全 文 ：文章编号 :100028551 (2004) 042257204
春小麦航天育种效果的研究
王广金　闫文义　孙　岩　黄景华　刁艳玲　邓双丽　孙光祖
(黑龙江省农业科学院科院作物育种研究所 ,黑龙江 哈尔滨　150086)
摘 　要 :将小麦纯系种子用硼酸溶液和水浸泡后进行航天诱变处理。研究表明 ,航天处理对种
子发芽、出苗和生长有明显的促进作用 ,第 2 代农艺性状具有广泛变异 ,而且正向变异较多 ,为
后代选择提供了更多机遇。选出了 5 个高产、抗病、优质的小麦新品系 ,其中 97 - 5199 已进入
生产试验。
关键词 :空间诱变 ;春小麦 ;生物学效应 ;新品系
BREEDING EFFECT OF SPACE TREATMENT ON SPRING WHEAT
WANG Guang2jin 　YAN Wen2yi 　SUN Yan 　HUANGJing2hua 　DIAO Yan2ling 　DENG Shuang2li
( Institute of Crop Breeding , Helongjiang Academy of Agricultural Sciences , Haerbin , Heilongjiang , 150086)
Abstract :Wheat seeds were soaked in water and boric acid respectively before space treatment . The results showed
that the germination percentage , germination potential and rate of seed setting were increased after space treatment .
There were high positive mutation frequency of main agronomic characters in SP2 generation after space treatment . 5
new lines with high yield , good quality and disease resistance were selected.
Key words :space treatment ; spring wheat ; biological effect ; new lines
收稿日期 :2004205220
基金项目 :国家高技术研究计划 (863 计划)项目 (2002AA241011)
作者简介 :王广金 (1962～) ,男 ,黑龙江海伦县人 ,研究员 ,博士 ,从事小麦诱变与生物技术育种研究。
空间环境具有强辐射、微重力、弱磁场、超真空和超洁净等特点 ,是一种利用价值极高的新资源。20
世纪 60 年代起前苏联、美国和德国等已利用卫星和空间实验站研究了植物在空间条件下的生长发育和
遗传变化等。我国从 20 世纪 80 年代起利用返回式卫星和高空气球搭载种子进行了空间诱变育种的研
究 ,并取得重大进展[1～4 ] 。从 1992 年起我们利用返回式卫星搭载小麦种子 ,进行了空间诱变育种的研
究 ,并取得了阶段性成果。
1 　材料和方法
供试小麦种子为龙辐 83328 纯系种子。将种子分为两部分 ,分别用 1 %硼酸液和蒸馏水浸泡 4h 后 ,
取出风干 ,将经上述处理的一半种子进行卫星搭载 ,剩余的一半的种子作为航天处理的对照。既有 4 种
处理 :1 ,1 %硼酸液处理 (硼酸) ;2 ,蒸馏水处理 (水) ;3 ,1 %硼酸液处理后进行航天搭载 (硼酸 + 航天) ;4 ,
蒸馏水处理后进行航天搭载 (水 + 航天) 。供试种子于 1992 年 10 月搭载返回式卫星 ,卫星高度 200～
316km ,时间 7d。1992 年 12 月将搭载种子一部分做生物学效应的研究 ,另一部分翌年播在田间 ,并纳入
育种程序。第 1 代稀播 ,调查生育状况 ,不选择 ,按处理混收。第 2 代单粒点播 ,调查变异情况 ,按育种
目标选株 ,考种后单株脱粒 ,按综合农艺性状决选单株。第 3 代以株行单粒点播 ,每 9 行播 1 行对照 ,进
752　核 农 学 报　2004 ,18 (4) :257～260Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
行农艺性状调查并在田间接种秆锈和叶锈病原菌 ,按育种目标选单株 ,考种后单株脱粒 ,按综合农艺性
状决选单株。第 4 代按第 3 代的方法操作 ,直至稳定后决选株系。决选出的株系翌年进行产量鉴定试
