全 文 ：文章编号 :100028551 (2007) 012034204
零磁空间处理选育紫花苜蓿品种农菁 1 号
张月学1 　唐凤兰1 　张弘强1 　韩微波1 　李道明1
刘杰淋1 　蒿若超1 　申忠宝1 　刘录祥2
(11 黑龙江省农业科学院草业研究所 ,黑龙江 哈尔滨　150086 ;
21 中国农业科学院作物科学研究所Π农业部农业核技术和航天育种重点开放实验室 ,北京　100081)
摘 　要 :紫花苜蓿品种龙牧 803 风干种子在室温下经零磁空间处理 6 个月 ,在田间通过系统选择 ,结合返
青期、返青率、株高、干草产量、粗蛋白质含量、抗病性等指标的检测 ,选育出紫花苜蓿新品系 LS0301。
进行了多点、多年田间比较试验表明 ,LS0301 比亲本返青早 1～3d ,返青率提高 1 %～2 % ,株高提高
4194 % ,干草产量提高 17194 % ,粗蛋白质含量提高 5101 % ,表现对苜蓿褐斑病、白粉病有一定的抗性。
2006 年LS0301 通过黑龙江省农作物品种审定委员会的认定推广 ,定名为农菁 1 号。RAPD 分析结果显
示 ,龙牧 803 与LS0301 在不同引物的扩增下显示出差异 ,表明零磁空间可以作为一种有效的育种手段。
关键词 :紫花苜蓿 ;零磁空间 ;诱变育种 ;RAPD
BREEDING OF NEW VARIETY NONGJING NO. 1 OF Medicago sativa L. BY MAGNETIC FIELD FREE SPACE
ZHANG Yue2xue1 　TANG Feng2lan1 　ZHANG Hong2qiang1 　HAN Wei2bo1 　LI Dao2ming1
LIU Jie2lin1 　HAO Ruo2chao1 　SHEN Zhong2bao1 　LIU Lu2xiang2
(11 Institute of Pratacultural Sciences , Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences , Harbin , HeiLongjiang 　150086 ;
21 Center of Aerospace Breeding , Institute of Crop Science , Chinese Academy of Agricultural Sciences ,
Key Lab of Agricultural Nuclear Technology &Aerospace Breeding , Ministry of Agriculture , Beijing 　100081)
Abstract :Dry seeds of alfalfa variety Longmu803 were treated in magnetic field free space , A new alfalfa line LS0301 was
selected among mutations evaluated by turn green date , turn green rate , dry grass yield , rude protein content index and
disease resistance. Through several years of comparative field tests compared with Longmu803 indicating that turn green day for
LS0301 is 1～3 days earlier ,turn green rate is 1～2 % higher ,dry grass yield is 17194 % higher ,rude protein content index is
5101 % higher ,and new alfalfa line LS0301 has some resistance to brown blot and powdery mildew. An analysis of RAPD
polymorphism showed that magnetic field free space have made alfalfa DNA sequence change , different places. Magnetic field
free space is a useful method for crop breeding.
Key words :alfalfa ( Medicago sativa L. ) ;magnetic field free space ;induction breeding ;RAPD
收稿日期 :2006204213
作者简介 :张月学 (19532) ,女 ,黑龙江巴彦人 ,研究员 ,主要从事牧草种质资源与生物技术育种。Tel :0451286695761 ,E2mail :zyxnky @1631com　　紫花苜蓿 ( Medicago sativa L. ) 是著名的多年生豆科牧草 ,因其营养丰富、适口性好、产量高 ,被称作牧草之王。黑龙江位于我国最东北 ,高寒高纬度的气候特点 ,生态环境独特 ,从国外或者国内引种植物很难适应当地条件 ,极需要培育出抗寒、产量高的牧草新品种 ,以满足作为国家商品粮基地及新兴的畜牧业大省的需求。诱变育种在创造新种质、培育新品种方面具有独 特的优势[1 ] 。太空环境中的微重力、弱地磁、高能粒子等多种因素的协同诱变具有显著效应 ,但需要巨额投资和多种高新技术支持 ,机会非常有限[2 ] 。因此 ,开展地面模拟太空环境因素对生物的诱变研究非常必要 ,并且也有了一定进展[3～6 ] 。本试验对利用零磁空间处理 ,系统选育出苜蓿新品系 LS0301 ,在哈尔滨、大庆、杜蒙、青冈、富裕进行了返青期、返青率、干草产量、粗
