專利名稱：地面模擬空間環(huán)境植物育種方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用模擬空間環(huán)境影響植物的生物遺傳效應(yīng)的方法，特別是在地面模擬空間環(huán)境處理植物種子和離體培養(yǎng)物開展植物育種方法。
背景技術(shù)：
科學(xué)實驗證明，空間綜合環(huán)境因素對植物種子的生理和遺傳性狀具有強烈的影響作用。地磁場效應(yīng)，尤其是屏蔽地磁場的模擬空間環(huán)境生物效應(yīng)，是生命活動的重要環(huán)境因素。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類對空間資源的開發(fā)，利用新的誘變因素如采用高空氣球和返回式衛(wèi)星搭載植物種子，進(jìn)行空間誘變處理，已成為一種有效的誘變育種技術(shù)，如(顧瑞琦等。空間飛行對小麥種子的生長和細(xì)胞學(xué)特性的影響。植物生理理學(xué)報，1989，15(4)403～407；王彩蓮等。模擬空間環(huán)境對水稻的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)研究。核農(nóng)學(xué)報，1998，12(5)269～273)。
雖然在人工磁場(同時存在地磁場)處理農(nóng)作物種子的生物效應(yīng)研究方面已有人做過許多研究(毛偉海，磁場對小麥的生物效應(yīng)及其應(yīng)用研究進(jìn)展。麥類作物，1997，151～53。)，但尚未開展過模擬空間環(huán)境對植物的生物效應(yīng)研究。
但是，進(jìn)行空間育種投資大，技術(shù)要求高，機會十分有限。因此，探索地面模擬空間環(huán)境因素的研究工作，對于空間誘變機理的揭示和育種應(yīng)用意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用地面模擬空間零磁場處理植物種子和離體培養(yǎng)物，為開展地面模擬空間環(huán)境誘變育種，進(jìn)行品種改良提供一種新方法。
具體操作方法是先將待處理的植物種子或離體培養(yǎng)物置于模擬空間環(huán)境(MF)處理，經(jīng)適宜周期后進(jìn)行種植選育或培養(yǎng)。
所述模擬空間環(huán)境為采用磁屏蔽裝置，其磁強為≤20nT。
所述置于模擬空間環(huán)境(MF)處理是在室溫下進(jìn)行的。
所述植物包括糧食作物(如小麥、大麥、水稻、玉米)、蔬菜(如西芹、油菜)、花卉(如串紅和小麗花)。
所述離體培養(yǎng)物是花藥。
所述適宜周期是≥180天。
本發(fā)明采用不同基因型的植物種子及離體狀態(tài)脫分化過程中的組織等材料，經(jīng)不同時間周期的模擬空間環(huán)境處理，實驗室分析和大田種植試驗相結(jié)合，通過世代跟蹤和對比分析方法，揭示模擬空間環(huán)境處理植物的生物遺傳效應(yīng)特征如下所示(1)模擬空間環(huán)境處理植物種子的生物效應(yīng)a.經(jīng)三年試驗共選用小麥、大麥、水稻、玉米、西芹、油菜、串紅和小麗花等8種植物的種子進(jìn)行模擬空間環(huán)境(MF)處理，發(fā)現(xiàn)模擬空間環(huán)境處理具有與γ射線輻照處理顯著不同的生物效應(yīng)，且不同植物種子對模擬空間環(huán)境處理的敏感性不同。具體表現(xiàn)為小麥、大麥、串紅和小麗花等植物種子對MF處理較為敏感，當(dāng)處理周期(Tmf)大于180天時，明顯抑制種子的萌發(fā)和幼苗生長，但這種抑制作用不存在明顯的劑量效應(yīng)，即不隨著處理時間的增長而增強；水稻則表現(xiàn)一定的刺激生長作用；而玉米、西芹、油菜等植物種子則反應(yīng)遲鈍，在所選用的試驗材料范圍內(nèi)無明顯的生物損傷特征。
