诱变技术在超高产小麦育种中的应用

陈令志 戚化学 赵宏 赵德民

【摘  要】随着近年我国经济、科技制度改革逐渐完善，行业以及相关部门之间的市场竞争逐渐趋于激烈和深化，我国对植物种子进行诱变的技术也得到了逐步的发展。从诱变小麦育种的基本定义出发，结合在实践研究工作中的经验，分析了超高产小麦诱变育种过程中存在的一些问题和应用诱变育种技术在开展超高产小麦诱变育种过程中的实际应用，为深入推动当前我国超高产优质小麦育种技术发展提供重要理论参考。

【关键词】超高产小麦;诱变技术;应用策略

引言

目前，植物诱变育种的主要意义是利用激光电子束、各种红外线、激光等物理化学因素，以及碱基酸类似物、烷化剂等化学因素，使一些植物的各种基因结构发生良性突变。根据诱变育种的技术要求，我们可以在短时间内获得具有一定生物学用途的有价值的植物，培育出新的种质品种，应用于植物生产育种，或将其作为新型品种的亲本，用于进行植物新品种的优化培育。对于提高我国的小麦品种质量有一定的促进作用。

1.超高产小麦育种过程中存在的问题

我国农业界对于超高产小麦的科学研究育种工作已经持续了几十多年的时间，取得了一定的成绩，但同时也暴露出了较多的问题。

1.1稳定性较差

从育成理论上面来看，很多超高产育成的作物品种都需要具备较高的育成产量，事实上，超高产品种需要在充分的生长条件基础上充分建立，但是有很多育成种子在种植过程中生长条件并不是十分充足，因此，其增长稳定性相对较差。为有效提高小麦超高产种苗培育质量，必须不断完善小麦超高产种苗培育育种技术，不断改善小麦超高产种苗培育环境，为保证小麦实验室研究培育的超高产小麦品种技术，能够广泛运用于实际的小麦生产经营活动中，实现我国超级小麦高产，就必须对已有的培育技术进行突破，改善小麦的生活环境以及种植方式，提高小麦的产量，促进小麦的生长。

1.2没有较大的突破

在我国，超高产优质小麦品种的生产和栽培准备工作一直处于尴尬的境地，突破口不大。小麦品种在品质、产量和抗灾性方面的进展相对缓慢。生产中使用的小麦品种过于单一，抗灾能力较弱。同时，品种产量较小，不能完全满足国际生产的要求，也反映出我国正在培育的超高产优质小麦品种不能完全满足国际市场的发展需要，无论是在品种数量还是品种类型上。此外，在种植超高产的小麦时，土壤问题以及小麦的生存环境对于小麦的存活率有着较大的影响，在这方面相关的技术还没有得到同步的发展，这对于小麦的生存影响较大。

1.3小麦质量较差

过度重视超高产小麦品种的实际产量，而不重视产品质量，造成了高产小麦优质品种较为短缺，使得企业培育的高产小麦品种虽然实际产量比较高，但是产品质量仍然无法完全达到企业预期生产目标，尤其现在是高产优质品种层面上所暴露体现出来的质量问题更多。因此，妥善处理并协调好产量和麦种品质之间的关系，是超高品质产量的小麦新品种发展培育升级工作中亟待解决的重要技术课题。此外，还应该重视小麦种植过程中相关养分的问题，防止出现养分不足造成的小麦产量较低的现象。

2.对小麦种子进行诱变的相关策略

2.1离子束注入

离子束注入主要是通过与生物体的相互作用产生一个峰。在峰值范围内，注入的离子束与生物体会产生局部的、难以修复的相互作用离子束。基因植入突变可直接导致染色体分子出现各种倒位、易位、缺失和重复，并直接导致与DNA分子的相互替代和断链等，直接导致基因突变。离子束注入通常被认为是衡量离子敏感性的一个重要指标，它可以使植物在离子处理后存活1/2或死亡至少半小时。离子激光诱变育种的研究和培育正在蓬勃发展。从以往的研究结果可以清楚地发现，目标育种材料及其效果已经达到了离子束育种的边际效应和诱变育种效果。

