冬小麦品种长6878氮离子诱变效应及新种质创制

许 瑛任 超任杰成刘金香（山西省农业科学院经济作物研究所，汾阳 0300；山西农业大学经贸学院，太谷 03080）



冬小麦品种长6878氮离子诱变效应及新种质创制

许 瑛1任 超2任杰成1刘金香1
（1山西省农业科学院经济作物研究所，汾阳 032200；2山西农业大学经贸学院，太谷 030801）

摘要：通过对长6878进行氮离子束诱变处理后代的调查分析，初步探索氮离子注入对旱地小麦的诱变效应，以期获得小麦优良变异种质。结果表明：氮离子注入长6878，可诱发其株高、粒色、穗粒数等性状发生突变，且其后代的变异特性具有稳定遗传性，本试验获得的材料可作为小麦育种的优异种质资源加以利用。

关键词：冬小麦；氮离子诱变；新种质

小麦是我国主要的粮食作物之一，在全国粮食生产中占有举足轻重的地位。近年来由于全球气候变暖，干旱程度越来越严重，特别是小麦生长后期，干旱和干热风频繁发生，造成小麦倒伏，影响小麦的灌浆成熟；导致小麦子粒秕瘦、产量低、效益差，使得小麦种植面积日益减少，因而应用各种途径和方法选育抗旱、高产的小麦新品种新材料，是促进小麦持续增产最直接有效的措施。

氮离子束注入小麦诱变技术是将氮离子束经高能加速器加速后辐射小麦干种子，使能量和电荷共同作用于小麦，从而诱发其产生基因突变的一种诱变技术，在作物品种改良上具有独特的作用。它通过诱发基因变异，能产生自然界原来没有或一般常规方法难以获得的新类型、新性状、新基因，能够打破基因连锁，提高重组率。据报道：我国从20世纪80年代开始利用诱变技术，已经成功培育出132个小麦品种[1]。郑州大学离子诱变育种及生物工程重点实验室通过对小麦进行离子束辐射，发现辐射后当代就有较多变异，且有大量的质量性状变异，并且出现了植株变矮、熟期提早、单株产量提高等优良变异，为我国小麦增产和农业发展作出了重要贡献[2]。本试验重点研究长6878经氮离子束诱变处理后的小麦变异情况及变异后代遗传特性的稳定性，将对小麦种质资源的创新及新品种选育具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料及辐射处理 供试材料是2007年山西省农科院经作所旱地小麦课题组生产的推广种长6878，试验从长6878干种子中挑选大小均匀，子粒饱满、无破损、无霉菌污染的子粒作为试样，在山西省农科院旱地农业中心用真空等离子注入机注入N+，注入剂量为：CK（0）、处理1（1．8×1016N+/cm2）、处理2 （2．6×1016N+/cm2）、处理3（3．4×1016N+/cm2）。注入速率为10mA×28kV。

1.2 试验方法 2007年9月27日，把经各剂量注入的种子及未处理的种子进行播种，播种田为本所旱地小麦试验田，试验地肥力与未处理的相同。苗期调查基本苗，成株期调查株高、生育期、最高茎、有效穗数，收获后进行室内考种比较穗粒数、千粒重、亩产量。利用系统选育的方法对每年的后代进行调查观察记载，选择性状向优良方面突变且遗传特性稳定的材料[3]。

2 结果与分析

2.1 F1～F3表现 2008年、2009年对当年种植的长6878处理的F1、F2进行观察，结果穗型、株高等都没有发生明显变化，全部混收；2010-2011年度种植F3，仍然采用系统选育的方法，发现其株高变化不明显，单株分蘖数、成熟期变化都不大，而单株穗粒数变化较大，穗长增加0．24～0．28mm，单株千粒重增加3．35～5．8g，目测穗较对照明显增粗。

2.2 F4表现 2011-2012年度，试验已连续进行到F4，通过田间调查和考种发现氮离子束诱变处理对长6878产生了部分突变，见表1。从表1可以看出，处理后的材料其株高显著降低，变幅为17～21cm，倒2节明显降低，比对照降低了30%左右，粒色发生明显变化，由紫变白，千粒重变化在-0．8～4．2g之间。

