全 文 ：书!核 农 学 报!"#$%!"&"# $$#"% ($#"&
!"#$%&"()#*+&$,-$.*#/#$&0*.+%*+1
收稿日期!"#$)*#+*$,!接受日期!"#$)*#&*"#
基金项目!国家科技支撑计划""#$$-./,%-#*$*+#
作者简介!贾鸿昌!男!硕士!助理研究员!主要从事大豆遗传育种研究% 0*1234$ 5326789:6289;243<=8>:71&
韩德志!男!助理研究员!主要从事大豆遗传育种研究% 同为第一作者%
通讯作者!闫洪睿!男!硕士!研究员!主要从事大豆遗传育种和高产栽培技术研究% 0*1234$ 66<6?;@382>:71
文章编号!$###*A%%$""#$%##*$#"%*#%
利用航天育种技术选育大豆新品种金源 %% 号
贾鸿昌!韩德志!闫洪睿!张!雷!鹿文成!梁吉利!朱海芳
"黑龙江省农科院黑河分院!黑龙江 黑河!$),###
摘!要!本研究通过航天处理黑交 A, BAA& C美丁 D" 有性杂交后代!利用混合法选育出高产"优质大豆
新品种金源 %% 号# 金源 %% 号在参试过程中不仅丰产性好!且表现出良好的稳定性!是广适应性品种!
适宜在黑龙江省北部"吉林省东部山区"新疆北部和内蒙呼伦贝尔中部和南部地区种植# 该品种的选育
说明航天处理对大豆具有明显的诱变效应!对后代农艺性状和品质的改良都具有促进作用#
关键词!航天育种$ 大豆$ 金源 %% 号
/EF$$#G$$A&H5>3@@8>$##*A%%$G"#$%G#>$#"%
!!航天育种也被称为空间技术育种或太空育种 $( !
是利用太空中的强辐射)微重力)高真空)弱磁场等宇
宙空间特殊的环境诱变因子!对作物的种子)组织)器
官或生命个体等材料进行太空诱变!使植物基因发生
变异!再返回地面进行选育!是选育新品种)新材料新
的育种途径 "( % 该技术能够诱发自然界稀有的或用
一般常规方法较难获得的新类型)新性状)新基因 ,( %
在水稻 )( )蔬菜 %( )小麦 ( )草业 +( )蚕业 A( )蜜蜂 &( )
花卉 $#(等育种中得到了广泛应用!并取得了丰硕成
果 ,( % 大豆航天育种的研究与应用起步相对较晚!但
也取得了一定成效% 郑伟等 $$(研究了不同生育期大
豆品种对航天诱变的反应!认为 IJ" 是进行田间选择
的重要世代&刘鑫磊等 $"(对大豆品种搭载后光合速
率!气孔导度!胞间 KE" 浓度!气孔阻力等指标进行了
跟踪研究!发现空间诱变可使上述光合性状产生丰富
的变异&吕爽等 $,(对 " 个株系进行航天诱变与 #K7B
!射线复合处理!结果表明!" 株系的株高)主茎节数)
底荚高)单株荚数)单株粒数均产生了变异!其中株高
和主茎节数与对照的差异达到了显著水平&张勇等 $)(
通过搭载 D" 种子!选育出高产)优质大豆新品种克山
$ 号% 赵曦等 $%(应用 L.J/技术进行突变体差异分
析!表明通过空间诱变能够在 /M.水平上导致大豆遗
传物质变异% 航天育种技术是多种诱变因素综合作用
的结果!既可改良农艺性状!也可改良品质性状!与传
统的 !射线处理具有不同的生物效应和诱变效果!是
对常规杂交育种的有益补充!对创造新变异)拓宽大豆
育种的遗传基础具有独特的作用 $,!$( %
我国北部高寒地区日照时间长)无霜期短!限制了
外来生育期较长的品种在育种中的应用!造成当地大
豆品种的遗传基础相对狭窄!使当地大豆增产潜力的
发挥处于瓶颈阶段% 本研究通过对常规育种后代 D"
进行卫星搭载处理!按照常规选育方法与未搭载后代
进行对比选择!选育出早熟)高产)优质大豆新品种金
源 %% 号% 该品种的选育为当地生产提供了优良品种!
