全 文 ：核 农 学 报 2011，25(2):0266 ～ 0269
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-03-21 接受日期:2010-07-23
基金项目:“十一五”国家支撑计划课题(2009BAA24B05)，江苏省自然科学基金(BK2009176)，农业部行业专项(200803034)，农业部、国防科工
委项目(2006HT10015)
作者简介:王建华(1980-)，男，安徽淮北人，助理研究员，研究方向为稻麦育种。Tel:0514-87302156;E-mail:yzwjh1316@ 163. com
通讯作者:何震天(1964-)，男，江苏泰州人，研究员，研究方向为稻麦育种。Tel:0514-87302156;E-mail:yzhzt@ 126. com
文章编号:1000-8551(2011)02-0266-04
空间搭载诱发粳稻盐粳 10 号变异株的选育
王建华1 陈秀兰1 王 琳2 张 容1 王锦荣1 刘 健1 焦 隽1 何震天1
(1. 江苏里下河地区农业科学研究所 /扬州市农科院，江苏 扬州 225007;
2. 扬州大学生物科学与技术学院，江苏 扬州 225009)
摘 要:以中粳稻品种盐粳 10 号干种子为材料，于 2006 年经育种专用卫星搭载 15d 后返地种植。通过
连续 3 代选育，从其后代群体中获得一批突变体。本文详细报道了选育过程，并提出了 SP1 代多本栽
插、控制分蘖，SP2 ～ SP3 代混合选择和定向筛选相结合的水稻选育方法。
关键词:空间搭载;突变体;筛选
THE BREEDING OF Japonica YANJING 10 RICE MUTANT INDUCED BY SPACE MUTATION
WANG Jian-hua1 CHEN Xiu-lan1 WANG Lin2 ZHANG Rong1
WANG Jin-rong1 LIU Jian1 JIAO Juan1 HE Zhen-tian1
(1. Lixiahe Agricultural Research Institute of Jiangsu Province / Yangzhou Agricultural Sciences Institute，Yangzhou，Jiangsu 225007;
2. College of Biological Science and Technology of Yangzhou University，Yangzhou，Jiangsu 225009)
Abstract:The dry seed of mid-maturing Japonica rice Yanjing 10 was used for space mutation breeding which was
carried by a satellite for 15days in 2006. Through three generations of breeding，a group of mutants were obtained. In
the article，we reported in detail the breeding procedures，proposed the breeding technical method for space mutation for
rice improvement. Planting multiple seedlings per hill to prohibit tillering at SP1 generation，and bulked selection in
combination with directional selection at the sp2 ～ sp3 generation were the two keypoints of the breeding methods.
Key words:space carrying;mutation;screening
“实践 8 号”卫星是我国发射的第一颗专用育种
卫星，于 2006 年 9 月 9 日升空，在轨运行 15d，9 月 24
日回收。卫星运行的近地点高度为 180km，远地点高
度为 469km，轨道倾角为 63°［1］。该卫星上装载了 152
种植物、微生物和动物等生物材料，并载有空间环境探
测与机理研究装置［2］。目前，实践 8 号卫星搭载的各
种材料正处于地面研究阶段，并已取得阶段性成
果［3 ～ 9］。
江苏省常年水稻种植面积稳定在 200 万 hm2 以
上，粳稻约占 85%，并呈逐年扩大趋势。盐粳 10 号是
近年江苏省审定的高产优质迟熟中粳稻新品种，目前
正在大面积生产上应用。本单位从搭载的中粳稻品种
盐粳 10 号(盐粳 30237)后代中获得一批突变体材料。
现将选育过程及方法报道如下，以期丰富常规水稻的
航天育种技术，为其他作物的航天诱变选育提供借鉴
与参考。
1 材料与方法
