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1、植物诱变新技术在小麦育种上的应用论文.freel2,成为一个突破性的适合西北利亚地区种植的春小麦品种;芬兰的Taava占该国硬粒小麦春小麦面积的65%;意大利育成的硬粒小麦品种Creso种植面积达45万hm2,约占该国硬粒小麦种植面积的1/3。此外,辐射育成的有利用价值的种质资源在1万份以上1。我国小麦诱变育种始于20世纪50年代末期,1966年以后相继育成了鄂麦6号、太辐1号等许多诱变品种,并创造出大量新的种质资源,为小麦高产稳产做出了很大贡献,.freel2,在生产上起了积极作用。在51个小麦品种中,直接利用突变体所育成的品种有44个,间接利用突变体所育成的品种有7个,其中山农
2、辐63在1984年的种植面积达到120万hm2,鄂麦6号在1981年的种植面积超过了33.3万hm2,鲁滕1号在1975年的种植面积达到23.3万hm2以上,新曙光1号、宁麦3号、豫原1号、鄂麦9号最大种植面积也都超过20万hm2。原丰1号、金丰1号、郑六辐、原丰4号、小偃6号、烟农685等品种种植面积均在6.67万hm2以上。其余品种的种植面积虽然不是很大,但都具有其特殊利用价值2。近10年来,随着现代科学技术的迅猛发展和学科间的交叉渗透,人们不断改进诱变方法,探索新的诱变源。其中石蜡油-EMS花粉诱变、离子束注入、花粉辐照和空间育种等诱变新技术,已开始应用于植物品种改良,并显现
3、出良好的发展前景,本文就植物诱变新技术在小麦育种上的应用研究作一概述。1石蜡油-EMS花粉诱变技术烷化剂甲基磺酸乙酯(Ethylmethanesulfonate,简称EMS)作为植物最有效的化学诱变剂之一,已成功地应用于多种作物的诱变育种。EMS诱变机理是通过与核苷酸中的嘌呤、嘧啶分子直接反应来诱发突变。EMS诱发的突变体主要通过2个步骤完成:首先鸟嘌呤的C6位置被烷基化,而后在DNA复制过程中,烷基化的鸟嘌呤与胸腺嘧啶配对,导致碱基交换,即G∶C变为A∶T,形成点突变。石蜡油-EMS花粉诱变技术,由于诱变剂直接作用于配子,具有诱变率高、诱变范围广、产生的突变体多为点突变等特点,较
4、传统的电离辐射优越。早在20世纪60年代,人们就已开始采用EMS水溶液处理植物种子,但诱变效率很低。自Neuffer等(1978年)将EMS溶于石蜡油中处理玉米花粉获得成功后,石蜡油-EMS处理花粉诱变技术在国外广泛应用起来3。刘治先4分别用该技术筛选出高油酸、高赖氨酸突变体和白玉米、甜玉米、糯玉米等特用玉米类型,为特用玉米育种和遗传研究提供了可贵的材料。薛守旺等5、魏良明等6采用同样方法得到浅黄粒、母株穗发芽、显性核不育突变体等。中国农业大学赵永亮等7采用EMS的石蜡油,直接处理玉米自交系黄早4和7922的成熟花粉,结果表明,在不同EMS处理浓度下,白色胚乳基因yl的诱变率平均为
5、35.22%,最高达到150.38%。糖胚乳基因sul、糯胚乳基因的矮原东3号8。2离子束注入诱变育种低能重离子注入生物学是20世纪80年代在我国兴起的新的研究领域,这一新的交叉边缘学科一诞生,就以其重大的科学意义和广阔的应用前景而备受世界关注。离子注入用于作物诱变育种的原理是:将适当的荷能离子注入到作物种子或器官的某一组成部分上,引起基因突变,以达到选育新品种的目的。由于注入离子的能量、质量分布存在峰值,诱变区域是局部的,在局部区域内的作用又是强烈的和具有双重性(能量交换和离子植入);加之离子注入的射程和能量能够控制,植入离子的种类又较多,因而诱变作用是多重的,能在损伤较轻的情况
6、下,出现较高的突变率。离子注入诱变育种,具有损伤轻、突变率高和突变谱广的特点,是人工诱变方法的一个新发展9。离子注入与生物体的相互作用存在峰值,在峰值范围内,注入离子与生物体的相互作用是局部的、双重的和不易修复的。这种荷能离子注入使染色体易位、倒位、重复、缺失,或者使DNA分子断链、取代和补充,从而引起遗传基因突变。离子注入具有显著的生物学效应:植物细胞表面受到离子束的蚀刻,细胞壁减薄,细胞膜损伤;有的细胞壁被削去一部分,露出了胞质,细胞核变形甚至被击碎而消失,细胞间留下深的孔洞,注入剂量较大时细胞破裂,细胞电导率增加;离子束注入会引起亚细胞结构损伤,例如导致叶绿体畸变,各类自由基
7、浓度、SOD酶活性发生变化;离子注入引起染色体畸变,各类作物处理当代不仅发现染色体初级结构变异,而且发现复杂的高级结构变异。染色体畸变类型与离子种类和剂量有关;离子注入可引起当代群体生物学效应,如N+注入可明显提高甜菊、烟草的当代产量和品质;另一方面,离子注入还可诱发能遗传的当代突变,如N+注入获得可遗传的水稻黄化突变体、棉花短果枝突变体和番茄早熟大果突变体10。离子注入一般多以处理后植株存活1/2的剂量即半致死剂量(LD50)作为引变敏感性的指标。为探明离子注入小麦