b.對3個小麥品種的種子分別進(jìn)行180天MF處理、250Gyγ射線、250Gyγ射線+180天MF處理，與對照(CK)進(jìn)行生物效應(yīng)比較分析，初步結(jié)果表明，以幼苗抑制損傷(苗高降低)值為指標(biāo)，損傷效應(yīng)表現(xiàn)為γ+MF＞γ＞MF＞CK。MF處理與γ射線處理損傷特征顯著不同，MF幼苗表現(xiàn)為真葉變短、寬、厚，葉尖鈍圓，葉色濃綠；而γ射線處理幼苗真葉變短、窄，葉色淺綠。這些形態(tài)差異同樣在過氧化物同工酶上得到印證，即不同處理的酶譜和酶活性存在差異。
c.多年試驗初步確定的小麥等農(nóng)作物種子的模擬空間環(huán)境處理適宜周期Tmf為大于180天。
(2)模擬空間環(huán)境處理植物對植物遺傳性狀的影響a.研究發(fā)現(xiàn)小麥種子經(jīng)模擬空間環(huán)境處理，第1代(MF1)在株高、穗長、小穗數(shù)和穗粒數(shù)等農(nóng)藝性狀的變異率明顯高于對照，變異幅度為3.33％-56.25％；模擬空間環(huán)境處理對水稻干種子的當(dāng)代植株生長沒有顯著影響，但MF2代變異類型豐富，早熟類型突變頻率相對較高，最早熟變異比對照早10天抽穗，育性分離亦較大，各類分離程度大小依次為早熟＞育性＞株高＞穗型＞粒型，當(dāng)選變異類型單株后代穩(wěn)定快；模擬空間環(huán)境處理的串紅和小麗花種子等在MF1當(dāng)代即出現(xiàn)變異株，如“白花”串紅、花瓣異型小麗花等。b.研究了在小麥花藥培養(yǎng)過程中附加模擬空間環(huán)境(MF)處理對小麥花培效果的影響。結(jié)果表明，在愈傷組織誘導(dǎo)率上，室溫MF處理(6.9％)明顯高于室溫本底對照(4.0％)，說明模擬空間環(huán)境處理對小麥雄核發(fā)育和最終形成愈傷細(xì)胞團(tuán)有一定的刺激作用；在愈傷組織綠苗分化方面，MF處理(17.7％)顯著高于本底對照(10.9％)和正常培養(yǎng)對照(12.0％)，且白化苗產(chǎn)生頻率，MF處理(7.8％)顯著低于本底對照(14.0％)和正常培養(yǎng)對照(21.0％)，說明MF處理有助于促進(jìn)高質(zhì)量愈傷組織及其綠苗的獲得率。
c.MF處理花培第1代(H1)花粉植株在株高、有效穗數(shù)、穗長和小穗數(shù)上的表型變異系數(shù)均高于京花1號實生苗及其正常培養(yǎng)花粉植株和本底對照花粉植株，在MF處理H1代出現(xiàn)了較高頻率的矮桿和多穗變異。說明在小麥花藥培養(yǎng)中附加MF處理，可誘發(fā)某些農(nóng)藝性狀的變異。在MF處理的小麥花培H2代，所考察的4個農(nóng)藝性狀上都發(fā)生一定頻率的突變，且在總突變率上，MF處理(3.8％)顯著高于室溫本底對照(1.2％)以及正常培養(yǎng)(0.8％)。MF處理的有益突變中主要表現(xiàn)為矮桿、大穗多粒等突變。零磁處理獲得的MF0353-1突變株系，平均株高為78cm，比京花1號小麥矮12cm，穗粒數(shù)由35粒提高到43粒。由于H2突變來源于H1加倍單倍體植株后代，因此H2代獲選的突變系理論上其遺傳背景已趨于純合，H3代可直接用于株系鑒定，這可比傳統(tǒng)的輻射誘變育種程序縮短1-2年。
(3)模擬空間環(huán)境處理引發(fā)植物性狀變異的作用機理a.細(xì)胞學(xué)觀查表明，水稻干種子經(jīng)模擬空間環(huán)境處理后，根尖細(xì)胞染色體畸變率明顯高于未處理的對照，但又低于γ射線輻照處理畸變類型以染色體橋和微核為主；小麥MF處理與對照幼苗葉片電鏡制樣觀察發(fā)現(xiàn)，MF幼苗葉片表面氣孔排列零亂，氣孔被擠壓變形，葉綠體形狀亦發(fā)生變化。表明模擬空間環(huán)境處理能夠引起細(xì)胞分裂行為及細(xì)胞器結(jié)構(gòu)與分布的深刻變化。
b.生化和分子生物學(xué)分析表明，模擬空間環(huán)境處理種子所引起的形態(tài)差異在過氧化物同工酶上得到印證，不同處理的酶譜和酶活性存在差異；對MF處理獲得的3個突變材料與其親本進(jìn)行了初步的SSR分子檢測分析，所篩引物中Xgwm82，102，153，169，192，213，332，469，538在突變體與親本間有差異，揭示差異的比例為6.0％。說明模擬空間環(huán)境處理確能引起基因位點的突變。
