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空间技术诱发的水稻变异及育种价值
吴殿星　舒庆尧　夏英武　景晓阳 3
(浙江大学核农所作物诱变改良中心　杭州　310029)
空间技术诱变 3 个水稻中籼品种 (系) 表明 ,诱变当代 SP1 生理损伤轻 ,对发芽
率、成苗率和育性基本无影响 ,但对苗高和株高影响较大 ,整个 SP1 群体表现抽穗不
整齐。SP2 叶色突变频率低 ,突变谱窄 ,其中遗传工程稻 ( ER1) 未发现有叶色变异 ;
早熟突变频率高而效应明显 ,同时因选用基因型的不同 ,SP2 早熟突变的差异明显 ;
伴随着早熟突变出现了诸如半矮秆、多蘖、粒重、粒色、叶色、叶形等其它农艺性状突
变。除早熟性状外 ,突变性状稳定快且能真实遗传。突变体 SP2GX23 表现早熟、优
质、大穗、大粒且半矮秆 ,已直接和间接应用于早籼优质米育种。
关键词 :空间技术 　水稻 　早熟突变
此文于 1998 年 1 月 5 日收到。3 现在浙江杭州市农业科学研究所 ,杭州　310024
在植物诱变育种研究中 ,新型诱变源 (因子) 的开拓是扩大诱变成果的一项重要而实效的
工作。1987～1994 年我国相继利用返回式卫星和高空气球搭载水稻、小麦等 300 多份材料 ,
开展宇宙射线、高真空与微重力等空间环境条件诱变效应研究[1～3 ] 。迄今 50 多个研究单位开
展了空间技术诱变研究 ,涉及到 46 种以上植物 ,已成功诱发获得了一些优异突变体 ,并从中选
育出一批优良的新品种 (系) 。本研究选用 3 个遗传基础广泛的中籼优质水稻品种 (系) 为材
料 ,经 1994 年返回式卫星搭载处理 ,通过观察 SP1 生物学效应及 SP2 早熟类型突变 ,旨在了解
空间技术诱变处理的变异特征 ,获取特早熟优质突变体 ,直接或间接应用于早籼优质米育种。
1 　材料和方法
111 　试验材料
3 个遗传基础广泛的中籼水稻新品种 (系) :粳籼 89 系广东佛山农科所选育的抗病、抗虫
及抗倒的优质新品种 ;泰国香米系泰国引进出口优质米新品种 ;遗传工程稻 ( ER1) 系湖南农业
大学将玉米 DNA 导入水稻选育的新品系。
112 　处理方法
将上述 3 份材料分成 2 份 ,1 份搭载 1994 年返回式卫星 ,1 份作地面对照 ,每份 100 粒种
子。
113 　田间试验
回收的种子和留地对照种子于 1995 年 7 月 12 日浸种催芽 ,调查发芽率后播于浙江农业
大学试验田 ,15d 测量苗高 ,调查成苗率 ,并于 8 月 7 日按单株移栽。成熟时观察生长整齐情
况 ,并随机选取 10 个单株统计结实率 ,同时从各 SP1 单株选收 1～3 个穗。1996 年 4 月 3 日将
571　核 农 学 报　1999 ,13 (3) :175～178Acta A gricult urae N ucleatae Sinica
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SP2 群体按单穗播种 ,苗期 (2 叶 1 心时)分别以穗计和苗计统计叶色突变频率。30d 后移入大
田 ,每穗行种植 36 株。以比对照早熟 10d 为早熟突变标准 ,从 SP2 穗行进行早熟突变株选择 ,
观察相伴随的农艺性状变异 ,并于 SP3 进一步鉴定。
2 　结果与分析
211 　空间技术对水稻种子 SP1 生物学效应
空间技术诱变处理对当代生理损伤较轻 ,与对照相比 ,发芽率、成苗率及当代育性均无明
显变化 ,仅对幼苗整齐度和株高有明显影响 (表 1) 。SP1 群体抽穗期虽无明显变异 ,但表现出
抽穗不整齐。
表 1 　空间条件对当代种子的影响
Table 1 　Effect of space2irradiation technique on rice seeds of first generation
材料
Material
处理
Treatment
发芽率
Germination percentage
( %)
成苗率
Seedling survival
rate ( %)
苗高
Seedling height
(cm)
株高
Plant height
(cm)
结实率
Seed setting rate
( %)
粳籼 89 SP 94 96 1415 ±315 9718 ±318 8412
Jingxian 89 CK 94 97 1417 ±111 9512 ±211 8314
泰国香米 SP 93 99 1519 ±311 10417 ±312 8411
Thailand scented
rice
CK 93 98 1516 ±114 10511 ±114 8417
遗传工程稻 SP 95 99 1611 ±219 9912 ±411 7715
ER1 CK 92 100 1617 ±115 9815 ±119 7814
212 　SP2 叶色突变
在 SP2 群体中无论按穗计和苗计 ,经空间技术诱变处理的叶色突变频率均很低 (表 2) ,3
个品种中有 1 个品种遗传工程稻未发现有叶色突变 ,另外 2 个品种叶色频率最高也仅为
0109 % ,最低为 0。另外 ,叶色突变谱窄 ,在本试验仅观察到白化、黄化和周缘浅绿 3 种类型。
表 2 　空间技术诱发的叶色突变频率
Table 2 　The frequency of leaf color mutation induced by space2irradiation technique
材料
Material
处理
Treatment
调查苗数
No. of seedling
investigated
类型　Type
白化
Albino
黄化
Xanthan
浅绿
Light green
按苗计
突变频率
Mutation
frequency in
seedling ( %)
按穗计
突变频率
Mutation
frequency in
panicle ( %)
粳籼 89 SP 20475 7 8 7 0109 0112
Jingxian89 CK 19484 0 0 0 0 0
泰国香米 SP 19275 4 3 2 0105 0108
Thailand
scented rice
CK 20474 0 0 0 0 0
遗传工程稻 SP 15491 0 0 0 0 0
ER1 CK 12574 0 0 0 0 0
213 　早熟突变及相伴随其它农艺性状突变
空间技术诱变的 SP2 群体 ,生育期明显提前并波动很大。最早的比对照要早 30d ,早抽穗
的呈连续分布 ,整个群体比对照平均要早 3～4d。按早熟突变标准 ,从 3 个品种中选择到早熟
671 核　农　学　报 13 卷
