輻射在育種中應(yīng)用

輻射在育種中應(yīng)用一、引發(fā)種子的變異放射性同位素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是極為廣泛的。核農(nóng)學(xué)就是核技術(shù)與農(nóng)學(xué)相結(jié)合的一門新學(xué)科。談到選育良種，不能不涉及作物的一個(gè)基本特性－遺傳和變異。俗話說：“種瓜得瓜，種豆得豆?！痹谧匀唤缋锼械纳?，它們的子代都有與其親本相似的特性，這就叫做遺傳性。一個(gè)優(yōu)良品種所以能增產(chǎn)，就是因?yàn)樗哂锌蛇z傳的優(yōu)良特性。另一方面，一個(gè)優(yōu)良品種也不是一成不變的。它隨著環(huán)境條件的變化和內(nèi)在的原因而不斷發(fā)生變化，這就叫做變異性。遺傳性和變異性是對立的統(tǒng)一。如果沒有遺傳性，則自然界現(xiàn)有的各種生物將不復(fù)存在。而如果沒有變異性，也就沒有生物的進(jìn)化。當(dāng)前我們看到的成千上萬種農(nóng)作物品種都是在歷史的長河中，由于植物本身的遺傳和變異，再經(jīng)過長期的自然選擇和人工選擇而形成的。近代因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已不再等待自然的恩賜，單純地利用植物本身自然產(chǎn)生的變異，而能夠應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)的成就來人工創(chuàng)造新的變異類型，這種方法叫“人工引變”。人們已經(jīng)弄清楚：生物性狀的遺傳是受一種叫“基因”的遺傳物質(zhì)控制的，它存在于生物細(xì)胞內(nèi)的染色體中。這種傳遞遺傳信息的遺傳物質(zhì)，已經(jīng)在電子顯微鏡下可以看到它的分子結(jié)構(gòu)。如果這種物質(zhì)的原有結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，就能引起生物性狀的變異。應(yīng)用原子反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱中子或加速器產(chǎn)生的快中子，以及放射性同位素放出的射線都可以使生物細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，因而引起生物形形色色的性狀突變。大體說來，應(yīng)用人工引變誘發(fā)的有利突變可以有千分之一的機(jī)率，而自然產(chǎn)生的突變只有百萬分之一的機(jī)率，人工引變可以提高突變率一千倍。當(dāng)然這不能像神話故事里的孫悟空一樣，拔一根猴毛一吹就變出一個(gè)小孫猴子。我們也不能指望用射線一照就變出一個(gè)良種來。這是因?yàn)榈侥壳盀橹?，人們還不能控制變異的方向。我們必須在各種變異的后代中，進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的選擇，才能育成符合我們所期望的良種。這種應(yīng)用射線引變選育良種的方法叫做“輻射育種”。它是繼“系統(tǒng)選種”，“雜交育種”之后而興起的一種新的育種方法。這一新技術(shù)隨著我國原子核科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已在全國廣泛開展起來，并已取得顯著效果。二、棉花育種“魯棉一號”就是山東省棉花研究所的科技人員應(yīng)用放射性同位素鈷-60放出的伽瑪射線處理棉花雜交的后代育成的。起初，為了育成適合生態(tài)條件并且高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的棉花良種，他們于1961年用雜交育種的方法，選配一些組合。但是經(jīng)過多年的分離選擇，并沒有獲得符合理想的后代。其中有一個(gè)雜交組合，母本是中棉所2號，父本是“1195”（選育的一個(gè)品系），這就是“魯棉一號”的“始祖”。它雖然結(jié)合性較好，但到了第九代仍然性狀不穩(wěn)定，而且株型高大松散。這時(shí)，他們決定應(yīng)用輻射育種新技術(shù)，希望將它的性狀引向好的方面發(fā)展，并且穩(wěn)定下來。1971年，他們將中棉所2號與1195雜交第九代種子用鈷-60輻照40000倫琴（輻照量的單位），根據(jù)輻射育種的規(guī)律，照射第一代因受射線損傷的作用，生長很不好，有的還出現(xiàn)畸形。但這些都不能遺傳給后代。一般從第二代開始，突變的性狀才能逐漸顯現(xiàn)出來。他們把第一代中生長正常的棉株混收留種，第二年把這些種子單獨(dú)播種在一塊地里，并在收獲時(shí)進(jìn)行單株選擇。入選的單株單收單脫粒，成為一個(gè)株系。第三年將這些株系，按系播種，每系種一行，這叫株行圃。在生長期間，直至收獲之時(shí)，都對每一個(gè)株系進(jìn)行比較，然后選出一批株系。其中以第99號株系表現(xiàn)最為突出，不僅株形緊湊，生長穩(wěn)健，而且結(jié)合性強(qiáng)，吐絮集中，同時(shí)性狀也不再分離。收獲時(shí)將這些入選的株系，全都收在一起，并分別脫粒留種，準(zhǔn)備進(jìn)入鑒定試驗(yàn)。這好像小學(xué)生參加了升學(xué)考試，成績優(yōu)秀的可以升入中學(xué)。經(jīng)過幾年試驗(yàn)，1975年育成，1976年定名為“魯棉一號”。開始全省區(qū)域試驗(yàn)時(shí)，他們采用育苗移栽，點(diǎn)播分墩等方法高倍繁殖種子，并進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn)示范，將該品種迅速傳播到全省棉區(qū)。河南、河北等省區(qū)也進(jìn)行了引種。三、輻射引變從以上“魯棉一號”選育的過程來看，可以明顯看出，核輻射的應(yīng)用在其中起了關(guān)鍵性的作用。第一，“魯棉一號”從開始選育到定名，整整經(jīng)歷了15年的時(shí)間。但前九年應(yīng)用雜交育種的方法，始終未能選出性狀優(yōu)良的穩(wěn)定株系。到1971年開始用射線處理，結(jié)果在第三代就出現(xiàn)了理想的穩(wěn)定株系--99系。由此證明輻射引變可以加速性狀的穩(wěn)定，并使性狀向好的方向發(fā)展。第二，“魯棉一號”所具有的株型緊湊，葉片向光性強(qiáng)，以及結(jié)合性強(qiáng)，吐絮集中等優(yōu)良特性，這是它能獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。但這些優(yōu)良特性是原來品種祖先的母本所沒有的，是通過輻射引變產(chǎn)生的。在其它作物的輻射育種中也經(jīng)?？梢哉T導(dǎo)出株型優(yōu)良產(chǎn)量增加的后代。如育成的“魯原單4號”玉米雜交種便具有植株較矮，株型優(yōu)良，適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。第三，“魯棉一號”的早熟性和其它抗逆性能是它能夠適應(yīng)我國華北棉區(qū)的生態(tài)條件，并保持穩(wěn)產(chǎn)的根本原因。這些特性也是通過輻射處理才誘發(fā)出來的。過去用其它育種方法也能選育出早熟品種，但往往成熟期提早了，而其它性狀不理想，結(jié)果在生產(chǎn)上不能實(shí)際推廣。應(yīng)用輻射育種方法育成的“魯棉一號”則較好地解決了這個(gè)問題。這在其它作物上也有例證。如浙江省農(nóng)科院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所育成的水稻良種“原豐早”比原品種“科字六號”早熟45天，而其它豐產(chǎn)性狀仍保持原來的特點(diǎn)。我國應(yīng)用放射性同位素技術(shù)，已培育出許多糧食、蔬菜、果樹、花卉等植物新品種，占世界各國輻射育成品種總數(shù)的1／3，輻射育成的