植物空間誘變育種

1、空間育種在農(nóng)作物上的改變及主要影響空間育種在農(nóng)作物上的改變及主要影響講解人：講解人： 植物在宇宙空間中常會(huì)受到高真空、微重力、強(qiáng)射線、高植物在宇宙空間中常會(huì)受到高真空、微重力、強(qiáng)射線、高能粒子輻射和交變磁場(chǎng)等的影響，引起植物染色體的畸變進(jìn)能粒子輻射和交變磁場(chǎng)等的影響，引起植物染色體的畸變進(jìn)而導(dǎo)致性狀的變異，能直接影響該植物的生存、生長(zhǎng)、發(fā)育、而導(dǎo)致性狀的變異，能直接影響該植物的生存、生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老等。衰老等。一、發(fā)展歷史一、發(fā)展歷史二、誘變搭載方式二、誘變搭載方式三、主要成績(jī)?nèi)?、主要成?jī)四、安全性四、安全性五、未來(lái)發(fā)展五、未來(lái)發(fā)展發(fā)展歷史發(fā)展歷史 誘變育種誘變育種從改革開(kāi)放前就已開(kāi)始，空間育

2、種是誘變育種中的一從改革開(kāi)放前就已開(kāi)始，空間育種是誘變育種中的一個(gè)重要分支個(gè)重要分支。從。從19871987年至今，空間育種在微生物、動(dòng)物、植物等年至今，空間育種在微生物、動(dòng)物、植物等各個(gè)方面都發(fā)揮著重要的作用。在各個(gè)方面都發(fā)揮著重要的作用。在農(nóng)作物上的誘變培育的研究相農(nóng)作物上的誘變培育的研究相對(duì)較多對(duì)較多。農(nóng)作物的誘變及其培育主要集中在人類食用的農(nóng)作物上，。農(nóng)作物的誘變及其培育主要集中在人類食用的農(nóng)作物上，以期篩選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、早熟的新優(yōu)良品種。新優(yōu)良性狀以期篩選出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、早熟的新優(yōu)良品種。新優(yōu)良性狀的產(chǎn)生，的產(chǎn)生，使使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)勞動(dòng)力的模式都有所改變。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)勞動(dòng)

3、力的模式都有所改變。誘變搭載方式誘變搭載方式 目前我國(guó)空間誘變的搭載方式主要有目前我國(guó)空間誘變的搭載方式主要有3 3種種, , 高空氣球高空氣球、返地式衛(wèi)星返地式衛(wèi)星和和飛船搭載飛船搭載。高空氣球的高度一般為。高空氣球的高度一般為3040km3040km，停留時(shí)間在，停留時(shí)間在10h10h左右。左右。高空氣球高空氣球返地式衛(wèi)星返地式衛(wèi)星飛船搭載飛船搭載高真空高真空空間微重力空間微重力空間輻射空間輻射 高真空高真空 所謂高真空就是指返回式衛(wèi)星或高所謂高真空就是指返回式衛(wèi)星或高空氣球搭載植物種子或植株飛行于近地空間空氣球搭載植物種子或植株飛行于近地空間, , 在缺氧情況下在缺氧情況下進(jìn)行各種植物飛

4、行搭載處理進(jìn)行各種植物飛行搭載處理, , 受到空間各種因素受到空間各種因素, , 使植物在高使植物在高空和缺氧的特殊環(huán)境條件下產(chǎn)生突變空和缺氧的特殊環(huán)境條件下產(chǎn)生突變, ,返回地面種植返回地面種植, , 選育特選育特異優(yōu)良種質(zhì)或培育新品種。異優(yōu)良種質(zhì)或培育新品種。 空間微重力空間微重力環(huán)境明顯不同于地球表面環(huán)境明顯不同于地球表面, , 它不到地球重力十分之一它不到地球重力十分之一, , 這是影響空間搭載植物生長(zhǎng)發(fā)育這是影響空間搭載植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)生遺傳變異的重要因素。和產(chǎn)生遺傳變異的重要因素。植物種子經(jīng)空間飛行器處理植物種子經(jīng)空間飛行器處理后被宇宙射線離子擊中后被宇宙射線離子擊中, , 種子的

5、細(xì)胞內(nèi)部就會(huì)發(fā)生變化種子的細(xì)胞內(nèi)部就會(huì)發(fā)生變化, , 發(fā)發(fā)芽后染色體發(fā)生畸變芽后染色體發(fā)生畸變, , 且在空間飛行的時(shí)間越長(zhǎng)畸變率越高。且在空間飛行的時(shí)間越長(zhǎng)畸變率越高。因此空間環(huán)境對(duì)它的影響也就會(huì)增加因此空間環(huán)境對(duì)它的影響也就會(huì)增加, , 導(dǎo)致它最終變異導(dǎo)致它最終變異。 空間輻射空間輻射空間輻射是植物空間誘變育種的空間輻射是植物空間誘變育種的主要誘變因素主要誘變因素, , 宇宙空間存在著比地球上強(qiáng)得多的天然射線宇宙空間存在著比地球上強(qiáng)得多的天然射線, , 這些射線包括高能重離子射線、宇宙射線、紫外線等這些射線包括高能重離子射線、宇宙射線、紫外線等, , 它們它們對(duì)生物發(fā)生很強(qiáng)的作用。對(duì)生物發(fā)