验 ,小区面积 6m2 (112m ×5m) ,保苗 600 万Πhm2 ,常规施肥与管理 ,按育种目标进行综合考查 ,收获后考
种计产。经 3 年产量鉴定达到育种标准的品系申请进入省区域试验。
用 SDS —PAGE 法测定入选品系的麦谷蛋白亚基 ,并按 NYΠT3282、GBΠT14608293、AACC56261A 和
AACC54221 标准进行籽粒品质分析。
2 　结果与分析
211 　生物学效应
调查表明 : (1)与经 1 %硼酸液和蒸馏水处理而未进行航天搭载相比 ,航天处理种子平均发芽势与
发芽率分别提高 1711 %和 418 % ,表明航天处理能促进种子发芽 ; (2) 与其硼酸处理的对照种子相比 ,硼
酸 + 航天处理种子芽长与根长分别提高 4312 %和 3910 % ;水 + 航天处理种子芽长与根长分别降低
713 %和 115 % ;表明硼酸 + 航天处理能够促进芽和根的生长 ; (3) 航天处理种子的田间出苗率较对照提
高 1014 % ,说明航天处理可促进幼苗生长。综上可知 ,航天处理对小麦种子具有较明显的刺激效应。
212 　第 2 代变异情况
各处理第 2 代植株考种及方差分析表明 (表 1) ,航天处理的株高均显著高于硼酸和水处理的株高 ,
硼酸和水处理的株高差异不显著 ,但水 + 航天处理和硼酸 + 航天处理间株高有显著差异 ,说明航天处理
能引起第 2 代平均株高增加。穗长的差异显著性结果为 ,硼酸 + 航天与硼酸处理相比差异显著 ,但与水
和水 + 航天处理相比无显著差异。从有效小穗数的结果看出 ,航天处理能提高有效小穗数 ,与硼酸、水
处理相比都达到了显著水平。从第 2 代分蘖数的分析结果看出 ,航天处理能提高其分蘖力 ,水 + 航天与
水相比差异达到显著水平 ,硼酸与水相比差异显著 ,硼酸 + 航天的处理与水 + 航天的处理相比差异也达
到显著水平 ,说明航天处理能显著增加分蘖数。各处理主穗粒数的差异均不明显。株粒数的分析结果
为 ,水 + 航天处理与其它处理相比差异均达到显著水平 ,其它处理间差异不显著 ,航天处理的高于其相
应未航天处理。株粒重与株粒数分析结果相同。千粒重的分析结果为硼酸和硼酸 + 航天处理与水和水
+ 航天处理相比差异显著。
表 1 　SP2 代性状的考种及方差分析
Table 1 　Variance analysis of different treatment on agronomic traits in SP2 generation
处理
treatment
项目
item
株高
plant height
(cm)
穗长
spike length
(cm)
分蘖数
No. of fertile
tillers
有效小穗数
No. of fertile
spikelet
主穗粒数
grain No. of per
main spike
株粒数
grain No. of
per plant
株粒重
grain weight
per plant (g)
千粒重
10002grain
weight (g)
硼酸处理 X 8914c 1218b 615a 1714c 3813 20918b 6187b 32118a
Boric acid control CV 6182 8159 53185 10192 22145 46195 52123 11176
硼酸 + 航天处理 X 9019b 1312a 710ab 1719b 3719 21415b 7118b 32145a
Boric acid + space treatment CV 6182 8133 54182 10106 23122 49121 52164 18143
水处理 X 8812c 1312a 714b 1812ab 3814 21911b 7102b 30152b
water control CV 5110 7158 48192 10144 20158 49148 53156 14161
水 + 航天处理 X 9217a 1313a 816c 1815a 3912 27310a 8153a 30187a
water + space treatment CV 8152 9102 56139 10127 21194 47129 51158 16142
　　注 : a ,b ,c 表示差异显著性 ;X为平均数 ;CV 为变异系数。
Note : a , b , c mean different significance ; X is mean ; CV is variation coeffient .