本發(fā)明初步明確了模擬空間環(huán)境對植物遺傳特性的影響，為開拓植物育種提供了新方法，在植物育種改良及空間生命科學(xué)研究等方面具有良好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式實施例1模擬空間環(huán)境處理對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長實驗1材料和方法1.1供試材料小麥Triticum aestivum L.品種Y1225，Y1221，R344和京花1號(JH1)。
1.2試驗方法Y1225，Y1221和R344每品種各200粒風(fēng)干種子，在室溫模擬空間環(huán)境(MF)處理216天后，與未經(jīng)處理的對照同時在21℃恒溫條件下做室內(nèi)發(fā)芽試驗，每一處理100粒，兩次重復(fù)。調(diào)查統(tǒng)計萌發(fā)勢、發(fā)芽率及10天后的苗高和根長。
模擬空間環(huán)境為采用雙層磁屏蔽結(jié)構(gòu)和線圈補償方式相結(jié)合的大型26面體磁屏蔽裝置，其直徑2.3m，磁強≤20nT，為地球磁強度的4×10-4。
取京花1號小麥單核中晚期的幼穗，在4℃下預(yù)處理24h，用0.1％升汞表面消毒，無菌條件下將花藥接種在附加2mg/L2，4-D和0.5mg/L的C17培養(yǎng)基上，分別設(shè)室溫模擬空間環(huán)境(MF)、室溫本底對照(CK0)和28℃正常培養(yǎng)(CK)三種處理，經(jīng)暗室培養(yǎng)40天后轉(zhuǎn)分化，分化培養(yǎng)基為MS附加1mg/l KT和1mg/l NAA。三種處理的分化培養(yǎng)均置于24℃-26℃培養(yǎng)室中，每天光照12h。
H1代花粉植株移栽大田，采用順序排列，并同時種植實生苗。H1代單株收獲，單穗脫粒。H2代按穗行種植，一次重復(fù)，行長2m，行距30cm，株距5cm。田間調(diào)查記載主要農(nóng)藝性狀，收獲后室內(nèi)考種，按超出實生苗m±2Sd統(tǒng)計農(nóng)藝性狀變異頻率。
2結(jié)果與討論2.1模擬空間環(huán)境處理對種子萌發(fā)與幼苗生長的影響小麥品種的干種子經(jīng)模擬空間環(huán)境處理180天以下時，種子萌發(fā)與幼苗生長未受到明顯影響。表1列出了3個小麥品種經(jīng)模擬空間環(huán)境處理216天后的發(fā)芽試驗結(jié)果。可以看出，不同小麥品種的處理組(MF)與相應(yīng)對照組(CK)比較，3天后的萌發(fā)勢和7天后的發(fā)芽率表現(xiàn)極顯著差異，萌發(fā)勢的損傷效應(yīng)均在90％以上，說明模擬空間環(huán)境處理種子明顯抑制種子萌發(fā)。
表1模擬空間環(huán)境處理對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響品種處理發(fā)芽勢％)發(fā)芽率％)苗高(cm) 根長(cm)Y1225 MF 9**70**5.01±0.92**8.06±1.54**CK 93 95 11.84±0.94 10.45±1.46Y1221 MF 7**47**3.07±0.46**5.22±1.26**CK 91 92 11.68±0.96 9.44±1.21R344MF 7**67**5.07±1.75**5.50±1.76**CK 92 94 14.30+0.8811.45±1.05**表示在0.01水平上有顯著差異。
模擬空間環(huán)境處理明顯抑制小麥幼苗的苗高和根長。216天零磁處理的小麥苗高致矮損傷效應(yīng)均在50％以上。模擬空間環(huán)境處理的小麥幼苗的形態(tài)特征突出的表現(xiàn)為真葉變短、寬、厚，葉尖鈍園，葉色濃綠。說明模擬空間環(huán)境對小麥種子具有明顯的誘變作用，且有可能成為一種不同于γ射線的新的物理誘變劑應(yīng)用于小麥品種改良。
