植物空间诱变育种

1、空间育种在农作物上的改变及主要影响空间育种在农作物上的改变及主要影响讲解人：讲解人： 植物在宇宙空间中常会受到高真空、微重力、强射线、高植物在宇宙空间中常会受到高真空、微重力、强射线、高能粒子辐射和交变磁场等的影响，引起植物染色体的畸变进能粒子辐射和交变磁场等的影响，引起植物染色体的畸变进而导致性状的变异，能直接影响该植物的生存、生长、发育、而导致性状的变异，能直接影响该植物的生存、生长、发育、衰老等。衰老等。一、发展历史一、发展历史二、诱变搭载方式二、诱变搭载方式三、主要成绩三、主要成绩四、安全性四、安全性五、未来发展五、未来发展发展历史发展历史 诱变育种诱变育种从改革开放前就已开始，空间育

2、种是诱变育种中的一从改革开放前就已开始，空间育种是诱变育种中的一个重要分支个重要分支。从。从19871987年至今，空间育种在微生物、动物、植物等年至今，空间育种在微生物、动物、植物等各个方面都发挥着重要的作用。在各个方面都发挥着重要的作用。在农作物上的诱变培育的研究相农作物上的诱变培育的研究相对较多对较多。农作物的诱变及其培育主要集中在人类食用的农作物上，。农作物的诱变及其培育主要集中在人类食用的农作物上，以期筛选出优质、高产、多抗、早熟的新优良品种。新优良性状以期筛选出优质、高产、多抗、早熟的新优良品种。新优良性状的产生，的产生，使使经济效益和社会劳动力的模式都有所改变。经济效益和社会劳动

3、力的模式都有所改变。诱变搭载方式诱变搭载方式 目前我国空间诱变的搭载方式主要有目前我国空间诱变的搭载方式主要有3 3种种, , 高空气球高空气球、返地式卫星返地式卫星和和飞船搭载飞船搭载。高空气球的高度一般为。高空气球的高度一般为3040km3040km，停留时间在，停留时间在10h10h左右。左右。高空气球高空气球返地式卫星返地式卫星飞船搭载飞船搭载高真空高真空空间微重力空间微重力空间辐射空间辐射 高真空高真空 所谓高真空就是指返回式卫星或高所谓高真空就是指返回式卫星或高空气球搭载植物种子或植株飞行于近地空间空气球搭载植物种子或植株飞行于近地空间, , 在缺氧情况下在缺氧情况下进行各种植物飞

4、行搭载处理进行各种植物飞行搭载处理, , 受到空间各种因素受到空间各种因素, , 使植物在高使植物在高空和缺氧的特殊环境条件下产生突变空和缺氧的特殊环境条件下产生突变, ,返回地面种植返回地面种植, , 选育特选育特异优良种质或培育新品种。异优良种质或培育新品种。 空间微重力空间微重力环境明显不同于地球表面环境明显不同于地球表面, , 它不到地球重力十分之一它不到地球重力十分之一, , 这是影响空间搭载植物生长发育这是影响空间搭载植物生长发育和产生遗传变异的重要因素。和产生遗传变异的重要因素。植物种子经空间飞行器处理植物种子经空间飞行器处理后被宇宙射线离子击中后被宇宙射线离子击中, , 种子的

5、细胞内部就会发生变化种子的细胞内部就会发生变化, , 发发芽后染色体发生畸变芽后染色体发生畸变, , 且在空间飞行的时间越长畸变率越高。且在空间飞行的时间越长畸变率越高。因此空间环境对它的影响也就会增加因此空间环境对它的影响也就会增加, , 导致它最终变异导致它最终变异。 空间辐射空间辐射空间辐射是植物空间诱变育种的空间辐射是植物空间诱变育种的主要诱变因素主要诱变因素, , 宇宙空间存在着比地球上强得多的天然射线宇宙空间存在着比地球上强得多的天然射线, , 这些射线包括高能重离子射线、宇宙射线、紫外线等这些射线包括高能重离子射线、宇宙射线、紫外线等, , 它们它们对生物发生很强的作用。对生物发

6、生很强的作用。 空间辐射能非常有效地空间辐射能非常有效地引起细胞引起细胞内遗传物质内遗传物质DNA DNA 分子的双链断裂和细胞膜结构改变分子的双链断裂和细胞膜结构改变, , 其中非其中非重接性断裂的比例较高重接性断裂的比例较高。主要成绩主要成绩 我国于我国于19871987年中期开始航天诱变育种工作，到年中期开始航天诱变育种工作，到20052005年年1010月底已月底已进行进行1919次空间种子诱变试验并取得成功，获得了次空间种子诱变试验并取得成功，获得了玉米、小麦、棉玉米、小麦、棉花等农田作物和青椒、番茄、莴苣等蔬菜和花卉作物共花等农田作物和青椒、番茄、莴苣等蔬菜和花卉作物共5050多个

7、类多个类型型的将近的将近400400个新优良品种，培育了一批具有个新优良品种，培育了一批具有高产、抗病、抗虫高产、抗病、抗虫害害等优良性状的新种质资源，开辟了植物优良品种选育的新途径等优良性状的新种质资源，开辟了植物优良品种选育的新途径目前已在国内形成快速发展的趋势。目前已在国内形成快速发展的趋势。 水稻水稻 1987 1987 年广西农业大学与中国年广西农业大学与中国科学院合作培育已测配出杂交科学院合作培育已测配出杂交优势强、结实率在优势强、结实率在80%80%以上以上。 1988 1988 年江西省宜丰县农科所年江西省宜丰县农科所与中国科学院遗传所合作与中国科学院遗传所合作, , 用用卫星

