的知识产权保护与产业化、航天诱变机理探索等方面研究得到稳步推进。本文系统评述了我国航天育种20年来的基本成就,并根据当前研究和应用形势提出了发展战略。     

超高产小麦育种探讨及诱变技术在超高产小麦育种应用

本文就超高产小麦的概念、超高产小麦培育的理论依据以及发展超高产小麦的重要意义进行详细阐述.同时,分析了现阶段超高产小麦育种现状,提出了我国超高产小麦育种中存在的问题,阐明了人工诱变创造种质资源在超高产小麦育种进程中的重要作用,并根据自身多年诱变育种实践简要介绍了在超高产小麦育种以及种质资源创新方面的一些研究成果.     

诱变技术在亚麻育种中的应用

亚麻是重要的油料作物和纤维作物,本文简要介绍了物理诱变、化学诱变和组织培养等诱变技术的特点与机理,重点综述了γ射线诱变、航天诱变、EMS诱变和体细胞无性系变异等诱变技术在亚麻育种中的应用;同时介绍了形态学方法、仪器分析方法、离体组织培养法和TILLING技术等在亚麻突变体的鉴定与筛选中的应用,并从开展复合诱变育种和优化诱变后代筛选技术等方面对亚麻诱变技术的发展前景进行了展望,旨在为亚麻诱变育种研究提供参考。     

天地结合开展我国空间诱变育种研究

本文着重介绍了自 1 987年以来 ,我国空间科学家和农业生物学专家 9次利用返回式卫星、2次利用神舟号飞船和 4次利用高空气球搭载了 70多种植物近 5 0kg的种子 ,涉及粮、棉、油、蔬菜、瓜果、牧草和花卉等植物。经国内 2 2个省、市、自治区 70多个研究单位多年的地面选育 ,已培育出一批具有高产、优质、抗病经审定的新品种 1 9个 ,其中水稻新品种 5个、小麦 2个、棉花 2个、青椒 1个、番茄 1个、芝麻 1个、西瓜 3个、莲子 3个、灵芝 1个 ;另外还选育出新品系 5 0多个 ,还有一大批种质资源。在航天育种机理方面也做了不少研究工作 ,航天诱变的生物学效应 ,在细胞和分子水平上研究了航天新品种的遗传物质变异 ,地面模拟试验进行了许多研究 ,均取得了一定的进展。在全国许多省市建立了航天育种示范基地 ,累计示范推广航天新品种 (系 )面积 2 70 0 0 0hm2 ,取得了很好的科技成果和社会经济效益。我国空间诱变育种的研究工作走在世界的前列。本文还介绍了我国前 3代返回式卫星在空间科学方向所做的成果及贡献。列出前 3代返回式卫星与空间诱变育种研究相关的基本参数。报道了返回式卫星回收舱的空间环境的数据。我们还对今后空间诱变育种提出了展望。     

小麦单倍体辐射诱变育种技术研究

采用不同剂量的60 Co γ射线诱变处理杂交当代干种子,以 MW14 和改良 MS 为基本培养基;从MF1 或MF2 代中选择优良单株为供体进行花药培养。针对辐射诱变剂量、低温预处理供体幼穗、变温诱导培养和低温预处理愈伤组织与花培出愈率、绿苗分化率的关系以及越夏控苗和花粉植株移栽等问题进行了研究,以提高获得遗传稳定的可育性加倍单体—纯合二倍体花粉植株的频率,通过大田系谱法可快速选育出新的小麦突变体品种( 系) 及育种材料。这种小麦单倍体辐射诱变育种途径不仅保留了辐射诱变育种固有的特点,同时可将育种周期缩短3 ～4 个世代,提高了小麦辐射诱变育种的效率。     

山东省小麦诱变育种

本文简述了山东省小麦诱变育种的研究概况,阐述了山东省小麦诱变育种40余年的发展历程及取得的丰硕成果,介绍了小麦诱变育种的常用方法及突变体的选育步骤,系统地论述了山东省小麦诱变育种今后发展的方向。     