提高了大豆产量!也是对高寒地区大豆航天育种技术
的尝试!并在搭载材料的选择)田间选育过程中积累了
一些经验!为今后的航天育种工作提供一定的理论
依据%
!"选育过程
本研究采用黑交 A, BAA& C美丁 D" 株系风干种
子!共 "## 粒种子% 搭载经长征 " 号运载火箭发射的
第 $A 颗返回式卫星!距离地面 "## (,%# N1!舱内温
度 $# (,#O!真空度 $# B& ($# B% J2!辐射强度 $A# (
$A 1L!微重力 $# B% ($# B, 9!搭载时间为 $A P!于
%"#$
核!农!学!报 "& 卷
"##, 年 $$ 月 "$ 日返回地面!在四川中部地区回收%
!#!"选育方法
"##, 年选用黑交 A, BAA& C美丁 D" 风干种子!搭
载返回式卫星进行航天处理% "##) 年在黑龙江省农
科院黑河分院试验地按照株系种植 IJ$D"!同时在相
邻行种植未搭载卫星的黑交 A, BAA& C美丁 D" 作为
对照% 重点选择与未进行搭载处理的 D" 表现不同的
变异株!将变异株混合收获!其余株混合摘荚% 同年在
海南种植 IJ"D,!变异株和非变异株都分别按照混合
法选择!未经搭载的 D" 也南繁加代并按相同方法选
择% "##% 年在黑河分院种植 IJ,D)!按照系谱法选择
单株!"## 年在黑河分院种植 IJ,D% 按照系谱法选择
单株% 未经搭载的 D" 也按相同方法选择%
!#$"选育经过
"##) 年在黑河分院种植 IJ$D"!与未搭载后代相
邻种植并进行对比选择% 出苗期发现 IJ$D" 中有一些
出苗较慢)茎部略卷缩!与未搭载后代明显不同的变异
单株!进行挂牌标记跟踪调查% 变异株后期主要表现
为株高较矮!育性差)生育期相对较长% 由于变异株单
株粒数较少!故将变异株混合收获!剩余株混合摘荚以
便后续对两者对比选择% 年末南繁加代种植 IJ"D,!
搭载处理和未搭载后代均进行混合摘荚% "##% 年在
黑河分院种植 IJ,D)!并按照早熟)高产)优质)抗病等
育种目标对搭载后代进行单株选择!从变异株后代选
择单株 %, 株!从其他单株后代选择单株 " 株% 收获
后进行品质检验!淘汰品质较差的株系!变异株后代剩
余 ," 株!非变异株后代剩余 "A 株% "## 年在黑河分
院种植剩余株系 IJ)D%!田间注意观察叶部病害!淘汰
感病株行!秋季从变异株后代决选出稳定品系黑航 #
BA$))黑航 # BA"#)黑航 # BA",)黑航 # BA"% 从
其他剩余株后代决选出稳定品系黑航 # BA%+)黑航
# BA)黑航 # BA&% 通过测产和品质检验筛选!
确定将黑航 # BA" 升入 "##+ 年产量鉴定试验!继续
对产量和抗病性进行选择% "##A 年升入品种比较试
验! "##& 年参加黑龙江省 & 区预备试验!"#$# 年 B
"#$$ 年参加国家北方大区早熟组区域试验!"#$" 年参
加生产试验!"#$, 年通过国家农作物品种审定委员会
审定命名为金源 %% 号%
$"产量表现
"#$# 年区域试验!A 点平均产量 " +A$G# N9*
61B" !比对照品种黑河 ), 增产 +G&Q!增产极显著&
"#$$ 年区域试验! 点平均产量 " +A%G% N9*61B"!
比对照品种黑河 ), 增产 %G#Q!增产极显著&"#$#
年 B"#$$ 年 " 年区域试验平均产量 " +A)G# N9*
61B"!比对照品种黑河 ), 平均增产 G)Q!该品种生
育期平均 $$% P!比对照晚 ) P!依据品种审定标准!