8、处理卫星处理“农垦农垦58”, 58”, 于于1993 1993 年获得年获得2 2 个丰产品系个丰产品系, , 产量在每产量在每公顷公顷9 000 kg 9 000 kg 以上以上, , 稳定在稳定在7 7 500 kg 500 kg 左右左右。 浙江省农业科学院作物所利用高空气球搭载迟熟水浙江省农业科学院作物所利用高空气球搭载迟熟水稻稻( 皖糯皖糯IR9) 干种子干种子, 经经3年选育年选育,获得了早熟、高产获得了早熟、高产新品系航育新品系航育1号号, 增产效果显著增产效果显著。福建省农业科学院选育的超级杂交稻恢复系福建省农业科学院选育的超级杂交稻恢复系“航航1 号号”，以及用其配制的超级

9、杂交稻新组合，以及用其配制的超级杂交稻新组合“特优航特优航1号号”和（和（航航1 号），号），稻米品质显著改善，蛋白质含稻米品质显著改善，蛋白质含量提高约量提高约2个百分点。个百分点。 湖南省原子能农业应用研究所利用航天诱变与辐射湖南省原子能农业应用研究所利用航天诱变与辐射诱变，显著地提高了突变频率和突变类型，选育出两诱变，显著地提高了突变频率和突变类型，选育出两系杂交水稻新组合系杂交水稻新组合“培两优培两优721”，不仅产量较高，不仅产量较高，而且米质也好而且米质也好 。 一、结实率增高，高产、增产效果显著。结实率增高，高产、增产效果显著。 二、二、营养价值提升，如蛋白质含量提高营养价值提升

10、，如蛋白质含量提高。 三、三、早熟，节约种植时间。早熟，节约种植时间。 青椒 孙野青等报道了空间环境对青椒遗孙野青等报道了空间环境对青椒遗传诱变的研究，发现空间环境处理传诱变的研究，发现空间环境处理的植株叶片，细胞内可见大量的线的植株叶片，细胞内可见大量的线粒体和过氧化物酶体，线粒体嵴膜粒体和过氧化物酶体，线粒体嵴膜清晰，多呈杆状，基质中富含核糖清晰，多呈杆状，基质中富含核糖体；叶绿体体积大，电子密度低，体；叶绿体体积大，电子密度低，片层结构清晰；线粒体、过氧化物片层结构清晰；线粒体、过氧化物酶体、叶绿体三者保持靠近位置；酶体、叶绿体三者保持靠近位置；细胞物质代谢旺盛，光合能力与呼细胞物质代谢

11、旺盛，光合能力与呼吸强度增高，加强了营养物质的合吸强度增高，加强了营养物质的合成及运输能力，从而导致成及运输能力，从而导致果实增大，果实增大，产量提高产量提高。 1987 1987 年卫星搭载处理的甜椒种年卫星搭载处理的甜椒种子子, , 经种植选育经种植选育, , 其中卫星其中卫星87-287-2青椒是果实特大、品质优良、青椒是果实特大、品质优良、高产、抗病的甜椒新品种高产、抗病的甜椒新品种, , 门椒门椒及二荚椒平均单果重及二荚椒平均单果重250400 250400 g, g, 最大单果重达最大单果重达750 g,750 g,产量比产量比原品种增产原品种增产20% 25% ,20% 25%

12、, 果实果实中维生素中维生素C C 及可溶性固形物含及可溶性固形物含量分别比对照提高量分别比对照提高20% 25%20% 25%。 番茄番茄 19871987、19941994、1996 1996 年卫星分别年卫星分别搭载处理的番茄种子搭载处理的番茄种子, ,经多年选育经多年选育已获得增产已获得增产20%20%以上、以上、病毒病发病病毒病发病率降低率降低0. 2% -20. 8% 0. 2% -20. 8% 的抗病新品的抗病新品种种, , 其其果形特大果形特大、品质优良、品质优良, , 果实桔果实桔红色、味甜、肉厚、籽少红色、味甜、肉厚、籽少, ,平均单平均单果重果重250 g, 250 g,

13、 最大单果重最大单果重800 g800 g。 航天育种番茄品种航天育种番茄品种M1M1、M2 M2 中中番番茄红素含量均显著高于原亲本茄红素含量均显著高于原亲本，M1M1中中维生素维生素C C含量显著高于原亲本，含量显著高于原亲本，接近接近原亲本维生素原亲本维生素C C含量的含量的1.51.5倍。倍。安全性安全性 在美国冈在美国冈ASAASA供中学生种植的空间处理番茄种子后代中做过毒供中学生种植的空间处理番茄种子后代中做过毒性试验证明是无毒的。性试验证明是无毒的。 广西农业大学曾对空间处理的水稻变异后代作了大量的营养广西农业大学曾对空间处理的水稻变异后代作了大量的营养分析，没有发现有毒物质。到分析，没有发现有毒物质。到20022002年，空间诱变育种的农作年，空间诱变育种的农作物已经在生产上应用物已经在生产上应用1010多年了，至今没有一人因食用此类食多年了，至今没有