棉花航天诱变农艺性状的变异分析

2014-12-12朱海勇钟敏杨军宋美珍

湖北农业科学 2014年20期

朱海勇+钟敏+杨军+宋美珍

摘要：利用“实践八号”卫星搭载不同类型棉花（Gossypium spp）品种（系），系统地研究航天处理后代主要农艺性状的变异。结果表明，航天诱变对棉花各品种农艺性状的变异主要表现在SP1代，且农艺性状的变异大多表现出双向性。在形态变异方面，海岛棉远多于陆地棉;在农艺性状的变异方面，SP1代夏棉比春棉变异多，SP2代夏棉的变异减少而春棉的变异增加;就单个农艺性状而言，航天诱变后代变异度最大的是铃数，变异度最小的是播种至开花的天数。

关键词：棉花（Gossypium spp）;航天诱变;变异

中图分类号：S562;S-3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）20-4809-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.20.009

Variations of Cotton Agronomic Traits Mutated by Space

ZHU Hai-yong1， ZHONG Min2， YANG Jun2， SONG Mei-zhen1

（1.Cotton Research Institute， Chinese Academy of Agriculture Science， Anyang 455000，Henan，China;

2.Cotton Research Institute of Jiangxi province， Jiujing 322000，Jiangxi，China）

Abstract： Different types of cotton varieties（lines） were carried by “shijian8” satellite to analyze the variation of major agronomic traits of Gossypium spp. The results showed that the largest effect of mutation on agronomic traits of cotton varieties was in the SP1 generation. The variation of agronomic traits was increase or decreased. The variation of morphology in the Sea Island cotton was much higher than that in Upland cotton. The variation of agronomic traits in the summer cotton was larger than that in spring cotton in SP1 generation. The variation of summer cotton was reduced and the variation of spring cotton tended to increase in SP2 generation. For individual agronomic trait， mutation rate of the number of bell was the largest and the number of days from sowing to flowering was the smallest in off spring of space mutation.

Key Words： Gossypium spp;space mutation;variance

航天诱变育种起步于20世纪60年代，我国于1987年开始航天诱变育种工作。植物航天育种又称航天诱变育种或空间诱变育种，是指利用返回式卫星或高空气球将农作物种子带到太空，利用太空特殊的环境（宇宙射线、微重力、高真空、弱磁场等）使农作物种子产生诱变，再返回地面选育新种质，培育新品种的育种新技术[1，2]。植物航天诱变育种具有独特的优势，作为地球表面无法模拟的特殊诱变源，越来越受到育种家的重视[3]。另外，通过航天诱变可以产生一些在地面未见的独特性状，为生理学及发育学等提供宝贵的研究材料。航天诱变育种技术是农作物育种的新兴领域和重要手段，可以加速农作物新种质资源的塑造和突破性优良品种的选育。航天诱变所产生的突变具有广谱性、特异性、高频性及快速性等优点，已在作物新种质的创造和新品种选育方面取得了重大成果。该技术可广泛应用于多种植物。

本研究利用“实践八号”卫星搭载不同类型棉花（Gossypium spp）品种（系），系统地研究航天处理后代主要农艺性状的变异。

1 材料与方法

选用中国农业科学院棉花研究所早熟组提供的春棉材料5份（中50191、中04002、中040029、中A3023、中A3025），夏棉材料5份（中58、中502181、中YS-4、中030415和中030041），其中春棉包括海岛棉2份（中A3023和中A3025），其余8份均为陆地棉。试验种子由“实践八号”育种卫星搭载，航天诱变处理品种各保留相应一份种子作为地面对照。“实践八号”育种卫星于2006年9月9日升空，在近地点187 km、远地点463 km的椭圆形轨道共运行355 h，航程超过900万km，于2006年9月24日成功返回地面。

2006年10月于海南三亚中国农业科学院棉花研究所南繁基地种植SP1代，航天诱变处理材料设3次重复，2007年4～5月中国农业科学院棉花研究所安阳农场试验地种植SP2代，每个航天诱变材料进行单粒播种，并设3次重复，同时种植相应的地面对照。春棉品种密度为4.5万株/hm2，夏棉品种密度为7.5万株/hm2，栽培管理与大田基本一致。

2 结果与分析

2.1 棉花航天诱变后代的形态变异

由表1可见，航天搭载的10份材料SP1代除中04002未发现变异植株外，其他材料均发现1～7株变异植株，变异率范围为0.000%～1.655%，其中海岛棉中A3023和中A3025变异率较大，分别达1.665%和1.139%。8份陆地棉的变异相对较小，仅发现0～2株变异株。SP2代的变异率比SP1代相对明显减少。