2.2航空诱变

航空卫星诱变蔬菜育种工程技术主要指的是一种使用太空返回式的太空卫星或者是高空螺旋气球，能够根据空间环境条件对农作物蔬菜种子有益因子的变异，经过微粒子重力、宇宙射线、高能纳米粒子和近地震和磁场等接近地面难以準确模拟的巨大空间运动条件直接实现了对小麦植物品种的重大诱变，并直接引起小麦植物免疫细胞内的免疫功能与细胞结构形式发生重大改变。很多临床试验研究结果都充分证实了在航空诱变遗传育种所获得的棉花、小麦等新品种不仅变异遗传具有较高的稳定性，变异遗传频率范围大和多数品种性状变异能够直接遗传的多种特征，另外，有些品种不能通过其他变异方式直接遗传，这是新品种基因源和新种质变异的主要遗传途径。航空育种突变通常有机会稳定在SP4代。与常规育种技术相比，它推广了两个新世代，可以大大缩短常规育种技术的整体发展进程，提高常规育种工作效率。为了进一步研究空间诱变对小麦性状可能产生的直接影响，针对航空实践八号飞机所搭载的三个小麦种子品种，将其类别分成了3份，分别将其标号顺序为p和spi、sp4和以及sp5，其中p和spl主要用于检验其工业农艺技术性状上的改变程度， SP4与p和sp5则分别研究了其中pissr分子间的标记多态性，研究后的结果表明，在这种航空诱变环境下，小麦种子标记会迅速产生空间变异。与野生型相比，SPL在检测农艺性状变化方面具有明显的空间变异性。主要原因是航空突变生物系在这种空间变化环境中对其突变更为敏感。两者显性遗传相似系数为0.8226～0.8777。突变星系可能在不同的位置改变了它们的DNA位点，而野生型DNA的位点改变发生量相对较低。由此我们能够得出发现其在航空中的诱变植物能够显著性地引起多种小麦植物分子的线性变异，并且这将会为其在小麦利用空间中的育种研究提供更多的育种可能。

2.3生物诱变

生物学诱变作用是指插入子项目中的外源细胞基因和转座子的基因位置或基因剂量的差异，导致生物细胞产生不同的生物突变效应，然后对其细胞进行无性离体培养，使其细胞能快速产生无性系统的变异，最后得到对临床试验和产品生产有很大帮助的突变体。当前，转基因生物技术在分子生物学的诱变应用领域已经有着重要技术贡献，学术界也对其进行了较为深入的研究，重要的创新发现也在不断挖掘。如果nsinghbhan从禾本科的谷类和禾本科植物中提取出ACB家族转座子，可以直接插入患者小麦的同一细胞部位作为染色体，在促进小麦品种的增加方面也具有潜在的科学应用价值;不同于转座子，反向螺旋主要是指一种寄生细胞DNA，一旦直接插入宿主细胞的DNA中，就可以能够迅速产生与其他宿主相同的特异遗传进化规律，能够完美的遗传表达;nasuda在研究克隆小麦排序dnaflp特异遗传片段时，发现了基于小麦本身所特有的一种新型逆转螺旋座子。以上两项研究成果都显示有望在不久的将来广泛应用于超产优质小麦的栽培诱变种和育种中。

3.结语

在具有超高产量的小麦诱变育种种植工作中，使用激光诱变、生物诱变以及基因诱变等育种技术无疑是一种机遇，同时也是一种严峻挑战。我国虽说在诱变育种方面有一定的经验，但在进行工作的过程中还存在一些不足之处，只有充分抓住小麦诱变育种技术的巨大优势，并且与国际现代化的农业育种工程技术有效交叉融合，围绕发达国家以及其他地方开展小麦农业育种技术工作中亟待解决的热点问题，结合我国目前的诱变育种形式，加强国际合作与技术研究，改善我国诱变技术中的不足之处，学习国外一些先进的技术手段，完善诱变制度，提出创新且可行的方案，鼓励相关人员加大投入力度，必然能够为我国小麦农业育种技术工程发展做出一定的贡献。

参考文献

[1]贾联合. 诱变技术在超高产小麦育种中的应用[J]. 农业工程， 2018， 8（09）：142-143.

[2]赵吉平， 任杰成， 郭鹏燕，等. 超高产小麦育种及诱变技术的应用探究[J]. 农业科技通讯， 2019， No.575（11）：180-182.

[3]高兰英， 马庆. 诱发突变技术在小麦育种研究中的应用[J]. 山西农业科学， 2009， 37（006）：7-12.