校正后该品种比对照平均增产 %G&Q% "#$" 年生产
试验! 点平均产量 " +A+G# N9*61B"!比对照黑河 ),
增产 +G%Q%
%"稳定性分析
根据 "#$# 年 B"#$$ 年东北大区早熟组区域试
验的数据!用 RR0*-3S47T软件"基因和基因与环境双
标图#对其丰产性和稳定性进行双标图分析 $+( "图
$# % 图中圆圈是假设的理想品系!由 JK$ 和 JK" 决
定% 从原点到理想品系之间画 $ 条射线!为 .U轴!
箭头指向为平均表现最佳的方向! 即品种在 .U轴
上的投影越靠近箭头所指方向其平均表现就越好%
从品种到 .U轴的向量大小代表基因型和基因型与
环境互作对品系影响的大小!向量越大! 表示品系越
不稳定 $A( % 由图可见!黑航 # BA" 位于 .U轴上!
即与 .U的距离为 #!说明其稳定性非常好!在各个试
验点的产量都比较均衡&其在 .U轴上的投影处于箭
头所指较远端的位置!与原点的距离仅次于华疆
++,)!表明其平均产量处于参试品种的前列!具有较
好的丰产性%
图 !"基于 &&()*+,-.分析的大豆参试品
系产量表现及其稳定性
/*01!"23456047*4,86987*4,8:.6)*,*.7 -;
:-7)469,*94:)6:48-9&&()*+,-.696,7:*:
"#$
! 期 利用航天育种技术选育大豆新品种金源 %% 号
<"特征特性
金源 %% 号生育期 $$% ($$A P!白花)长叶)灰色茸
毛)亚有限结荚习性!杆强抗倒伏!株高 $G& :1左右%
荚略弯曲!着荚均匀)顶荚丰富!,)) 粒荚多!单株有效
荚数 "G" 个!百粒重 $&GA 9!成熟时落叶性好!不裂
荚% 种皮黄色!黄脐!籽粒圆形% "#$# 年 B"#$$ 年 "
年平均粗脂肪含量 $&G#Q!粗蛋白含量 )"G$&Q% 中
感花叶病毒病 $ 号株系!感 , 号株系!中抗灰斑病!田
间表现抗其它病害%
="适宜地区
金源 %% 号适宜我国北方春大豆早熟区种植!即黑
龙江省第 , 积温带)第 ) 积温带上限&吉林省东部山
区)半山区&新疆北部)内蒙呼伦贝尔中部和南部地区
春播种植% 对土壤肥力要求不严!适应性广%
>"讨论
航天育种技术是我国科技工作者开创的一种有效
的卫星搭载种子诱变育种新技术 ,( % 对农作物 ) B( )
牧草 +!$#( )昆虫 A B&(都有显著的诱变效应!并在相应领
域的育种中得到应用和发展% 在大豆育种方面也取得
了一定成果!通过航天诱变育成了克山 $ 号 $)( )合丰
$ 号 $,( )金源 %% 号等高产优质大豆新品种% 这些品
种的选育说明航天处理对大豆具有明显的诱变效应!