實施例2對小麥花藥愈傷組織誘導(dǎo)和分化的模擬空間環(huán)境處理供試材料及試驗方法同實施例1。
結(jié)果見表2。
表2模擬空間環(huán)境處理對京花1號小麥花藥愈傷組織誘導(dǎo)和綠苗分化的效應(yīng)接種花出愈率 綠苗率 白苗率處理出愈數(shù) 綠苗數(shù) 白苗數(shù)藥數(shù)(％) (％) (％)1998 MF 4400 258 5.9 69 27.0 - -CK02200 72 3.3 6 8.3 - -CK 2300 149 6.5 26 18.0 - -1999 MF 4600 361 7.9 31 8.6 28 7.8CK02000 93 4.7 12 14.0 13 14.0CK 2100 199 9.5 13 6.5 42 21.1平均 MF 4500 310 6.9 50 18.0 - -CK02100 83 4.0 9 12.0 - -CK 2200 174 8.0 19 11.0 - -從表中可看出，不同的外界環(huán)境因素對小麥花藥愈傷組織的誘導(dǎo)和分化有不同的影響。在愈傷組織誘導(dǎo)率上，室溫模擬空間環(huán)境處理(6.9％)雖然不及正常培養(yǎng)對照(8.0％)，但明顯高于室溫本底對照(4.0％)。
在愈傷組織綠苗分化方面，模擬空間環(huán)境處理(17.7％)顯著高于本底對照(10.9％)和正常培養(yǎng)對照(12.0％)；而白化苗產(chǎn)生頻率，模擬空間環(huán)境處理(7.8％)則顯著低于本底對照(14.0％)和正常培養(yǎng)對照(21.0％)，結(jié)論模擬空間環(huán)境處理可刺激小麥雄核發(fā)育和最終形成愈傷細(xì)胞團(tuán)，且有助于增加高質(zhì)量愈傷組織及其綠苗的獲得率。
實施例3模擬空間環(huán)境處理的小麥花培H1代、H2代農(nóng)藝性狀研究實驗供試材料及試驗方法同實施例1。
結(jié)果見表3、表4。
表3模擬空間環(huán)境處理對京花1號小麥花培H1代農(nóng)藝性狀的影響株高(cm) 有效穗數(shù) 穗長(cm) 小穗數(shù)處理M±SCV M±S CVM±SCVM±S CV％％％ ％MF 82.5±11.5 14.0 8.7±6.4 73.4 7.9±1.012.2 21.6±2.0 9.3CK086.5±5.0 5.79.5±0.7 7.4 7.5±0.79.4 23.0±2.8 12.3CK 84.3±4.9 5.93.5±1.3 36.9 7.5±0.45.6 23.0±1.4 6.2JH1實生苗 88.6±3.9 4.47.4±3.1 41.4 8.3±0.33.1 19.1±0.9 4.7模擬空間環(huán)境處理植株在株高、有效穗數(shù)、穗長和小穗數(shù)上的表型變異系數(shù)均高于京花1號實生苗及其正常培養(yǎng)花粉植株和本底對照花粉植株，在模擬空間環(huán)境處理H1代出現(xiàn)了較高頻率的矮桿和多穗變異。說明在小麥花藥培養(yǎng)中附加模擬空間環(huán)境處理，不僅有助于愈傷組織的誘導(dǎo)和分化，而且還可能誘發(fā)某些農(nóng)藝性狀的變異。
表4列出了模擬空間環(huán)境處理的小麥花培H2代4個農(nóng)藝性狀基于京花1號實生苗的變異頻率。試驗結(jié)果表明，與京花1號實生苗群體相比，模擬空間環(huán)境、室溫本底對照以及正常培養(yǎng)三種花培處理方法獲得的H2代在所考察的4個農(nóng)藝性狀上都發(fā)生一定頻率的突變，且在總突變率上，模擬空間環(huán)境處理(3.8％)顯著高于室溫本底對照(1.2％)以及正常培養(yǎng)(0.8％)。模擬空間環(huán)境處理的有益突變中主要表現(xiàn)為矮桿、大穗多粒等突變。例如，零磁處理獲得的MF0353-1突變株系，平均株高為78cm，比京花1號小麥矮12cm，穗粒數(shù)由35粒提高到43粒。除了成熟期比京花1號小麥晚3-4天外，MF0353-1突變系的綜合農(nóng)藝性狀表現(xiàn)明顯優(yōu)于京花1號小麥。由于H2突變來源于H1加倍單倍體植株后代，因此H2代獲選的突變系理論上其遺傳背景已趨于純合，H3代可直接用于株系鑒定，這可比傳統(tǒng)的輻射誘變育種程序縮短1-2年。