43　 核 农 学 报　2006 ,21 (1) :34～37Journal of Nuclear Agricultural Sciences
蛋白质含量和抗病性多年多点的比较试验。并用 35
对 RAPD 引物对亲本龙牧 803 和LS0301 进行了遗传分
析 ,为研究地面模拟太空环境因素的诱变机理和应用
于育种实践提供参考。
1 　材料与方法
111 　材料和零磁空间处理
试材为紫花苜蓿品种龙牧 803。零磁空间为采用
双层磁屏蔽结构和线圈补偿方式相结合的大型 26 面
体磁屏蔽装置 ,其直径为 213m ,磁强 ≤20nT ,为地球磁
强度的 4 ×10 - 4 。1998 年将龙牧 803 风干种子 600g ,在
室温下经零磁空间处理 180d。
112 　田间试验
1999 年春天将零磁处理后的 M0 种子 500g ,种植
在黑龙江省农业科学院面积为 2500m2 的试验田 ,行距
70cm ,精量机播 ,播后喷灌保持到出苗。苗期进行疏苗
管理 ,成株期去掉不良株 ,按 30cm 进行单株定植。
2000 年、2001 年连续两年结合返青期、产量、抗病性等
性状进行田间筛选 ,去掉不良株。2001 年获得新品系
LS0301 ,在秋季收获种子 4000g。
2002 年在黑龙江省农业科学院内及大庆、杜蒙、
青冈、富裕进行了多点、异地种植试验 (大庆、杜蒙、青
冈、富裕等地均属于黑龙江省中、西部干旱区 ,为雨养
农业。大庆、杜蒙偏盐碱土 ;富裕偏沙壤土) ,院内试验
地面积 3000m2 ,其余各地试验地面积均为 700m2 ;行距
70cm ,按 450gΠhm2 精量机播 ,喷灌保苗。当年在田间
通过形态特征重点观察群体整齐度、繁茂性和抗病性
等 ;2003 年调查返青期和返青株数 ;在现蕾至开花初
期取样 ,由农业部谷物分析检测中心检测粗蛋白、粗纤
维和水份等含量 ;在 6 月 10 日、7 月 30 日、9 月 20 日
(现蕾 —开花初期) 进行随机取样测产量 ,面积 30m2 ,
重复 3 次。委托黑龙江省农业科学院植物保护研究所
进行抗病性鉴定 ,随机抽样检测褐斑病、白粉病田间自
然发病 , 2004 年、2005 年的田间播种、管理和调查同
前。
113 　RAPD 方法
采用改进的 CTAB 法提取苜蓿的基因组 DNA。
RAPD 反应程序[7 ] : (1) 94 ℃预变性 3min ,1 个循环 ; (2)
94 ℃变性 15S ,36 ℃退火 30S ,72 ℃延伸 1min ,45 个循
环 ; (3) 72 ℃延伸 10min , 4 ℃保存。RAPD 反应体系
25μl : 1911μl ddH2O , 215μl 10 ×Buffer , 200nmolΠL 2μl
Primer , 200μmolΠL 012μl dNTP , 1U Taq E , 1ngΠμl 1μl
DNA ,共计 35 条 RAPD 引物 (上海申能博彩生物科技
有限公司合成) 。PCR 扩增产物采用 018 %琼脂糖凝
胶电泳 ,用凝胶成像系统拍照并记录电泳结果。
2 　结果与分析
211 　耐寒性比较
表 1 是 LS0301 和亲本龙牧 803 在各地试验田的
性状比较 ,从表中可以看出 ,LS0301 比龙牧 803 返青早
1～3d ,返青率提高 1 %～2 %。田间观测该品系在田
间长势良好 ,长相整齐一致。
表 1 　LS0301 和龙牧 803 的部分农艺性状比较
Table 1 　The comparation of plant height , dry grass yield ,
turn green data and turn green rate between LS0301
and Longmu 803
试验点
experimental
field
品种Π品系
varietyΠline 株高plant height(cm) 干草产量dry grassyield(kgΠhm2) 返青期turn greendate (月Π日 ,mΠd) 返青率turn greenrate ( %)
哈尔滨 LS0301 7718 15000 4Π7 9918
Harbin 龙牧 803 7612 12300 4Π7 9915
大庆 LS0301 7918 13950 4Π12 9815
Daqin 龙牧 803 7013 11400 4Π11 9810
杜蒙 LS0301 7613 12750 4Π11 9910
Dumeng 龙牧 803 7411 10650 4Π11 9715
青冈 LS0301 7810 12750 4Π22 9810
Qinggang 龙牧 803 7410 11100 4Π25 9710
富裕 LS0301 7310 12300 4Π12 9810
Fuyu 龙牧 803 7215 11100 4Π14 9810
212 　产量比较
从图 1 可以看出 ,在哈尔滨、大庆、杜蒙、青冈、富
裕 5 点的试验中 ,LS0301 的株高均明显高于亲本龙牧
803 ,平均高出 4194 %。在富裕的试验中 LS0301 株高