与常规的田间选择方法相结合是可行而有效的育种方
法%
郑伟等 $$(的研究表明 IJ" 是大豆航天搭载后的
重要的分离世代!在 IJ" 进行系统选择是非常有必要
的% 张勇等 $)(利用航天育种技术选育克山 $ 号过程
中!将航天处理当代在海南种植!从 IJ" 开始选择单
株!通过航天诱变)南繁加代和从较低世代选择单株等
途径加快了育种进程缩短了育种年限!但没有把握
IJ$ 鉴别突变体的有利时机!而直接按株行种植并从
IJ" 开始选择单株!这样未能突出对突变个体后代的
重点选择!且从低代就进行单株选择增加了丢失有益
变异的风险% 在金源 %% 号选育过程中!在当地种植
IJ$ 并对田间表现与对照不同的突变单株单独混合收
获!作为以后世代重点选择对象% 在 IJ$ BIJ, 采用混
合法选择!至 IJ) 再根据育种目标选择单株!这种选择
方法育种周期相对较长!但能尽量保留航天诱变效应%
航天育种技术对诱发作物变异具有显著特点和效
应!其诱发作用的机理研究也受到人们的重视 $& B"A( %
众多研究表明诱使作物基因重组的主要因素是空间辐
射!辐射突变是以原有的遗传背景为基础的!相对于总
基因而言只有少部分发生了畸变 $& B""!"&( !所以要获得
综合性状较好的突变系!要求航天诱变的亲本具有尽
量的完美性% 许多研究表明航天诱变效应在不同大豆
品种间存在着显著差异!说明航天诱变育种中对诱变
亲本的选择是有效的!对能否实现育种目标具有重要
影响 $$ B$"!$) B$%( % 本研究选取的是黑交 A, BAA& C美
丁 D" 作为搭载材料!黑交 A, BAA& 是黑河农科所选育
的优良骨干亲本!当地很多优良品种如$黑河 $,)黑河
$))黑河 "#)黑河 "A)黑河 "&)黑河 ,A 都是以其为亲本
选育而成% 美丁是国外引进优良品种!在当地育种中
应用也比较多!黑交 A, BAA& C美丁的后代优良变异
丰富!再加上航天诱变效应!为金源 %% 号的选育奠定
了良好基础% 所以!航天育种搭载的材料应选取具有
良好遗传基础的杂交后代材料较容易获得成功%
张勇等 $)(的研究表明航天诱变处理可增加大豆
茎秆强度)生育期长短)脂肪含量等性状的正向变异!
使后代稳定品系在上述方面得以改良% 在金源 %% 号
选育过程中!各世代均将未搭载处理的黑交 A, BAA&
C美丁 D" 相应世代作为对照进行对比选择!并对未搭
载后代以相同的选育方法进行选育% 选育出一批产量
较高的品系!但在品质筛选时淘汰率较高!茎秆强度较
差!有待进一步改良% 而经过航天诱变处理后选育出
的品系蛋白质含量普遍较高!株高大幅降低!茎秆较
粗!强度大幅增加!说明航天诱变处理对蛋白质含量和
株高等性状都有明显的诱变效应!并增加了正向变异
的几率!对大豆相应性状的改良具有重要的促进作用!
与张勇等 $)(的研究结论一致%
?"选育分析
?#!"航天处理对大豆具有明显的诱变效应
航天处理对大豆对株高)茎秆强度)蛋白质含量等
多个性状都有正向促进作用!为大豆品种在上述相应
性状的改良提供更好的选育基础% 通过航天诱变处理
再结合常规选择方法是选育大豆品种新的有效方法!
是对杂交育种方法的有益补充!对于拓宽高寒地区大
豆遗传基础具有重要作用%
?#$"不同航天处理亲本的诱变效应有显著的差异
对搭载亲本的选择是影响航天育种效果的重要环
+"#$
核!农!学!报 "& 卷
节!选择亲本优良)遗传变异丰富的杂交组合后代作为
航天诱变亲本比较容易获得成功%
?#%"航天诱变处理后代的田间选择方法对诱变效率
有重要影响
因为航天诱变效应的随机性!不同性状在各世代
间的遗传力又存在较大差异!所以在 IJ$ BIJ, 采用混
合选择法来处理航天诱变后代!能尽可能多的保留航
天诱变效应!增加有益变异入选的机会!提高航天诱变
效率% 另外!尽管 IJ$ 不是分离世代!但在航天处理当
代充分重视突变个体的鉴别!将变异株后代单独种植)
单独选择!对这些产生有益变异几率较高的群体重点
跟踪选择!可大幅提高选育效率%
参考文献!
$ (!官梅>作物航天育种研究进展>作物研究 V(>"##&! ", "% # $
"&A B,#%
" (!潘光辉!尹贤贵!杨琦凤!张赞>作物航天诱变育种研究进展
V(>西南农业学报! "##%! $A"# $ A%, BA%+
, (!刘录祥!郭会君!赵林姝!古佳玉!赵世荣>我国作物航天育种 "#
年的基本成就与展望V(>核农学报! "##+! "$"# $ %A& B%&"
) (!俞法明! 严文潮! 毛雪琴! 金庆生! 李小华! 陈蕾! 陆艳婷>利
用空间诱变技术进行早籼稻新品种的改良 V(>核农学报!