6、生很強(qiáng)的作用。 空間輻射能非常有效地空間輻射能非常有效地引起細(xì)胞引起細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)DNA DNA 分子的雙鏈斷裂和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)改變分子的雙鏈斷裂和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)改變, , 其中非其中非重接性斷裂的比例較高重接性斷裂的比例較高。主要成績(jī)主要成績(jī) 我國(guó)于我國(guó)于19871987年中期開(kāi)始航天誘變育種工作，到年中期開(kāi)始航天誘變育種工作，到20052005年年1010月底已月底已進(jìn)行進(jìn)行1919次空間種子誘變?cè)囼?yàn)并取得成功，獲得了次空間種子誘變?cè)囼?yàn)并取得成功，獲得了玉米、小麥、棉玉米、小麥、棉花等農(nóng)田作物和青椒、番茄、萵苣等蔬菜和花卉作物共花等農(nóng)田作物和青椒、番茄、萵苣等蔬菜和花卉作物共5050多個(gè)

7、類多個(gè)類型型的將近的將近400400個(gè)新優(yōu)良品種，培育了一批具有個(gè)新優(yōu)良品種，培育了一批具有高產(chǎn)、抗病、抗蟲(chóng)高產(chǎn)、抗病、抗蟲(chóng)害害等優(yōu)良性狀的新種質(zhì)資源，開(kāi)辟了植物優(yōu)良品種選育的新途徑等優(yōu)良性狀的新種質(zhì)資源，開(kāi)辟了植物優(yōu)良品種選育的新途徑目前已在國(guó)內(nèi)形成快速發(fā)展的趨勢(shì)。目前已在國(guó)內(nèi)形成快速發(fā)展的趨勢(shì)。 水稻水稻 1987 1987 年廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國(guó)年廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院合作培育已測(cè)配出雜交科學(xué)院合作培育已測(cè)配出雜交優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、結(jié)實(shí)率在優(yōu)勢(shì)強(qiáng)、結(jié)實(shí)率在80%80%以上以上。 1988 1988 年江西省宜豐縣農(nóng)科所年江西省宜豐縣農(nóng)科所與中國(guó)科學(xué)院遺傳所合作與中國(guó)科學(xué)院遺傳所合作, , 用用衛(wèi)星

8、處理衛(wèi)星處理“農(nóng)墾農(nóng)墾58”, 58”, 于于1993 1993 年獲得年獲得2 2 個(gè)豐產(chǎn)品系個(gè)豐產(chǎn)品系, , 產(chǎn)量在每產(chǎn)量在每公頃公頃9 000 kg 9 000 kg 以上以上, , 穩(wěn)定在穩(wěn)定在7 7 500 kg 500 kg 左右左右。 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所利用高空氣球搭載遲熟水浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所利用高空氣球搭載遲熟水稻稻( 皖糯皖糯IR9) 干種子干種子, 經(jīng)經(jīng)3年選育年選育,獲得了早熟、高產(chǎn)獲得了早熟、高產(chǎn)新品系航育新品系航育1號(hào)號(hào), 增產(chǎn)效果顯著增產(chǎn)效果顯著。福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的超級(jí)雜交稻恢復(fù)系福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的超級(jí)雜交稻恢復(fù)系“航航1 號(hào)號(hào)”，以及用其配制的超級(jí)

9、雜交稻新組合，以及用其配制的超級(jí)雜交稻新組合“特優(yōu)航特優(yōu)航1號(hào)號(hào)”和（和（航航1 號(hào)），號(hào)），稻米品質(zhì)顯著改善，蛋白質(zhì)含稻米品質(zhì)顯著改善，蛋白質(zhì)含量提高約量提高約2個(gè)百分點(diǎn)。個(gè)百分點(diǎn)。 湖南省原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所利用航天誘變與輻射湖南省原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所利用航天誘變與輻射誘變，顯著地提高了突變頻率和突變類型，選育出兩誘變，顯著地提高了突變頻率和突變類型，選育出兩系雜交水稻新組合系雜交水稻新組合“培兩優(yōu)培兩優(yōu)721”，不僅產(chǎn)量較高，不僅產(chǎn)量較高，而且米質(zhì)也好而且米質(zhì)也好 。 一、結(jié)實(shí)率增高，高產(chǎn)、增產(chǎn)效果顯著。結(jié)實(shí)率增高，高產(chǎn)、增產(chǎn)效果顯著。 二、二、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升，如蛋白質(zhì)含量提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升