表4模擬空間環(huán)境處理的京花1號小麥花培H2代農(nóng)藝性狀的變異頻率(％)株高(cm) 有效穗數(shù) 穗粒數(shù)單株產(chǎn)量(g)處理 調(diào)查株數(shù) 總突變率高矮 多 少 多 少 高低MF 1040 0.2 1.60.20.10.6 00.20.6 0.3 3.8CK05260.1 0.30.10 0 00.50.2 0 1.2CK 6500 0.30.20 0 0.1 0.2 0 0.8結(jié)論模擬空間環(huán)境處理應(yīng)用于小麥花藥培養(yǎng)，可增加花培后代變異類型，為育種選擇提供豐富遺傳基礎(chǔ)。
實施例3模擬空間環(huán)境處理水稻種子的細(xì)胞學(xué)觀察與農(nóng)藝性狀調(diào)查實驗本實驗利用模擬空間環(huán)境處理干種子，并與r射線輻照和地面對照作比較，探討其細(xì)胞學(xué)和生物學(xué)效應(yīng)，為開展水稻模擬空間環(huán)境誘變育種提供實驗依據(jù)。
材料選用水稻新品種(系)農(nóng)墾58、組輻粳、優(yōu)輻粳、9522及F1雜交種9705和XZ9216(馬尾粘/突9216//XZ秈1號)等6個材料的干種子各3份，1份用于模擬空間環(huán)境處理，1份未經(jīng)任何處理和1份經(jīng)Co60r-射線輻照處理用作雙對照，處理材料與對照一起進(jìn)行田間種植。
方法1模擬空間環(huán)境處理采用雙層磁屏蔽結(jié)構(gòu)和線圈補償方式相結(jié)合的大型26面體磁屏蔽裝置，其直徑為2.3M，磁強＜20nT為地球磁強度4×10-4。處理周期為1年。
.2r射線輻照
Co60r-射線輻照材料的輻照劑量為300gy，劑量率為30Gy/min。
3細(xì)胞學(xué)觀察水稻種子置于26±1℃下進(jìn)行浸種催芽，取根尖分生細(xì)胞經(jīng)蘇木精染色壓片顯微觀察。每個處理觀察30個根尖，每個根尖觀察100多個有絲分裂細(xì)胞，按染色體結(jié)構(gòu)變異類型進(jìn)行分析統(tǒng)計。
4農(nóng)藝性狀調(diào)查對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、株高進(jìn)行了觀察調(diào)查及分析統(tǒng)計。
結(jié)果1對染色體結(jié)構(gòu)的影響水稻干種子經(jīng)模擬空間環(huán)境處理后，不論是品種、穩(wěn)定品系還是雜交1代，根尖細(xì)胞染色體畸變率均明顯高于未處理的對照(表5、表6)，但又低于輻照處理。其中9705和XZ9216兩個F1的有絲分裂細(xì)胞染色體畸變頻率要高于農(nóng)墾58、組輻粳等品種或穩(wěn)定品系(表5)。這表明雜種F1對模擬空間環(huán)境處理的敏感性比品種或穩(wěn)定品系高。經(jīng)t測定，所有處理的品種(品系)與對照相比，均達(dá)到顯著水平(見表6)。模擬空間環(huán)境處理與r射線處理相比，染色體畸變細(xì)胞頻率也達(dá)到顯著水平，說明輻射對染色體畸變的效應(yīng)大于模擬空間環(huán)境。
表5模擬空間環(huán)境處理對水稻細(xì)胞學(xué)的影響品種(系)染色體畸變細(xì)胞率(％) 有絲分裂指數(shù)(％)MF γ CK MF γCK農(nóng)墾58 1.02±0.79 1.12±0.11 0.21±0.07 14.32±1.52 11.25±0.32 13.8±1.089522 1.15±0.18 1.24±0.22 0.19±0.11 15.33±1.16 11.71±1.52 14.46±1.51組輻粳 0.98±0.74 1.65±0.16 0.21±0.13 15.71±1.48 12.12±1.36 