　　各处理第 2 代产量性状的变异系数分析表明 ,水 + 航天处理在株高、穗长、有效分蘖数、有效小穗数
和千粒重等方面的变异系数高于水处理 ,硼酸 + 航天处理在有效分蘖数、主穗粒数、株粒数、株粒重和千
粒重等方面的变异系数均高于硼酸处理。产量性状具有较大的变异系数 ,说明植株在这些性状上有较
大分离 ,这就为高产性状的选择提供了更大机率。
852 核　农　学　报 18 卷
213 　育成的新品系
21311 　新品系的主要农艺性状 　将航天处理种子的后代按育种目标进行了逐代选择 ,最终获得一批具
有优良农艺性状的新品系 ,有的已进入省区域试验。从硼酸 + 航天处理的后代中决选出了 0220676、
0220667和 0220664 等 ;从水 + 航天处理后代中决选出了 0220659。这些品系都是无芒的晚熟品系 ,生育期
90～92d ,具有高产、抗病等特点。由表 2 看出 ,新品系的产量均高于亲本 ,且差异达到显著或极显著水
平 ;新品系产量虽均高于对照品种新克旱 9 ,但差异不显著。从主要产量性状看 ,新品系的穗长、小穗
数、千粒重等都较原亲本有不同程度的增加。其中 ,0220664 和 0220659 产量分别比亲本增产 1518 %和
1411 % ,在参试材料中排第 1 和第 2 位 ,主要产量性状也较亲本有明显改善。
表 2 　新品系的主要产量性状及产量
Table 2 　Main yield characters and yield of new wheat lines
材料
materials
株高
plant height
(cm)
穗长
spike length
(cm)
主穗小穗数
spikeletsper
main spike
主穗数
grain No.
of per
main spike
株粒重
grain
weight per
plant (g)
千粒重
10002grain
weight (g)
产量
yield
(kgΠhm2) 较对照增产increasecompare with
control ( %)
较亲本增产
increase compare
with parent
( %)
0220676 9717 714 1514 1919 017 3710 565218 710 1114 3
0220667 9211 710 1513 1919 017 3412 575710 910 131533
0220664 9717 819 1518 2410 019 3412 587418 1110 151833
0220659 9811 818 1518 2314 019 3410 578913 916 141133
83328
(亲本 parent) 8819 617 1510 2010 018 3312 507318 - 410 —
新克旱 9
Xinkehan9 8919 617 1610 1916 018 3714 528318 — 411
　　注 : 3 差异达 5 %水平 ,33差异达 1 %水平。
Note : 3 5 % significance level , 33 1 % significance level .
　　抗病测试表明 ,0220676 等 4 个新品系对秆锈病的 21C3CFH、21C3CTR、34MKG、34MKK四个致病类型
均表现免疫 ,对叶锈病高抗 ,中抗根腐病和赤霉病。亲本 83328 对秆锈病 21C3CFH、21C3CTR 两个致病
类型免疫 ,对 34MKG的抗性为 2 级 ,对 34C2MKK抗病性为 1 级 ,对叶锈病高抗 ,中抗根腐病、中感赤霉
病。同时 ,0220676 等 4 个新品系对秆锈病的抗性也好于对照品种新克旱 9。
从水 + 航天处理中选出的晚熟品系 9725199 株高 85～90cm ,苗期发育缓慢 ,呈匍匐状 ,分蘖力强 ;前
期抗旱 ,后期耐湿 ,落黄好 ;无芒 ,黄壳 ,红粒 ,千粒重 36～38g ,容重 790～820gΠL。对秆锈病的 4 个致病
类型免疫 ,高抗叶锈病 ,抗根腐病 ,赤霉病较轻。1998 —2001 年 4 年产量鉴定的平均产量为 577512
kgΠhm2 ,较对照品种新克旱 9 平均增产 1213 %。2002 —2003 年在省区域试验中平均产量 425119kgΠhm2 ,