1. 1 搭载材料及处理
搭载材料为中粳稻新品种盐粳 10 号 (盐粳
30237)。精选经套袋自交的盐粳 10 号干种子(含水
662
2 期 空间搭载诱发粳稻盐粳 10 号变异株的选育
量控制在 13%左右)80g，均分为 2 份:1 份进行实践 8
号返回式卫星搭载，另 1 份留地作对照。
1. 2 突变体筛选
经搭载的盐粳 10 号 SP1 代种子返回地面后和对
照种子一起于 2006 年冬季在海南播种，成活秧苗全部
移栽大田，多本栽插(30 株 /穴左右)，控制分蘖;成熟
后种子全部混合收获。混收种子于 2007 年秋季在扬
州全部单本种植成 SP2 代群体(40850 株)，对照种植
1000 株。按照 IRRI 制定的性状调查方法［10］，观察性
状分离情况并筛选突变体。成熟时，对 SP2 代出现农
艺性状明显不同于对照的突变体，单株收获自交种子;
余下的每株收获 1 ～ 2 粒种子，混合收获。
2007 年收获的突变体单株，于 2008 年秋季在扬
州全部种植成株系，每 20 个设 1 对照;混收的种子全
部单本种植成 SP3 代群体(50950 株);对照种植 1000
株。成熟时，SP3 代株系及群体中的显著变异株单株
收获;余下种子不再混收。
1. 3 考种分析
对 SP2 ～ SP3 代收获的突变单株进行主要农艺性
状的考种分析，对照随机取样，考查 10 株。考查内容
包括单株株高、剑叶长、穗长、穗下节间长、每穗粒数、
结实率、千粒重等，并对突变株的突变性状与原种各性
状进行对比分析。
2 结果与分析
2. 1 搭载材料各世代的性状表现
2. 1. 1 SP1 代 经卫星搭载的盐粳 10 号 SP1 植株生
理损伤较轻，与对照相比，发芽率、成苗率及当代育性
均无明显变化，仅在幼苗整齐度和株高性状上稍有不
整齐，但无明显的分离现象，未出现不育株。
2. 1. 2 SP2 代 田间观察和室内考种结果表明，对照
种单株间生长整齐一致，各种性状均未出现分离现象，
仍保持原有的遗传特性;而经卫星搭载处理的 SP2 代
群体，单株间多数性状出现正、反两方向的强烈分离
(表 1)，从盐粳 10 号 SP2 代群体中共选得各类突变单
株 192 株，突变率达 0. 47%。
表 1 盐粳 10 号 SP2 代突变株主要性状变化
Table 1 Variation of major characters in SP2 generation of Yanjing10
性状
character
材料
material
变幅
range
极差
extremes value
平均值 ±标准差
珋x ± s
变异系数
C. V%
生育期 growth duration(d)
变异株 mutant 141 ～ 160 19 153. 7 ± 6. 5 4. 25
CK 154 ～ 157 3 155. 2 ± 1. 3 0. 84
株高 plant height(cm)
变异株 mutant 97. 7 ～ 112. 1 13. 6 105. 6 ± 4. 8 4. 51
CK 102. 6 ～ 107 5. 4 106. 3 ± 3. 4 3. 18
剑叶长 flag leaf length(cm)
变异株 mutant 23. 2 ～ 31. 3 8. 1 27. 4 ± 2. 9 10. 81
CK 26. 4 ～ 30. 5 4. 1 28. 3 ± 1. 9 6. 54
穗下节间长 rachis internode’s length(cm)
变异株 mutant 25. 9 ～ 33. 2 7. 3 30. 3 ± 2. 6 8. 71
CK 26. 2 ～ 29. 1 2. 9 27. 6 ± 1. 3 4. 64
穗长 panicle length(cm)
变异株 mutant 17. 3 ～ 21. 6 4. 3 18. 7 ± 1. 8 9. 47
CK 16. 8 ～ 18. 7 1. 9 17. 6 ± 0. 8 4. 38
穗粒数 No. of grains per spike
变异株 mutant 89. 4 ～ 208. 1 118. 7 143. 1 ± 39. 9 27. 9
CK 118. 7 ～ 150. 5 31. 8 139. 6 ± 12. 3 8. 82
结实率 seed-setting rate(%)
变异株 mutant 65. 3 ～ 91. 5 36. 2 83. 9 ± 9. 7 11. 5
CK 81. 8 ～ 89. 1 7. 3 85. 6 ± 2. 9 3. 47
千粒重 1000-seed weight(g)
变异株 mutant 23. 1 ～ 27. 9 4. 8 24. 9 ± 2. 3 9. 20
CK 25. 3 ～ 26. 1 0. 8 25. 7 ± 0. 3 1. 18
2. 1. 3 SP3 代 同 SP2 代相似，经实践 8 号卫星搭载
处理的盐粳 10 号 SP3 代群体，单株间多数性状仍出现