"#$)! "A"# $ &)& B&%)
% (!郑积荣!汪炳良!王世恒!赵航萍!王慧俐>飞船搭载番茄种子
IJ$ 的生物学效应V(>核农学报! "##)! $A")# $ ,$$ B,$,
(!刘录祥!韩微波!郭会君!赵林姝!赵世荣!李家才!王晶!郑企成>
高能混合粒子场诱变小麦的细胞学效应研究 V(>核农学报!
"##%! $&"%# $ ,"+ B,,$
+ (!任卫波!韩建国!张蕴薇!郭慧琴!王致平>航天育种研究进展及
其在草上的应用V(>中国草地学报! "##! "A"%# $ &$ B&+
A (!钱荷英!徐安英>航天育种研究进展及其在蚕业上的应用前景
V(>安徽农学通报! "##! $""%# $ %A B#
& (!高远洋!石巍!吕丽萍!丁桂玲!刘之光>蜜蜂航天育种研究进展
及展望V(>山东农业科学! "#$#!"$"# $ &% B&+
$#(!陈河龙!易克贤!马子龙!高建明!习金根!张世清!郑金龙!刘巧
莲>柱花草航天育种研究进展 V(>江西农业学报! "#$,! "%
"%# $ %) B%
$$(!郑伟!郭泰!王志新!吴秀红!刘忠堂!刘玉红!宋若鹤!陈永章>不
同熟期大豆对航天诱变的反应V(>中国种业! "##A!"+# $ )$ B
)"
$"(!刘鑫磊!马岩松!栾晓燕!满为群!许德春!孟丽芬!付立新!赵晓
南!刘琦>航天诱变对大豆品种光合性状的影响V(>大豆科学!
"#$$! ,#")# $ # B#A
$,(!吕爽!郑伟!郭泰!王志新!吴秀红!李灿东!张振宇!刘忠堂!张茂
东!刘玉红!韩世峰!徐明贵>大豆航天搭载与 #K7B!辐射复
合诱变效果分析V(>中国种业! "#$"! ""# $ ,) B,%
$)(!张勇!杨兴勇!董全中!薛红!张明明!李微微!宋继玲!许德春!孟
丽芬!付立新!赵晓楠!胡少新!刘录祥>利用空间诱变技术选育
大豆新品种克山 $ 号V(>核农学报!"#$,! "+"&# $ $")$ B$")
$%(!赵曦! 王广金! 李铁! 刘丽艳! 谭巍巍! 陆杰! 付亚书! 刘昭军>
大豆空间诱变突变体的 L.J/分析 V(>核农学报! "#$)! "A
"%# $ ++" B++
$(!于绍轩!韩粉霞!孙君明!韩广振!葛一楠!闫淑荣!杨华>空间环
境对大豆主要农艺性状及蛋白品质的诱变效应V(>核农学报!
"#$#! ")",# $ )%, B)%&
$+(!严威凯>双标图分析在农作物品种多点试验中的应用V(>作物
学报!"#$#! ,"$$# $ $ B$
$A(!张志芬!付晓峰!刘俊青!杨海顺>用 RR0双标图分析燕麦区域
试验品系产量稳定性及试点代表性 V(>作物学报! "#$#! ,
"A# $ $,++ B$,A%
$&(!R= LW! I6X8 YZ% 0[X:T@7[@S2:X[4396T78 T6X9?7\T6 28P @71X
: .:T2
J67T7S6<@374793:2I383:2! $&A&! $%")# $)#, B)#+
"#(!Y7?8X:N R>L2P37]374793:24X^SX?31X8T@38 IS2:X V(>M=:4X2?
U?2:N@28P L2P32T378 ZX2@=?X1X8T>$&&"! "#"4# $$A% B"#%
"$(!K62TX?5XX.! Y74X<_ L>-37:6X13:241X:6283@1@28P :4=@TX?@7[
P2129X[7?6396*`0U?2P32T378 V(>.Pa28:X@38 IS2:XLX@X2?:6!