最低值比龙牧 803 高 0169 % ;在大庆的试验中最高值
高 13151 %。
图 2 表明 ,在哈尔滨、大庆、杜蒙、青冈、富裕 5 地
的试验中 , LS0301 的干草产量高出亲本龙牧 803
10181 %～22137 % ,平均为 17194 %。5 地的试验中 ,富
裕的增产最低 , LS0301 干草产量比龙牧 803 高
10181 % ;在大庆的试验增产最大 ,高 22137 %。
213 　品质比较
亲本龙牧 803 粗蛋白含量为 19156 % ,黑龙江省牧
草审定标准为不低于 18100 %。LS0301 在现蕾期检测
粗蛋白含量为 20154 % ,比龙牧 803 高 5101 % ,比黑龙
江省标准高 14111 %。说明LS0301 是一个高产优质的
品系。
214 　抗病性鉴定
53　1 期 零磁空间处理选育紫花苜蓿品种农菁 1 号
图 1 　LS0301 和龙牧 803 在各试验地的株高比较
Fig. 1 　The comparation of plant height between LS0301
and Longmu803 in different place
图 2 　LS0301 和龙牧 803 在各试验地的产量比较
Fig. 2 　The comparation of dry grass yield between
LS0301 and Longmu 803
在哈尔滨、大庆、杜蒙、青冈、富裕 5 地的试验中 ,
LS0301 田间没有发现褐斑病、白粉病发病。说明
LS0301 对褐斑病、白粉病有一定的抗性。
215 　RAPD 遗传分析
试验共选用了 35 对 RAPD 引物 ,其中 5 对引物
(见表 2) 在龙牧 803 与 LS0301 中表现出良好的多态
性。引物 OPF203 的扩增结果二者相同 ,都具有 2000～
750bp 的 4 条带。引物 OPB207 的扩增结果 ,LS0301 扩
增出 5 条带 ,比龙牧 803 在 1500～1000bp 处多 1 条带 ,
其余 4 条带二者相同。引物 OPG213 的扩增结果 ,龙牧
803 在约 2000bp 处 ,比 LS0301 多 1 条带 ,而 LS0301 在
500bp 左右处有 1 条特异带。引物 OPC214 的扩增结
　　　 表 2 　RAPD 引物的寡核苷酸序列
Table 2 　Sequences of oligonucleotide
primers used for RAPD
序号 No. 序列 sequence
OPF03 CCT GAT CAC C
OPF07 CCG ATA TCC C
OPG13 CTC TCC GCC A
OPG14 GGA TGA GAC C
OPB08 GTC CAC ACG G
果 ,LS0301 在大约 2000bp 处有 1 条特异带 ,其余带型
一致。引物 OPA208 的扩增结果 ,二者在 4000～1500bp
间具有形同的带型 ,而在 1000～750bp 左右龙牧 803 有
特异的两条带 ,LS0301 也有与之不同的 1 条带 (见图
3) 。通过 RAPD 分子标记分析表明 , 龙牧 803 与
LS0301 在不同引物的扩增下显示出一定差异 ,特征带
表明确实发生了变异。
图 3 　LS0301 与龙牧 803 5 种引物的 RAPD 结果
Fig. 3 　The RAPD result five primers on LS0301 and Longmu 803
C:对照 ;M:marker ;1 :LS0301 ;2 :为龙牧 803
C: control ;M:marker ;1 :Longsi0301 ;2 :Longmu 803
3 　讨论
目前国内外还不能对航天环境中的宇宙线粒子、
微重力、弱地磁、高真空和超低温等协同因素做出综合
模拟 ,但在单因素地面模拟方面已取得进展。1998 年
中国农业科学院空间技术育种中心与中国地震局地球
物理研究所合作 ,利用双层磁屏蔽结构和线圈补偿方
式相结合建造了大型 26 面体磁屏蔽装置模拟空间弱
地磁效应[1 ] 。刘录祥曾指出[5 ] ,在小麦花药愈伤组织
诱导过程中附加一定周期的零磁空间处理 ,有助于促
进高质量愈伤组织及其绿苗的获得率 ,丰富小麦花培
后代的变异类型 ,提高小麦花培育种选择的效率。本
研究利用零磁空间处理紫花苜蓿 ,在其后代中选出一
个优良品系LS0301 ,RAPD 分析表明 ,零磁空间处理有
刺激营养体生长的作用 ,使植株高大繁茂 ,从而提高生
物产量 ,同时还诱发了 DNA 序列变化。
紫花苜蓿是异花授粉植物 ,其育种多采用群体混
交和系统选育等手段 ,育成一个品种需要 8 至 10 年甚
至更长时间 ,且效率不高[9 ,10 ] 。较高剂量的辐射诱变
育种可以诱发新的优良性状和基因变异 ,打破基因连
锁。零磁空间处理表明 ,适当低剂量处理 ,虽然对苜蓿
63 核　农　学　报 21 卷
的细胞学和表型性状变化不明显 ,但是在分子标记上
有变化 ,同时可刺激植物生长、提高生物产量。这说明
零磁空间处理在苜蓿育种上的应用是有效的。
参考文献 :
[ 1 ] 　L Liu , L Van Zanten , et al . Officially Realeased Mutant Varieties in
China. Mutation Breeding Review , 2004 ,14 :1～62
[ 2 ] 　刘录祥 ,王　晶 ,等. 作物空间诱变效应及其地面模拟研究进展.
