全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
文章编号 :100028551 (2003) 012073203
重离子对春小麦诱变育种及生物效应的研究
王浩翰
(张掖地区农业科学研究所 ,甘肃 张掖　734000)
摘　要 :采用不同离子种类及不同能量的重离子对 10 个春小麦品种 (系) 的 301 次诱
变处理 ,经过 4 年 6 代的选择。选育出较原亲本具有突出表现的稳定突变系 59 份和
3 个优突变系 ,获得了不同能量和不同离子种类的辐照适宜剂量范围及定点 (位) 诱
变处理的突变频率。
关键词 :重离子 ;春小麦 ;诱变 ;生物效应
收稿日期 :2000207211
基金项目 :甘肃省自然科学基金资助项目
作者简介 :王浩翰 (1962～) ,男 ,甘肃合水人 ,张掖地区农科所副研究员 ,1998 年享受国务院政府特殊津贴 ,1999 年入选
甘肃省“333”科技人才工程。从事春小麦诱变育种及作物高产栽培研究。
1997 年以来 ,我所与兰州近代物理研究所合作 ,开展了不同能量和不同剂量及不同离子
种类重离子对春小麦干种子诱变效应的探索研究。选育出几个较对照增产的突变系及一批可
利用的突变材料 ,而且在定点 (位)诱变育种上作了尝试。1999 年 10 月 16 日通过了甘肃省科
委的技术鉴定。采用中能重离子定点定位处理春小麦技术属国内首创 ,且达到了国内领先水
平。
1 　材料和方法
利用重离子对春小麦干种子进行诱变效应和诱变育种研究 ,同其它育种方法一样 ,程序是
连续的。特别是诱发突变体产生的数量和质量、突变类型的发现及选择强度 ,适宜剂量的确
定、生物效应的研究结果 ,决定着育种步伐和效果。
111 　材料
从 1996 年底起 ,4 年共提供诱变材料春小麦品种 (系) M1 = 1、M454 = 2 = 1、82166、8636 等
干种子 10 个。
112 　方法
每年春季将精选的种子用兰州近代物理研究所重离子加速器采用不同离子、不同能量、不
同位点注入方法进行诱变处理。4 年 10 个品种共诱变处理 301 次。4 年共种植重离子处理的
M0 代材料 301 份 ,M1 代 6165 份 ,M2 代 1971 份 ,高代 378 份 ,稳定突变株系 122 份 ,品系鉴定 9
份。采用北育南繁加快选育进程 ,1997、1998 两年冬季在云南元谋南繁加代。1997 年南繁突
变材料 60 份 ,加上 M1 代计 1044 个穗行 ,1998 年南繁稳定株系 9 份 ,1999 年参加品系鉴定试
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验。
室内进行发芽势、发芽率等生理指标测定 ,寻求适宜剂量预测指标 ,并进行苗期生理损伤
与成株率、成穗率相关性分析。研究不同能量、剂量离子处理及定点 (位)离子注入春小麦干种
子生物效应 ,观察幼苗、植株生长发育状况、M2 代产生的突变体及突变性状出现的频率、遗传
情况 ,确定适宜辐照剂量。
2 　研究结果
经过 4 年实施异地加代和系统选育和探索 ,初步取得如下结果。
211 　选育的突变系及材料
经过 4 年 6 代的系统选育 ,初步选育出较原亲秆矮、早熟或优于亲本性状的稳定突变系 59
份 ,突变体 85 份 ,供进一步试验和育种应用。其中 3 个优良突变系经 1999 年鉴定 :9785221521
株高 8212cm ,生育期 97d ,穗粒数 5114 粒 ,千粒重 4311g ,白粒半角质 ,较亲本 82166 早熟 3d ,株
高降低 2cm ,小区折合产量 7143kgΠhm2 ,较对照增产 3614 % ;95221 株高 8117cm ,生育期 98d ,穗
粒数 4819 粒 ,千粒重 5016g ,白粒角质 ,较原亲本株高降低 514cm ,小区折合产量 702415kgΠhm2 ,
较对照增产 3411 % ;96823421528 株高 7911cm ,生育期 100d。穗粒数 5319 粒 ,千粒重 4214g ,无