刺槐种子航天诱变生物学效应研究

为探讨刺槐种子航天搭载的生物学效应,利用‘实践8号’育种卫星搭载刺槐种子进行航天诱变处理,对诱变后的刺槐苗木进行了研究,分别从株高、地径、分枝数、节间距、针刺长度等生长性状以及叶绿素含量等方面分析航天诱变后的生物学效应。同时利用SSR标记技术进行了遗传多样性分析。结果表明：刺槐航天诱变群体在2年生时,株高和地径分别较地面对照低22.0%和24.1%;3年生时分别较地面对照低13.1%和22.4%。诱变初期表现出的株高抑制作用随着生长逐渐减弱,而地径的抑制作用依旧存在,且刺槐旺枝针刺长度比地面对照缩短15.6%,主干针刺长度比地面对照缩短28.6%,方差分析显示,航天诱变群体和地面对照主干针刺长度之间的这种差异达极显著水平。航天诱变对叶绿素a含量几乎没有影响,但叶绿素总量和叶绿素b含量较地面对照分别降低18.7%和9.7%,差异达显著水平。航天诱变使叶绿素a与b的比值较地面对照增加25.6%,但差异未达显著水平。航天诱变增大了部分性状的变异系数。利用SSR分子标记未检测到航天诱变刺槐群体基因组的广泛变异。     

化学诱变提高植物抗逆性的研究进展

化学诱变是农业上一种传统的育种技术,在植物抗逆育种方面受到育种家的青睐,用于改善植物的抗寒、抗旱、耐盐碱性等育种方面的研究。植物组织培养技术是实现细胞或个体快速繁殖的有效途径。以上两种技术的结合,可有效提高突变的频率,人为扩大植物遗传变异范围。近年来,化学诱变与生物技术结合在植物抗逆诱变育种方面展现出了积极的发展前景,对于植物新品种选育具有重要的实践意义。本研究综述了化学诱变的特点、常用化学诱变剂[主要是甲基磺酸乙酯(EMS)和叠氮化钠(NaN₃)]的诱变机制、使用方法、诱变效果以及影响化学诱变的因素等,并介绍了化学诱变在植物抗逆育种领域中的新近研究进展。     

小麦花药培养的研究和应用

单倍体在基础研究和育种实践中具有重要的利用价值,而花药培养是生产小麦单倍体的主要方法之一。本文重点从影响小麦花药培养的基因型依赖性、脱分化培养基及其附加成分等主要因素,小麦花药培养在育种实践中的应用,与辐射诱变、远缘杂交和转基因技术的结合等方面展开综述,较为全面地统计了相关研究者所筛选的具有优良花药培养特性的基因型,分析了目前存在的问题并提出了建议,旨在为相关研究提供参考。     

我国牧草诱变育种研究进展

本文从诱变机理、诱发的生物学效应、新种质材料的创造和新品种选育等不同角度简要综述了γ射线、离子束注入、航天搭载、诱发突变辅助选择方法等在牧草育种中的研究概况和最近新研究进展,并对牧草诱变技术的发展前景进行了展望。     

空间环境诱导小麦变异及ISSR多态性研究

为探讨空间环境诱变对小麦农艺性状和分子水平变异的影响,本试验对实践八号返回式育种卫星搭载的3份普通小麦品种(系)干种子的SP1农艺性状变异和SP4、SP5选系的ISSR分子标记多态性进行研究。结果表明,空间环境诱变后小麦SP1农艺性状与野生型差异明显,不同小麦基因型对空间环境诱变的敏感性不同。突变系与野生型的遗传相似系数介于0.8226~0.8777之间,与野生型相比,突变系在多个位点发生了DNA水平上的改变。突变系与野生型之间的Nei's遗传距离和各品种对空间环境诱变的敏感性结果不一致,其可能原因是人工选择增大了突变后代中有利变异的频率。综上,空间环境诱变引起了小麦分子水平的变异,这为我国小麦的空间育种提供了一批优异的育种材料。     

零磁空间诱变小麦的生物效应研究

研究了零磁空间处理小麦风干种子以及在小麦花药培养过程中附加零磁空间处理的生物遗传学效应。结果表明 ,小麦种子在零磁空间处理 1 80d以上会明显抑制种子萌发和幼苗生长 ,表现出与传统γ射线处理完全不同的生物效应 ;在小麦花药愈伤组织诱导过程中附加一定周期的零磁空间处理 ,对小麦雄核发育和最终形成愈伤细胞团有一定的刺激作用 ,有助于促进高质量愈伤组织及其绿苗的获得率。零磁空间处理丰富了小麦花培后代的变异类型 ,提高了小麦花培育种选择的效率     