15.01±1.51優(yōu)輻粳 1.01±0.10 1.32±0.16 0.13±0.07 17.03±1.18 12.16±1.17 15.25±0.979705 1.08±0.21 1.12±0.14 0.17±0.09 17.11±1.34 10.61±1.27 15.23±1.49XZ9216 1.26±0.19 1.64±0.21 0.16±0.08 16.64±1.22 10.07±1.09 15.09±1.12從染色體畸變類型來看，模擬空間環(huán)境處理的染色體橋和微核高于輻射處理的；輻射處理的染色體斷片和落后染色體的比例大于模擬空間環(huán)境處理的。在有絲分裂細(xì)胞中，經(jīng)輻射處理的觀察到有絲分裂細(xì)胞中有多橋、多微核的頻率較高，而且隨著劑量增大染色體多橋、多微核數(shù)量增高。模擬空間環(huán)境處理引起的染色體橋和微核多的現(xiàn)象，可能是由于細(xì)胞長期處于誘變處理環(huán)境之中，染色體斷片不能及時進(jìn)行自身修復(fù)而導(dǎo)致的。
表6模擬空間環(huán)境處理的細(xì)胞效應(yīng)與r-射線和未處理對照的t測定品種(系) 細(xì)胞染色體畸變的t值 有絲分裂指數(shù)t測定MF+γMF+CK MF+γ MF+CK農(nóng)墾58 0.92435.7624**3.579**1.10949522 1.10215.2115**5.6031**2.9119*
組輻粳1.98425.4180**4.9024**0.3379優(yōu)輻粳1.77615.2171**4.003**0.42659705 2.2013*4.582**6.114**3.9423**XZ92163.202**4.6261**6.2014**4.001**2對水稻種子當(dāng)代的生物學(xué)效應(yīng)測量和分析了模擬空間環(huán)境誘變處理水稻干種子對當(dāng)代的發(fā)芽率、成苗率、苗高、根長的生物學(xué)效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)模擬空間環(huán)境處理水稻干種子后沒有任何抑制作用，相反其種子的發(fā)芽率、成苗率、苗高均比對照略高，根長比對照長，表明模擬空間環(huán)境處理水稻干種子后，對其苗期生長不存在明顯的生物學(xué)損傷效應(yīng)(表7)。
表7模擬空間環(huán)境處理對水稻當(dāng)代發(fā)芽率、存活率、苗高和結(jié)實率的影響品種(系) 發(fā)芽率存苗率苗高結(jié)實率(％) (％) (cm)(％)農(nóng)墾58MF 96.4 95.9 22.492.4γ88.3 84.5 19.881.2CK 96.1 95.2 21.692.39522 MF 95.2 95.6 21.693.4γ88.4 83.9 19.282.6CK 94.6 95.5 20.893.3組輻粳MF 96.4 96.1 22.192.5γ85.7 82.6 19.682.4CK 95.8 95.8 21.992.5優(yōu)輻粳MF 97.1 97.5 21.794.6γ89.5 84.3 19.483.4CK 96.9 96.1 21.894.79705 MF 95.4 96.5 22.592.7γ87.9 83.4 20.180.9CK 95.2 96.1 22.292.5XZ9216MF 95.7 96.6 21.969.2γ88.5 82.7 19.774.4CK 95.3 96.4 20.890.13對水稻種子后代分離的影響模擬空間環(huán)境處理對水稻干種子的當(dāng)代植株生長沒有任何影響，高度比對照略高些。第2代出現(xiàn)了豐富的變異類型，包括早熟、穗型等類型的變異。尤其是早熟和育性變異，最早熟變異比對照早10天抽穗，所有被處理水稻材料均有比對照早抽穗2～3d的突變單株，但也有少數(shù)植株抽穗比對照遲3～7d。本試驗表明利用模擬空間環(huán)境來誘發(fā)水稻早熟突變是可行的。在育性分離差異方面，結(jié)實率分離幅度較大，大都在80％～90％之間，但其中XZ9216有1株結(jié)實率低于2％。從變異類型出現(xiàn)的頻率來看，各類分離程度大小依次為早熟＞育性＞株高＞穗型＞粒型。