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突变体 36 株。但 3 个品种中 ,SP2 早熟变异因材料有明显差异。品种粳籼 89 早熟最明显且
突变频率高 ,共筛选到 24 个早熟突变株 ,其中有 5 个突变体特别早 ,比对照早 30d 左右 ,缩短
了的生育期已介于早籼中迟熟品种之间 ;其次是泰国香米 ,选择到 10 个早熟突变体 ;遗传工程
稻与叶色突变结果相一致 ,早熟变异不明显且发生突变数很少。
上述的突变株伴随早熟均出现其它农艺性状的变异 ,多个性状连锁突变十分明显。各早
熟突变株除株高均有不同程度下降外 ,其它突变性状诸如大穗、大粒型 ,宽剑叶型 ,剑叶坚挺
型 ,叶色紫尖型 ,长粒型 ,多蘖型 ,紫粒型等。另外 ,诱发的有益突变频率较高 ,在 36 个早熟突
变体中有 15 个综合农艺性状较好 ,其中以 SP2GX23 最为突出。
213 　突变性状的遗传稳定性
筛选的早熟突变及相伴随突变性状易稳定且能真实遗传。在 SP3 就稳定下来 ,除早熟突
变继续在个别 SP3 株系分离 ,出现早、中、迟熟的分化 ,大穗、大粒、长粒等性状未发现进一步分
离。
214 　优异突变体 SP3 性状表现
经空间技术诱变处理 ,从中籼品种粳籼 89 筛选到一个特早熟、大穗、大粒且矮秆的突变系
SP2GX23。该突变体比原品种生育期缩短 30d 左右 ,生育期已与早籼迟熟品种浙 733 相仿 ,千
粒重由原来 18g 提高到 24g ,每穗平均穗粒数由原来 124 粒提高到 167 粒 ,株高降低约 10cm ,
其它农艺性状与原亲本相仿 ,该突变体在 SP3 已基本稳定 ,表现出丰产性好。经海南繁殖准备
今年测产 ,同时已通过杂交间接利用于早籼优质米育种。
3 　讨 　论
本试验中空间技术诱变处理对中籼水稻品种当代影响小 ,表现出较轻的生理损伤 ,尤其对
植株育性基本无影响 ,这与已有报道相似。SP2 叶色突变与γ射线相比 ,诱发频率低且突变谱
窄 ,但诱发早熟突变不仅频率较高 ,同时早熟效应十分明显。从诱变的 3 个中籼品种中筛选到
5 个生育期介于早籼中、迟熟的优异突变体 ,伴随早熟突变出现的其它农 艺性状也较理想 ,诸
如大穗、大粒、多蘖、剑叶尖挺型等。这些中籼的早熟突变体可直接或间接利用早籼优质新品
种选育与改良 ,显示出空间诱变技术新品种改良中的利用价值。
另外 ,在试验中也发现诱发变异与选用的基因型密切相关 ,在后续的空间技术诱变迟熟早
籼试验也证实该结果 ,因而空间诱变技术是否对基因型有专一性直接关系其应用前景。
参 考 文 献
1 　徐建龙 ,林贻滋 ,妥永安. 水稻空间诱变育种的研究. 核农学报 ,1997 ,11 (1) :9～14
2 　Helslead TW. The NASA space biology. Publication of NASA Space Program ,1980 ,1980～1984
3 　陈芳远 ,等. 高效环境对水稻遗传性的影响. 中国水稻科学 ,1994 ,8 (1) :1～8
771　3 期 空间技术诱发的水稻变异及育种价值
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SPACE2IRRADIATION TECHNIQUE IND UCED
VARIANCE IN RICE AND ITS UTIL IZATION
Wu Dianxing 　Shu Qingyao 　Xia Yingwu 　J ing Xiaoyang
( Instit ute of N uclear A gricult ural Sciences , Zheji ng A gricult ural U ni rersity , Hangz hou , 310029)
ABSTRACT
Three single2season indica rice vaieties ( l ine) were treated by space2irradiation technique.
The results showed that space2irradiation technique produced sl ight physiological damage on SP1
generation , and the technique had no effects on germination percentage , seedl ing survival rate
and seed setting rate except seedl ing height and plant height. In SP2 generation ,the frequency of
leaf color mutation was very low, and the mutation spectrum was in a not wide range. The fre2
quency of early maturing mutation was higher and was different among the genotypes treated.
Mean while , variation in other agronomic traits , such as semi2dwarf , strong tillering abil ity
larger panicle , higher one thousand weight , leaf color , leaf shape , were also induced , accum2
panying with the early maturing. Except the early meturing , other traits were easy to be sta2
blized and inherited. One mutant , SP2GX23 with early maturing , good qual ity , larger panicle ,
higher one thousand weight and semi2derwf has been directly or indirectly used in the improve2
ment of early indica rice.
Key words :Space2irradiation technique , rice , early maturing mutation871 Acta A gricult urae N ucleatae Sinica1999 ,13 (3) :175～178