辐射诱变技术在农业育种中的应用与探析

辐射诱变育种是在人工控制的条件下,利用中子、质子或者射线等物理辐射诱变因素对种子进行辐照,诱发其染色体的数量、结构和行为变异,从而得到可供利用的突变体,并在此基础上进一步培育出新的种质资源的一种新兴的育种技术。本文以水稻、小麦、大豆、花卉和林木等材料所做的辐照试验为依托,综述了国内外在辐射诱变育种方面所取得的成就,分析了该技术的作用机理、特点、优势、适用范围及其发展历程,并对其发展方向和应用前景做出了展望。其主旨在于提高人们对辐射诱变育种技术在农业生产中应用的价值、意义及其前景的认识,并为该技术的进一步发展和应用提供参考与借鉴,以期促进现代化物理农业工程的发展和应用,提高人民的生活水平与质量。     

富铁水稻研究进展

本文简述了水稻品种间铁含量的差异性及其遗传控制,综述了采取提高铁绝对含量及增加其生物有效性开展富铁水稻的研究进展,包括常规育种、诱变育种、转基因技术。对富铁水稻研究中存在的问题及诱变技术在该方面的应用前景也作了探讨。     

电子束及~(137)Cs γ射线对春小麦辐射遗传效应的研究

本试验以春小麦为材料,用~(137)Cs γ射线辐照为对比,主要研究了电子束对春小麦诱变的遗传效应及适宜剂量,调查了 M_1代生物学损伤、M_2代突变率和突变谱变化,观察了有丝分裂和减数分裂染色体畸变。结果表明:电子束的生物学损伤比~(137)Csγ射线要轻些;两者在诱发染色体畸变方面的情况相似;电子束与~(137)Cs γ射线相比,M_2代突变率较高,突变谱较宽。试验初步表明:电子束是一种较有应用价值的诱变源,它对春小麦的适宜剂量为2.93—3.58×10~4rad。而~(137)Cs γ射线对春小麦的适宜剂量略低于2.32×10~4rad。     

Into the vault of the Vavilov wheats: old diversity for new alleles

Intensive selection in wheat (Triticum aestivum L.) breeding programs over the past 100 years has led to a genetic bottleneck in modern bread wheat. Novel allelic variation is needed to break the yield plateau, particularly in the face of climate change and rapidly evolving pests and pathogens. Landraces preserved in seed banks likely harbour valuable sources of untapped genetic diversity because they were cultivated for thousands of years under diverse eco-geographical conditions prior to modern breeding. We performed the first genetic characterisation of bread wheat accessions sourced from the N. I. Vavilov Institute of Plant Genetic Resources (VIR) in St Petersburg, Russia. A panel comprising 295 accessions, including landraces, breeding lines and cultivars was subject to single seed descent (SSD) and genotyped using the genotyping-by-sequencing Diversity Arrays Technology platform (DArT-seq); returning a total of 34,311 polymorphic markers (14,228 mapped and 20,083 unmapped). Cluster analysis identified two distinct groups; one comprising mostly breeding lines and cultivars, and the other comprising landraces. Diversity was benchmarked in comparison to a set of standards, which revealed a high degree of genetic similarity among breeding material from Australia and the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Further, 11,025 markers (1888 mapped and 9137 unmapped) were polymorphic in the diversity panel only, thus representing allelic diversity potentially not present in Australian or CIMMYT germplasm. Open-access to DArT-seq markers and seed for SSD lines will empower researchers, pre-breeders and breeders to rediscover genetic diversity in the VIR collection and accelerate utilisation of novel alleles to improve wheat.     

空间搭载诱发粳稻盐粳10号变异株的选育

以中粳稻品种盐粳10号干种子为材料,于2006年经育种专用卫星搭栽15d后返地种植.通过连续3代选育,从其后代群体中获得一批突变体.本文详细报道了选育过程,并提出了SP1代多本栽插、控制分蘖,SP2～SP3代混合选择和定向筛选相结合的水稻选育方法.