4突變性狀遺傳穩(wěn)定性從誘變處理第2代中篩選出的早熟、育性等變異性狀穩(wěn)定，并且能真實遺傳到下代。除株高突變在第3代個別單株中有略矮類型分離外，早熟、育性、穗型、粒型等變異農(nóng)藝性狀均未發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步分離。第3代篩選出26個早熟單株，32個外觀堊白小、米質(zhì)透明單株，11個株型理想、產(chǎn)量高、穗型好的單株，還有比對照早抽穗10d的97-1c-62突變株系，千粒重27.2克，穗長17.8cm，實粒數(shù)111粒，平均株高99.4cm，比對照高1cm；這些變異單株或株系基本保持了原親本農(nóng)藝性狀。從XZ9216中篩選出1個不育突變株經(jīng)過7代提純回交和測交，已轉(zhuǎn)育成醇香、優(yōu)質(zhì)、早熟三系配套的新秈型雜交組合，進(jìn)入小面積試種和產(chǎn)量測定。
結(jié)論經(jīng)模擬空間環(huán)境處理的水稻根尖細(xì)胞染色體畸變率比衛(wèi)星搭載的或其他物理因素處理的低，各種細(xì)胞染色體畸變類型數(shù)量的多少也與空間條件處理的有差異。模擬空間環(huán)境處理的染色體橋和微核畸變率高于其他類型畸變頻率。
模擬空間環(huán)境處理水稻干種子對當(dāng)代苗期的生理損傷程度小，而且第2代出現(xiàn)豐富的變異，其中以早熟較為明顯。當(dāng)選的早熟和不育突變株在不改變其他農(nóng)藝性狀前提下能穩(wěn)定地遺傳，并能直接或間接用于育種，說明模擬空間環(huán)境誘變處理技術(shù)在水稻新品種改良中有著潛在的利用價值。
從被處理的水稻材料來看，常規(guī)雜交F1經(jīng)模擬空間環(huán)境處理后，出現(xiàn)的各類變異最為豐富。早熟突變株比親本抽穗期早10d，不育突變株連續(xù)3代保持穩(wěn)定遺傳。這說明利用雜合材料用作誘變親本更為理想。
權(quán)利要求
1.一種植物育種方法，其特征是先將待處理的植物種子或離體培養(yǎng)物置于模擬空間環(huán)境處理，經(jīng)適宜周期后進(jìn)行種植選育或培養(yǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物育種方法，所述模擬空間環(huán)境為采用磁屏蔽裝置，其磁強為≤20nT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物育種方法，所述置于模擬空間環(huán)境處理是在室溫下進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物育種方法，所述植物包括糧食作物、蔬菜和花卉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物育種方法，所述離體培養(yǎng)物是花藥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物育種方法，所述適宜周期是≥180天。
全文摘要
一種地面模擬空間環(huán)境植物育種方法。先將待處理的植物種子或離體培養(yǎng)物置于模擬空間環(huán)境，經(jīng)適宜周期處理后進(jìn)行種植選育或培養(yǎng)。所述植物包括糧食作物、蔬菜和花卉。本方法為開展地面模擬空間環(huán)境誘變育種，進(jìn)行品種改良提供了一種新的途徑。
文檔編號A01H1/06GK1502224SQ0214915
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者劉錄祥, 王晶, 趙林姝, 金海強, 趙世榮, 鄭企成, 陳文華 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能利用研究所