较对照品种新克旱 9 增产 811 % ,2004 年已升入省生产试验。
21312 　新品系的品质和麦谷蛋白亚基 　由表 3 可见 ,从航天诱变选出的 0220676 等 5 个新品系 ,除沉降
值较亲本 83328 较低外 ,粗蛋白含量都较亲本高 110～211 个百分点 ,湿面筋含量较亲本高 417～613 个
百分点 ,稳定时间较亲本高 013～212min ,评桔值较亲本高 5～11 分。可见 ,新品系的综合品质指标好于
亲本 (见表 3) 。
表 3 　新品系的主要品质指标
Table 3 　The main quality characters of new wheat lines
材料
materials
粗蛋白含量
protein content ( %)
湿面筋含量
wet gluten content ( %)
沉降值
sedimentation (ml)
稳定时间
stabile time (min)
评价值
evaluation
9725199 14180 3511 4018 316 52
2220676 15178 3418 3519 210 46
2220667 15117 3314 3612 215 48
2220664 15141 3315 3413 117 46
2220659 15193 3510 3810 211 47
83328(亲本) (parent) 13180 2817 4110 114 41
952　4 期 春小麦航天育种效果的研究
图 1 　新品系的麦谷蛋白亚基图谱
Fig. 1 　The glutent chart of
new wheat lines
1 :222067 　2 :2220667 　3 :2220664
4 :2220659 　5 :83328 (亲本 parent)
标 1 :马奎斯 (Standard No. 1 : Marquis)
标 2 :格来尼 (Standard No. 2 : Glenlea)
　　由电泳图谱可看出 (图 1) ,0220676、0220667、0220664 和 0220659 4
个品系和亲本 83328 的高分子量麦谷蛋白亚基 ( HMW2GS) 组成相
同 :clu2Al 1、clu2Bl 7 + 9、clu2Dl 2 + 12。9725199 在 2002 年参加省区
试时测得的 HMW2GS 组成为 1、7 + 9、2 + 12。0220676 等 4 份材料及
其亲本的低分子量麦谷蛋白亚基 (LMW2GS) 的谱带数虽都具有 11
条谱带 ,但谱带的深浅有差异 ,如 ,亲本 83328 的 b 带颜色最深 ,而 4
个品系的 b 带颜色较浅 ;0220667 和 0220659 的 c 带颜色较深 ,而亲本
与其余 2 个品系的 c 带颜色则较浅 ,表明它们在低分子量麦谷蛋白
组分的表达上存在差异。
3 　讨论
311 　小麦种子经航天处理后其发芽势和发芽率分别比对照提高
1711 %和 418 % ,而且田间出苗率也较对照提高 1014 % ,这表明航天
处理对当代生长有明显的刺激效应。硼酸 + 航天处理与相应对照
相比芽长与根长分别提高了 4312 %和 3912 % ,说明种胚吸收的硼原
子加大了对空间高能粒子的吸收截面 ,增强了电离辐射的生物学效
应。由此 ,为了增强航天诱变的生物学效应 ,可对搭载的种子进行
类似硼酸浸种的预处理。
312 　从航天处理第 2 代主要农艺性状的变异情况来看 ,正向变异居
多 ,而且株高、穗长、有效分蘖、有效小穗数和千粒重等产量性状的
变异系数皆大于相应的对照 ,这就为按育种目标进行后代选择提供了丰富的变异来源和选择空间。有
益变异是育种的基础。本研究中选出了许多高产、抗病和优质的新品系和种质材料 ,都是建立在这种基
础之上的。
313 　航天诱变与电离辐射诱变相比有较大差异 ,主要表现在航天诱变具有明显的刺激效应 ,而且后代
正向变异较多 ,而电离辐射诱变具有较强的生物损伤效应 ,且后代中有益变异较少。从提高诱变育种的
效果来看 ,航天诱变较辐射诱变更为有利。
参考文献 :
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