正、反两方向的强烈分离。从其 SP3 代群体中共选得
各类突变单株 107 株，突变率达 0. 21%。从表 2 中可
以看出，SP3 代部分性状的变异幅度甚至超过了 SP2
世代。
3 讨论与结论
3. 1 经实践八号卫星搭载的盐粳 10 号 SP1 代无明显
的分离现象，未出现不育株，这与严文潮等［11，12］的研
究结果相一致，与陈芳远等［13 ～ 15］的结果不尽相同。
3. 2 从本试验结果看，卫星搭载把水稻干种子送到外
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核 农 学 报 25 卷
太空后，由于受到高空环境条件强烈的影响，其 SP2 ～
SP3 代的株高、生育期、穗长等多个性状均出现广幅的
分离变异，诱变效应十分显著。
表 2 盐粳 10 号 SP3 代突变株主要性状变化
Table 2 Variation of major characters in SP3 generation of Yanjing10
性状
character
材料
material
变幅
range
极差
extremes value
平均值 ±标准差
珋x ± s
变异系数
C. V%
生育期 growth duration(d)
变异株 mutant 136. 0 ～ 164 28. 0 152. 1 ± 6. 1 4. 01
CK 153. 0 ～ 155 2. 0 153. 6 ± 0. 6 0. 39
株高 plant height (cm)
变异株 mutant 105. 2 ～ 122. 1 16. 9 111. 1 ± 4. 5 4. 05
CK 102. 6 ～ 107 5. 4 105. 4 ± 1. 2 1. 11
剑叶长 flag leaf length (cm)
变异株 mutant 22. 7 ～ 35. 6 12. 9 27. 9 ± 3. 7 13. 26
CK 28. 4 ～ 33. 7 5. 3 30. 6 ± 1. 4 4. 47
穗下节间长 rachis internode’s length(cm)
变异株 mutant 26. 0 ～ 32. 7 6. 7 29. 8 ± 2. 4 8. 05
CK 29. 6 ～ 31. 6 2. 0 30. 8 ± 0. 5 1. 59
穗长 panicle length (cm)
变异株 mutant 15. 9 ～ 22 6. 1 17. 6 ± 0. 9 5. 11
CK 17. 4 ～ 18. 5 1. 1 18. 0 ± 0. 4 2. 08
穗粒数 No. of grains per spike
变异株 mutant 96. 2 ～ 227. 4 131. 2 145. 9 ± 23. 7 16. 24
CK 147. 7 ～ 153. 5 5. 8 149. 2 ± 4. 1 2. 77
结实率 seed-setting rate (%)
变异株 mutant 51. 3 ～ 94. 5 43. 2 80. 1 ± 8. 1 10. 11
CK 84. 8 ～ 89. 5 4. 7 85. 2 ± 1. 1 1. 29
千粒重 1000-seed weight(g)
变异株 mutant 22. 3 ～ 28. 7 6. 4 25. 7 ± 1. 4 5. 45
CK 26. 3 ～ 27 0. 7 26. 6 ± 0. 4 1. 36
图 1 航天水稻选育示意图
Fig. 1 Schematic diagram of rice breeding by space carrying
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2010，25(2):0266 ～ 0269
3. 3 航天诱变育种与辐照诱变育种均属于物理诱变
育种，都是利用物理因素对植物进行诱发产生变
异［16］，因此，航天搭载材料的返地选育可借鉴辐照诱
变育种的处理方法进行。
已有的经验表明，辐射育种水稻主茎穗突变频率
较高［17］，而目前对航天水稻 SP1 代的种植，多采用单
本栽插的方式［9，11 ～ 15，18］，对分蘖穗的发生不加控制。
本研究对盐粳 10 号搭载材料 SP1 代的处理，采用了多
本栽插、加大密度;减少氮肥、控制分蘖的方法，结果表
明，从其 SP2、SP3 代均选出了大量的突变体单株。这
样，在提高变异株选择效率的同时，压缩了搭载材料
SP2 代群体的种植规模，减少了工作量。
现有的研究多把水稻航天搭载材料的 SP2 代作为
主要分离世代加以选择［11 ～ 13，18］，亦有少量研究把 SP2
～ SP3 代作为主要分离世代进行选择，并在 2 个世代
均获得突变体单株［9，14，23］，这与本研究的结果相一致。
根据本研究结果，结合已有的研究报道，我们提出
SP1 代多本栽插，SP2 ～ SP3 代混合选择和定向筛选相
结合的常规水稻航天诱变选育方法(见图 1)。
3. 4 鉴于航天育种的诱变机理及其后代分离规律尚