核农学报 ,2004 ,18 (4) :247～251
[ 3 ] 　江丕栋 ,郑　克 ,等. 在地面进行微重力生物学实验模拟用的回
转器. 生物化学与生物物理进展 ,1990 ,17 (2) :141
[ 4 ] 　王欣敏 ,任清荣 ,等. 模拟微重力生物效应回转器的研制与应用.
生物物理学报 ,1997 ,13 (4) :691～694
[ 5 ] 　刘录祥 ,王　晶 ,等. 零磁空间诱变小麦的生物效应研究. 核农学
报 ,2002 ,16 (1) :2～7
[ 6 ] 　韩微波. 混合粒子场诱变小麦的生物效应与机理研究. 西北农林
科技大学 ,硕士论文 ,2005
[ 7 ] 　LI Dao2ming , ZHANG Yue2xue ,et al . Study on the Genetic Diversity of
Lfalfa Using RAPD. The Genetics Study of Alfalfa Irradiated in Magnetic
Field Free Space. china biotechnology ,2005 , (25 增刊) :100～105
[ 8 ] 　桂 枝 ,袁庆华 ,等. RAPD 标记及其在牧草研究中的应用. 草业科
学 ,2001 ,18 (2) :6～9
[ 9 ] 　李　红 , 罗新义 ,等. 高产高蛋白质高抗性苜蓿品种选育. 草地学
报 ,2002 ,10 (1) :28～32
[10 ] 　于林清 ,云锦凤. 中国牧草育种研究进展. 中国草地 ,2005 ,27 (3) :
61～64
中国原子能农学会召开七届三次常务理事会
2007 年 1 月 11 日至 12 日 ,中国原子能农学会在黑龙江省哈尔滨市龙门大厦召开了七届三次常务理事会。
黑龙江省农业科学院苏俊副院长、东北农业大学科技处刘辉副处长和黑龙江省农业科学院原子能所曹靖化所长
到会祝贺。开幕式上 ,苏俊副院长代表黑龙江省农业科学院致欢迎词 ,原子能农学会徐步进理事长致开幕词。
徐步进理事长在开幕词中强调 :学会的工作要贯彻落实科学发展观、建设创新型国家、构建和谐社会的指导
思想 ,要坚持陈子元院士提出的“以核为本、多科结合、为农服务、有所作为”发展方向 ;要继承和发扬优良传统 ,珍
惜和保护好这个阵地 ,加强创新能力的建设 ,为我国经济和社会的可持续发展作贡献。
会议的主要内容有 :
1. 会议听取了常务副理事长王志东所做的关于 2005 - 2006 年学会工作的情况汇报和 2007 年的工作计划 ;与
会代表对学会近两年的工作成绩给予了充分的肯定 ,并对 2007 年工作计划的细节进行了讨论和完善。
2. 对会前酝酿的选举学会法人候选人一事进行投票选举。本着有利于学会的建设和发展、方便开展工作的
原则 ,经学会理事长徐步进教授推荐和会前的酝酿 ,学会推荐王志东同志担任学会法人候选人 ;与会的常务理事
或常务理事的委派代表共 40 人参加了投票 ,收回有效票 40 张 ,同意王志东同志担任学会法人代表的 40 票 ;此次
选举结果还需上报农业部人事司批准。
3. 会议传达了中国科学技术协会第七次全国代表大会的主要会议精神 ,重点传达了周光召主席在大会上的
讲话 ;中国科协关于在科协系统设立学术活动项目资助制度以及项目管理办法的有关文件精神。
4. 会议结合国家“十一五”科技支撑计划的项目申报和国家原子能机构Π国防科工委关于在“十一五”期间开
展核技术应用与开发研究的工作设想 ,安排与会代表讨论了核农学的发展思路和研究工作的重点 ;来自山东、河
南、江苏、湖南、上海、福建等省的代表分别介绍了近年来本单位工作的主要进展。
73Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2006 ,21 (1) :34～37