2.2 棉花航天诱变后代的农艺性状变异

2.2.1 子叶面积变异通过对10份航天材料的SP1、SP2代子叶面积数据进行调查发现，在SP1代中有4份材料子叶面积差异达显著水平，分别为中58、中502181、中30041和中04002。其中，中30041的子叶面积增大，而中58、中502181和中04002的子叶面积减小（表2）。以上4份变异明显的均为陆地棉，2份海岛棉在子叶面积上变异较小。在SP2代中，有2份材料的子叶面积差异达显著水平，分别为中502181和中30415。其中，中502181的子叶面积增大，中30415的子叶面积减小（表3）。就变异度而言，SP1代的变异度为10.3%～33.8%，SP2代的变异度为10.7%～16.5%，SP2代子叶面积的变异度明显低于SP1代。

2.2.2 果枝数变异通过对10份航天材料的SP1、SP2代果枝数数据进行调查发现，在SP1代中果枝数差异达显著水平的有2份，SP2代中果枝数差异达显著水平的有4份。中30041仅在SP1代变异达显著水平，材料中502181在SP1、SP2连续两代变异达显著水平，中50191、中A3025仅在SP2代变异达显著水平（表2，表3）。就变异度而言，SP1代的变异度范围为12.8%～34.8%，SP2代的变异度为0.7%～26.3%，SP2代果枝数的变异度明显低于SP1代。

2.2.3 铃数变异通过对10份航天材料的SP1、SP2代铃数数据进行调查发现，在SP1代中有4份夏棉材料铃数变异达显著水平，分别为中58、中502181、中30041和中30415，其中，中58和中30415铃数增多，中502181和中30041铃数减少（表2）。在SP2代中有1份夏棉和2份春棉材料变异达显著水平，分别为中04002、中A3025和中502181（夏棉）。其中，中04002铃数增多，中A3025和中502181（夏棉）铃数减少（表3）。就变异度而言，SP1代的变异度为33.8%～74.7%，SP2代的变异度为1.4%～56.2%，SP2代铃数的变异度明显低于SP1代。

2.2.4 株高的变异通过对10份航天材料SP1、SP2代株高数据进行调查发现，在SP1代和SP2代中均发现3份材料变异达显著水平，其中中502181在SP1和SP2两代差异均达显著水平，而中30041和中50191在SP1代变异达显著水平，中040029和中A3025在SP2代变异达显著水平（表2，表3）。就变异度而言，SP1代的变异度范围为11.5%～32.2%，SP2代的变异度为4.0%～21.1%，SP2代株高的变异度明显低于SP1代。

2.2.5 播种至开花天数的变异通过对10份航天材料的SP1、SP2代播种至开花天数的数据进行调查发现，在SP1代中有3份材料变异达显著水平，分别为中58、中030041和中A3023（春棉），其中，中58和中030041提前开花，中A3023（春棉）推迟开花（表2）。在SP2代中仅有1份材料变异达显著水平，即中A3023推迟开花（表3）。就变异度而言，SP1代的变异度范围为3.6%～8.9%，SP2代的变异度为3.5%～8.9%。SP2代播种至开花天数的变异度稍低于SP1代。

3 讨论

喻树迅等[4]通过对棉花航天诱变当代的研究结果表明，航天诱变处理对当代棉花的农艺性状有明显的影响。宋美珍等[2]研究结果表明，SP1代中航天诱变对棉花种子有一定的损伤作用，将引起棉株株高降低，并对结铃性产生正向或负向效应，对春棉品种的影响远低于夏棉品种;SP2代航天处理对棉株株高的影响较大，增加变异范围，能增加棉株的真叶数及成铃数，对春棉的影响大于夏棉。本试验对10个棉花品种（系）航天诱变后代进行了系统地研究，结果表明，航天诱变对棉花各品种的农艺性状影响程度不同，不同特色材料对航天条件的敏感性也不同。棉花航天材料的影响主要集中在SP1代表现，在SP2代中趋于稳定，农艺性状的变异也表现出双向性。形态变异率方面，海岛棉变异类型丰富，明显观察到的变异多，中A3023变异率高达1.655%，远高于陆地棉品种，可能是航天诱变对海岛棉的生理损伤大。各农艺性状的变异率方面，SP1代夏棉比春棉变异多，夏棉对航天诱变更敏感，而SP2代夏棉的变异减少，春棉的变异增加，这与前人的研究结果一致。单个农艺性状方面，航天诱变后代变异率最大的是铃数，变异率最小的是播种至开花的天数。

参考文献：

[1] 温贤芳，张龙，戴维序，等.天地结合开展我国空间诱变育种研究[J].核农学报，2004，18（4）：241-246.

[2] 宋美珍，喻树迅，范术丽，等.棉花航天诱变的农艺性状变化及突变体的多态性分析[J].中国农业科技导报，2007，9（2）：30-37.

[3] 邱新棉.植物空间诱变育种的现状与展望[J].植物遗传资源学报，2004，5（3）：247-251.