作物空间诱变及其在遗传育种中的应用-论文.pdf

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1、第33卷第4期2014年4月种子(Seed)·综述·作物空间诱变及其在遗传育种中的应用张文涛。杜久元，白斌(甘肃省农业科学院小麦研究所，兰州730070)AerospaceInducedMutationsforCropGeneticsandBreedingZHANGWen—tao，DUJiu—yuan，BAIBin摘要：空间诱变是进行作物种质资源创新及优良新品种选育的展，从空间诱变基础生物学研究、作物空间诱变后的变有效新途径。围绕作物空间诱变基础生物学研究的主要问异遗传行为、及遗传突变体的筛选、鉴定3个方面概述题——诱变作用机理。阐述作物对空间环境条件

2、下的感知、响了作物空间诱变育种的研究进展，展望了其在作物遗应；针对作物空间诱变育种研究，总结其在地面的遗传变异规传育种实践中的应用前景。律及其种质资源创新中的应用。同时，对其当前存在的问题展开讨论，以期对今后我国空间诱变育种工作的有所启发。l作物空间环境诱变因子关键词：作物；种质资源；变异；突变体；生物学效应自20世纪6O年代人类首次将人造卫星送入太空中图分类号：S335文献标志码：A开始，空间生命科学研究进入了初步的探索阶段。深文章编号：1001—4705(2014)04-0048-05入研究空间环境与植物间的相互作用及其效应，是目作物空间诱变是一条

3、集航天学、作物遗传育种学、前空间生命科学研究的主要内容。作物受空间环境各遗传学等多学科于一体的人工诱变育种新途径。作物种环境因子的刺激作用，产生形形色色的遗传变异。首要任务便是鉴别改变作物性状、功能的环境因子。经航天器或返回式卫星搭载，在空间环境诱变因子的作用下诱发一系列遗传变异，紧密结合其他的育种手这些主要空间环境因子包括微重力、强辐射、高能粒段进行种质资源创新与新品种(系)培育等研究，对丰子、交变磁场等物理诱变因子；隔离、狭小空间对活动富作物遗传基础、人工选育新品种具有重要意义。与的限制、变化的温度等空间因子及昼夜节律改变与应传统的诱变育种相比，空

4、间诱变育种具有诱变作用强、激作用等生物因子。通过地面模拟各种诱变因子来研变异率相对较高、变异幅度广和有益变异多等优点，可究其诱变作用机制，结合空间环境研究结果交互验证，从中获得丰富的性状遗传变异类型，在提高育种效率、进而为阐明作物空间诱变因子的作用机理奠定基础。提高作物生产潜力、改良品质、增强抗病性方面起到理目前，研究主要集中于微重力、电离辐射、复合因子及想的效果，特别是可从中获得传统育种难以获得的罕其他等诱变因子作用效应及其作用机理研究。见的优异种质资源HJ。我国于1987年开始进行空1．1微重力间诱变育种，至今已成功搭载农作物种子9大类，393地球

5、环境下的重力大小和方向是一个恒定不变的个品系，并培育出一批具有优良变异性状的水稻、小因素，作物在长期的进化过程中，形成了与重力相适应麦、棉花、大豆等农作物种质资源和新品种(系)70多的细胞结构——细胞壁、平衡石等。在重力刺激细胞个，开辟了作物种质资源创新和优良品种选育的新途的过程中，植物细胞壁、细胞骨架及影响信号传导因子径。近年来，随着空间基础生物学研究的逐步深入、空等发生连锁响应，最终表现出重力效应。而独具微重间试验条件的不断完善，作物空间诱变育种技术逐步力特点的空间环境刺激是影响植物的正常细胞骨架排走向规范化，为有效利用多种空间诱变因子创造丰富、列

6、、信号传导、植物激素行为及植物生长调控等生命活特异的遗传种质资源提供了新的策略。通过国内外近动的重要因素。植物感受重力刺激的功能来源于可遗年有关作物空间生物学诱变作用机制及其利用研究进传的结构细胞骨架，空间环境下的微重力对细胞骨架的影响及它在细胞所接受的信号传导中的作用机制成为国内外研究的共同课题_3J。空间环境刺激及回转收稿日期：20l4—01一l3基金项目：甘肃省农业科学院科技创新专项(编号：2010GAAS02)；农模拟失重都能引起细胞骨架的变化，进一步研究表明业部公益性行业(农业)专项(编号：200903035—13)。作者简介：张文涛(198

7、5一)，男，硕士，研究实习员，主要从事小麦抗条细胞骨架及其功能的改变与微重力刺激下的细胞敏感锈遗传育种研究；E—mail：zhangwt05@．126．corn。性有关]。·48·综述张文涛等：作物空间诱变及其在遗传育种中的应用近年来，国内外学者围绕植物微重力条件下的刺水平分析初步寻找到了与空间辐射环境类似的离子与激效应展开了大量研究，旨在揭示植物在微重力刺激剂量效应，证实了空间辐射为低剂量效应，这种低剂量下的反应及适应机制。据MusgraveandKuang7j报道，辐射效应可能与植物自身保护机制相关联。空间辐射空间微重力环境下植物的花粉表现对高浓度

8、乙烯的敏后的植物表现明显的突变效应为染色体突变，染色体感性，雄蕊群和雌蕊群发育表现正常，而花药