10、，如蛋白質(zhì)含量提高。 三、三、早熟，節(jié)約種植時(shí)間。早熟，節(jié)約種植時(shí)間。 青椒 孫野青等報(bào)道了空間環(huán)境對(duì)青椒遺孫野青等報(bào)道了空間環(huán)境對(duì)青椒遺傳誘變的研究，發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境處理傳誘變的研究，發(fā)現(xiàn)空間環(huán)境處理的植株葉片，細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)大量的線的植株葉片，細(xì)胞內(nèi)可見(jiàn)大量的線粒體和過(guò)氧化物酶體，線粒體嵴膜粒體和過(guò)氧化物酶體，線粒體嵴膜清晰，多呈桿狀，基質(zhì)中富含核糖清晰，多呈桿狀，基質(zhì)中富含核糖體；葉綠體體積大，電子密度低，體；葉綠體體積大，電子密度低，片層結(jié)構(gòu)清晰；線粒體、過(guò)氧化物片層結(jié)構(gòu)清晰；線粒體、過(guò)氧化物酶體、葉綠體三者保持靠近位置；酶體、葉綠體三者保持靠近位置；細(xì)胞物質(zhì)代謝旺盛，光合能力與呼細(xì)胞物質(zhì)代謝

11、旺盛，光合能力與呼吸強(qiáng)度增高，加強(qiáng)了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合吸強(qiáng)度增高，加強(qiáng)了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成及運(yùn)輸能力，從而導(dǎo)致成及運(yùn)輸能力，從而導(dǎo)致果實(shí)增大，果實(shí)增大，產(chǎn)量提高產(chǎn)量提高。 1987 1987 年衛(wèi)星搭載處理的甜椒種年衛(wèi)星搭載處理的甜椒種子子, , 經(jīng)種植選育經(jīng)種植選育, , 其中衛(wèi)星其中衛(wèi)星87-287-2青椒是果實(shí)特大、品質(zhì)優(yōu)良、青椒是果實(shí)特大、品質(zhì)優(yōu)良、高產(chǎn)、抗病的甜椒新品種高產(chǎn)、抗病的甜椒新品種, , 門椒門椒及二莢椒平均單果重及二莢椒平均單果重250400 250400 g, g, 最大單果重達(dá)最大單果重達(dá)750 g,750 g,產(chǎn)量比產(chǎn)量比原品種增產(chǎn)原品種增產(chǎn)20% 25% ,20% 25%

12、, 果實(shí)果實(shí)中維生素中維生素C C 及可溶性固形物含及可溶性固形物含量分別比對(duì)照提高量分別比對(duì)照提高20% 25%20% 25%。 番茄番茄 19871987、19941994、1996 1996 年衛(wèi)星分別年衛(wèi)星分別搭載處理的番茄種子搭載處理的番茄種子, ,經(jīng)多年選育經(jīng)多年選育已獲得增產(chǎn)已獲得增產(chǎn)20%20%以上、以上、病毒病發(fā)病病毒病發(fā)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種種, , 其其果形特大果形特大、品質(zhì)優(yōu)良、品質(zhì)優(yōu)良, , 果實(shí)桔果實(shí)桔紅色、味甜、肉厚、籽少紅色、味甜、肉厚、籽少, ,平均單平均單果重果重250 g, 250 g,

13、 最大單果重最大單果重800 g800 g。 航天育種番茄品種航天育種番茄品種M1M1、M2 M2 中中番番茄紅素含量均顯著高于原親本茄紅素含量均顯著高于原親本，M1M1中中維生素維生素C C含量顯著高于原親本，含量顯著高于原親本，接近接近原親本維生素原親本維生素C C含量的含量的1.51.5倍。倍。安全性安全性 在美國(guó)岡在美國(guó)岡ASAASA供中學(xué)生種植的空間處理番茄種子后代中做過(guò)毒供中學(xué)生種植的空間處理番茄種子后代中做過(guò)毒性試驗(yàn)證明是無(wú)毒的。性試驗(yàn)證明是無(wú)毒的。 廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)曾對(duì)空間處理的水稻變異后代作了大量的營(yíng)養(yǎng)廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)曾對(duì)空間處理的水稻變異后代作了大量的營(yíng)養(yǎng)分析，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有毒物質(zhì)。到分析，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有毒物質(zhì)。到20022002年，空間誘變育種的農(nóng)作年，空間誘變育種的農(nóng)作物已經(jīng)在生產(chǎn)上應(yīng)用物已經(jīng)在生產(chǎn)上應(yīng)用1010多年了，至今沒(méi)有一人因食用此類食多年了，至今沒(méi)有