$&&"!$""" H,# $,, B),
""(!K6X8 bc>/3::=824:6289X@28P X[X:T@[3^2T378 78 T6X@T?=:T=?X
:78TX8T7[38:4=@378 ]7P3X@38 :647?7S42@T@7[2.&%31.1#1+%*.&+1
"-?71X432:X2X# V(>Z3P\X@TZ3:?7@X!$&&"!""")# $& B$$
",(!赵琦! 刘敏! 蔡伟明>模拟微重力条件对植物幼苗生长的影响
V(>植物生理学报! "###! "",# $"#$ B"#%
")(!郑景生>微重力下的植物生物学效应与空间诱变育种研究V(>
江西农业大学学报! "##,! "%"%# $ +$ B+%
"%(!刘敏!王亚林!薛淮!张纯花!李社荣!蔡伟明>模拟微重力条件
下植物细胞亚显微结构的研究 V(>航天医学与医学工程!
$&&&! $""%# $ ,# B,,
"(!黄荣庆!蒋兴!李金国!刘宗贤!顾瑞琦!李群>在生物堆实验中
用塑料核径迹探测器做高游离宇宙线重核的辐射生物学研究
V(>核技术! $&&$! $)"+# $ )"A B)"&
"+(!刘录祥!王晶!赵林姝!郑企成!陈文华!赵世荣>零磁空间诱变
小麦的生物效应研究V(>核农学报!"##"! $"$# $" B+
"A(!韩微波!刘录祥!郭会君!赵林姝!李家才!张少平!王成社!赵世
荣>高能混合粒子场辐照小麦 Z$ 代变异的 IIL分析V(>核农
学报!"##! "#",# $ $% B$A
"&(!郭泰!刘忠堂!吕秀珍!王志新!吴秀红!郑伟>合丰号的辐射诱
变育种回顾V(>核农学报! "#$#! ")""# $ "&" B"&+
A"#$
!"#$%&"()#*+&$,-$.*#/#$&0*.+%*+1
"#$%!"&"# $$#"% ($#"&
@434,-+A49.-;6 B4CD-7)469E65*4.7 +F*97G69B-1==, )7
H:*90 D+6I4J5448*90
VF.Y789:6289!Y.M/Xd63!b.MY789?=3!eY.MR X`3! f`_X8:6X89! F`.MRV343!eYfY23[289
"4+.5+6$&%*5 "(4+."%-7.&%- ,*&3+89"(,-$.*#/#$&0*.+%*+1! 4+.5+! 4+."%-7.&%-!$),###
2):.56I.$F8 T63@S2SX?!28X\a2?3XT<+V38<=28 M7>%%, \3T6 6396 <3X4P 28P g=243T<\2@:?X2TXP T6?7=96 13^389@X4X:T378
1XT67P@[?71T6X@S2:X*38P=:XP D" S7S=42T378 PX?3aXP [?71 +YX35327A, BAA&, 28P +ZX3P389,>+V38<=28 M7>%%,!
X^63]3T@87T784<6396 <3X4P!]=T24@7977P @T2]343T<38 T6X?X937824TX@T@28P S?7P=:T378 TX@T@>+V38<=28 M7>%%, 62@
X^TX8@3aX2P2ST2]343T<[7?S428T38938 T6X87?T6X?8 7[YX3478953289J?7a38:X!T6XX2@TX?8 17=8T238 2?X2@7[V3438 J?7a38:X!
T6X87?T6X?8 7[c385328928P T6X:X8T?2428P @7=T6X?8 2?X2@7[F88X?Z7897432Y=4=8]X3X?G-?XXP3897[+V38<=28 M7>%%,
@67\XP T62TT6X1=T29X83:X[X:T7[@7<]X28 3@aX?<2SS2?X8TT6?7=96 @S2:X*[4396T28P :28 S?717TXT6X31S?7aX1X8T7[
29?78713:28P g=243T<:62?2:TX?>
K47C-58:$@S2:X]?XXP389! @7<]X28! V38<=28 M7>%%
&"#$