未探明，加之搭载条件对种子的影响难以完全重现，为
使有益变异材料不致漏失，扩大选择突变株的分离世
代范围，不失为一种较妥当的处理方式。
由于不同品种材料的航天搭载变异效果存在差
异［4，24 ～ 26］，本研究仅采用 1 种试验材料，结果是否具有
普适性，尚需进一步验证。
参考文献:
［1 ］ 吕兑财，黄增信，赵亚丽，郭会君，王根良，贾向红，张春华，张
龙，刘录祥 . 实践八号育种卫星搭载植物种子的空间辐射剂量
分析［J］.核农学报，2008，22(1):5 － 8
［2 ］ 刘录祥，郭会君，赵林姝，古佳玉，赵世荣 . 我国作物航天育种 20
年的基本成就与展望［J］. 核农学报 2007，21(6):589 － 592
［3 ］ 刘红芝，王 强，刘晓永，周素梅 .空间诱变高细胞壁多糖酿酒酵
母突变体［J］. 核农学报 2008，22(4):415 － 419
［4 ］ 郑 伟，郭 泰，王志新 . 航天搭载大豆 SP2 农艺性状诱变效应初
报［J］.核农学报，2008，22(5):563 － 565
［5 ］ 任卫波，徐 柱，陈立波，郭慧琴，王 蜜，赵 亮 . 紫花苜蓿种子卫
星搭载后其根尖细胞的生物学效应［J］. 核农学报，2008，22
(5):566 － 568
［6 ］ 徐 荣，刘友刚，孙素琴，于 晶，徐 江，周 峰，陈 君 . 太空搭载胡
芦巴 SP1 代生物效应研究［J］.核农学报，2009，23(2):262 － 265
［7 ］ 王维婷，单成刚，倪大鹏，等 . 卫星搭载处理丹参种子 SP2 代的
SRAP 分析［J］.核农学报，2009，23(5):758 － 761
［8 ］ 单成刚，倪大鹏，王维婷，等 . 丹参种子航天搭载的生物学效应
［J］.核农学报，2009，23(6):947 － 950
［9 ］ 沈卫平，周锋利，诸光明，等 .空间条件对不同水稻品种的诱变效
应［J］.江苏农业学报，2009，25(1):210 － 211
［10］ IRRI. Standard evaluation system for rice［R］. IRRI，Manila，
Philippines，1996
［11］ 严文潮，孙国昌，徐建龙，俞法明，毛雪琴，金庆生 .空间诱变育成
抗稻瘟病和白叶枯病水稻突变体浙 101［J］. 中国水稻科学，
2004，18(5):415 － 419
［12］ 王俊敏，骆荣挺，鲍根良，张铭铣，徐建龙，吴 伟 . 采用空间诱变
技术选育特早熟晚粳新品种航天 36［J］. 核农学报，2007，21
(4):323 － 327
［13］ 陈芳远，蒋兴邨，卢升安，易小平，杨存义，李金国等 . 高空环境
对水稻遗传性的影响［J］.中国水稻科学，1994，8(1):1 － 8
［14］ 李源祥，蒋兴邨，李金国，等 . 水稻空间诱变育种的研究［J］. 航
天医学与医学工程，1998，11(1):21 － 24
［15］ 魏力军，辛 平，罗成飞，袁杨成，赫杰，孙野青 . 神舟三号飞船搭
载水稻种子 M1 代变化的分析［J］. 哈尔滨工业大学学报，2003，
35(6):641 － 643
［16］ 陈子元 . 从辐射育种的发展来展望航天育种的前景［J］. 核农学
报，2002，16 (5):261 － 263
［17］ 闵绍楷，申宗坦，熊振民，等 .水稻育种学［M］.北京:中国农业出
版社，1996:200
［18］ 吴殿星，舒庆尧，夏英武，景晓明 .空间技术诱发的水稻变异及育
种价值［J］. 核农学报，1999，13 (3):175 － 178
［19］ 徐建龙，林贻滋，奚永安 .空间条件诱发水稻突变体［J］. 浙江农
业学报，1999，11 (2):63 － 66
［20］ 余红兵，周 峰，姚 涓，易继财，庄楚雄，骆 艺，梅曼彤 .高空气球
搭载水稻种子后代变异的研究［J］. 核农学报，2004，18(4):276
－ 279
［21］ 郭光荣，程乐根，郭 峰，郑 森 . 太空诱变选育水稻核不育系的研
究［J］. 核农学报，2004，18(4):269 － 271
［22］ 周汉钦，何昆明，潘大建，范芝兰，吴惟瑞，陈顺佳，黄秋妹 . 应用
空间诱变育种技术选育香稻新品种粤航 1 号［J］. 广东农业科
学，2003，(5):2 － 4
［23］ 刘纪原 .中国航天诱变育种［M］. 北京:中国宇航出版社，2007:
194 － 198
［24］ 张广斌，于良斌，宋福金，等 .水稻空间诱变育种研究［J］.黑龙江
农业科学，1997，(4):1 － 4
［25］ 徐建龙 . 空间诱变因素对不同粳稻基因型的生物学效应研究
［J］. 核农学报，2000，14(1):56 － 60
［26］ 虞秋成，黄宝才，郑浩先，张之明 .太空条件处理不同水稻亲本材
料诱变效果研究［J］. 江苏农业科学，2006，(4):15 － 17
(责任编辑 王媛媛)
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