芒、籽粒白色粉质 ,小区折合产量 5952kgΠhm2 ,较对照增产 1316 % ;亲本 M4542221 长芒、籽粒红
色。3 个突变系均表现抗倒伏、耐干旱、抗干热风。
212 　超低能、低能、中能离子对春小麦干种子不同深度处理的苗期生理损伤、成株期性状影响
及 M2 代产生的突变范围和突变频率
结果表明 ,各种离子对春小麦干种子均有诱变效应。高剂量中能离子惯穿效应显著 ,超低
能离子浅层注入损伤效应较轻 ,低能深层注入不至于造成细胞严重损伤 ,M2 代同样能够产生
变异。1998 年对 M121、M4542221 两品种 M2 代突变频率调查 :采用超低能 110keV16 O1 + 处理 ,M2
代突变频率为 219 %～418 % ;低能 8125MeVΠU16 + O6 + 处理 ,突变频率为 116 %～313 % ;中能
75MeVΠU16 + O8 ,突变频率为 217 %～413 %。3 种能量处理产生的变异类型基本一致 ,包括秆的
变异 (高矮) 、熟性变异 (早晚) 、穗部性状 (棍棒、圆锥、椭圆) 和芒 (顶无) 等变异 ,且早突变多于
晚突变 ,矮秆突变多于高秆突变 ,穗部突变和芒的变异频率相近。
213 　M1 代的生物学效应
定点 (位)诱变春小麦干种子 ,M1 代生物效应表现胚芽 > 胚根 > 贯穿 > 胚乳。主要表现幼
苗发育畸形、迟缓、植株生长势弱、分蘖少、叶片小及穗部扭曲等。M2 代变异范围更广 ,突变频
率更高。1999 年对M2 代突变频率调查表明 ,60MeVΠU18O8 + (贯穿)突变频率为 716 %～2713 % ,
36MeVΠU18O8 + (注乳) 突变频率为 615 %～710 % ,1312MeVΠU18 O8 + (注芽) 突变频率为 419 %～
710 % ,1312MeVΠU18O8 + (注根)突变频率为 413 %～611 %。
214 　辐照敏感性
本研究选用不同大小的种子进行研究 ,结果表明 ,在相同剂量水平下 ,籽粒大小对重离子
辐照敏感性不同。籽粒小的辐照敏感性高 ,籽粒大的辐照敏感性差。幼苗萌发及植株生理损
伤效应与田间成株率有显著的相关关系。以皿培生理损伤指标预测适宜辐照剂量有一定可靠
性。
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适宜辐照剂量的选择是诱变成功的前提 ,通过研究确定重氧离子半致死剂量贯穿处理为 :
5 ×108 ionsΠcm2 ;胚芽处理为 :5 ×107 ionsΠcm2 ;致死剂量贯穿处理为 :1 ×109 ionsΠcm2 ,胚芽处理
为 :1 ×108 ionsΠcm2 。
3 　小 　结
经过 4 年探索研究 ,初步得出如下结论 :
311 　重离子辐照能引起细胞染色体结构变化 ,导致 DNA 片段丢失或染色体重组 ,进而产生广
泛的突变类型 :如穗型、芒、株高、抗性和熟性的变异 ,为育种提供可利用的基因资源 ,创造直接
或间接的材料。
312 　重离子辐照生理损伤轻 ,突变频率高 ,提高了选择的机率。
313 　重离子辐照其突变体稳定快 ,M3 代基本趋于稳定 ,加快了育种进程 ,缩短了育种周期。
314 　重离子对春小麦诱变育种具有独特优势 ,定点 (位) 诱变技术在小麦育种上的探索成功 ,
将为农作物育种和生产应用提供新途径 ,还需进一步完善与改进。
PRIMARY STUDY ON INDUCED MUTATION AND BREEDING OF
SPRING WHEAT WITH HEAVY IONS
WNAG Hao2han
( Agricultural Science Research Institute of Zhangye , Zhangye , Gansu prov. 　734000)
57Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2003 ,17 (1) :73～75