2.3 F5表现 2013-2014年度，将长6878 F5相关材料升入本所试验品系比较和品系鉴定材料，结果见表2。2014年为雨水充沛年份，对照的株高明显高出诱变处理材料28～29cm，而3个处理材料的株高并没有因降雨的增多而变化，与干旱年份的株高一样，说明株高的遗传变异稳定。从表2发现，处理3的千粒重比处理1、处理2高2．5～3．4g，比对照高2．8g，而且抗旱、耐干热风，秆硬，不易倒伏，落黄好，是3个诱变材料中特性最好的一个，为了便于研究将处理3命名为晋汾749。经过对晋汾749品系比较试验产量进行分析，发现每667m2折合产量286．5kg，比对照长6878（产量258．2kg）增产10．96%。

2.4 F6表现 2014-2015年度，除了继续在本所试验外，安排晋汾749参加山西省中部晚熟冬麦区旱地组区域试验，在长治、长子、泽州、灵石、高平、隰县6个点进行试验，以鉴定晋汾749在山西省不同生态区变异特性的遗传稳定性及产量等性状。6点区试中晋汾749和长6878株高的均值分别为72．6cm和93．4cm，说明氮离子束诱变处理使长6878植株高度明显降低，降低幅度为22．3%，且这种变异在不同生态区具有遗传稳定性。表3是在山西省6个区试点晋汾749和对照长6878各性状的均值比较，从中得知：晋汾749在穗长、基本苗、有效穗数、穗粒数等方面与长6878变化不明显，有效分蘖比对照增加7．84%，穗粒数比对照增加1．82%，但千粒重减少13．39%，产量减少6．39%。

表1 2011-2012年度长6878诱变处理变异性状调查

表2 2013-2014年度长6878诱变处理变异性状调查

表3 2014-2015年晋汾749变异性状调查

3 讨论与结论

通过连续几年的观察我们认为：晋汾749无论在丰水年份还是干旱年份，株高的变幅大体在60～72cm，甚至在水地浇4水的情况下，株高也不会超过72cm。这在山西省经作所的小麦育种历史上从来没有，以前育成的旱地小麦品种如晋麦5、17、38、39、40、44号在当地株高80cm左右，而种植到长治、延安等地株高会达到120～140cm，晋汾749的株高不会有大的变化，这是该品系一个创新突破，作为种质资源利用有较高的利用价值。

王卫东等[4]对离子注入对小麦当代形态生理影响的初步研究表明，离子束注入对麦苗生长有明显的抑制作用，而且苗期表现和表皮细胞损伤程度是相对应的，本试验结果也基本符合，这也是导致本品系减产的原因之一。刘录祥等[5]利用Li+3离子束注入诱变，已获得稳定遗传的密穗矮秆冬小麦突变系B025、优质春小麦突变系99033等多个材料和品系，与本试验氮离子束诱变处理对长6878小麦产生的变异效果基本一致。我们对晋汾749进行的转基因测试中，检测出GAG56D和Wx012基因，这2种基因属于小麦过敏原基因，这方面有待继续探讨研究。可以肯定的是通过氮离子束诱变确实改变了长6878品种的个别基因序列，导致发生了性状的改变。

从上面的分析看出，氮离子束诱变育种是一种切实可行的育种方法，通过诱变处理可引起株高、粒色等一系列变异，最显著的是获得了矮秆植株，且经过连续几代验证，这种变异具有遗传稳定性，可作为小麦育种的矮秆种质资源，用于小麦新品种的选育。而有效穗数、穗粒数、千粒重等性状之间关系复杂，不能单靠某一性状的选择来获得最高产量，各性状之间的相互联系和相互影响，有待进一步探讨研究。

参考文献

[1]韩云丽，陈喜明，高克昌，等．氮离子注入小扁豆的诱变效应．山西农业科学，2013，41（7）：665-667

[2]赵国丽，尹守恒，陈建华，等．茄子离子束诱变育种研究初报．中国果菜，2011（10）：48-49

[3]任杰成，许瑛．氮离子束诱变创制冬小麦新种质研究初报．山西农业科学，2013，41（7）：658-659，671

[4]王卫东，闻捷，苏明杰，等．低能离子注入后小麦苗期损伤效应研究．华北农学报，2005，20（2）：80-83

[5]刘录祥，程俊源．植物诱变育种新技术研究进展．核农学通报，1997（4）：187-190

收稿日期：（2015-12-24）

通信作者：任杰成

基金项目：山西省科技厅农业攻关项目（20130311001-1）；山西省农科院育种工程项目（L11Y2gc001）