全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 032243205
航天诱变新品种龙辐麦 18 的选育
及其主要特征特性分析
张宏纪1 　刁艳玲1 　孙连发2 　孙　岩1 　刘东军1
郭　强1 　兰　静3 　黄景华1 　杨淑萍1 　孙光祖1
(11 黑龙江省农科院作物育种研究所 ,黑龙江 哈尔滨　150086 ; 21 农业部植物新品种测试中心 ,黑龙江 哈尔滨　150086 ;
31 黑龙江省农科院谷物品质研究中心 ,黑龙江 哈尔滨　150086)
摘 　要 :比较了航天诱变选育的高产优质抗病新品种龙辐麦 18 与亲本龙 9424083 在植物学特征和主要农
艺性状上的差异。结果表明 ,龙辐麦 18 生育期较其亲本长 2d ,株高高 511～514cm ,产量构成因子也有
不同程度的改善 ,较亲本增产 513 %～614 % ,且差异达到显著水平。龙辐麦 18 不仅保留了亲本龙 942
4083 的主要优良品质 ,而且增大了抗延阻力和面团面积。在龙辐麦 18 DNA 的 RAPD 分子标记检测中 ,
60 个引物的多态率为 617 % ,与其亲本在OPAQ26、OPP24、OPP22 和OPK215 4 对引物扩增产物上存在多个
位点的变异 ;在低分子量麦谷蛋白亚基基因标记中 ,发现龙辐麦 18 具有 1 条 1151bp 的特异谱带 ,该谱
带对应的低分子量麦谷蛋白亚基为 GluA3e ,这可能是龙辐麦 18 较其亲本具有更大抗延阻力和面团面积
的原因之一。龙辐麦 18 与亲本主要特征特性的对比研究充分证明了航天诱变育种的有效性和可靠性。
关键词 :航天诱变 ;小麦 ;蛋白组分 ;品质特性
THE BREEDING OF LONGFUMAI 18 BY SPACE MUTATION AND
VARIATION ANALYSIS OF ITS MAIN CHARACTERS
ZHANG Hong2ji1 　DIAO Yan2ling1 　SUN Lian2fa2 　SUN Yan1 　LIU Dong2jun1
GUO Qiang1 　LAN Jing3 　HUANGJing2hua1 　YANG Shu2ping1 　SUN Guang2zu1
(1. Crop Breeding Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences , Harbin , Heilongjiang 150086 ;
2. Harbin Testing Station of Plant Variety Protection , MOA , Harbin , Heilongjiang 150086 ;
3. Cereal Quality Research Center of Agricultural Sciences , Harbin , Heilongjiang 150086)
Abstract :High yield and high quality wheat variety , Longfumai 18 was developed from wheat line Long9424083 by space
mutation. There are some differences of morphological and agronomic traits between Longfumai 18 and its parent line2Long 942
4083. Longfumai 18 is two days later in maturity and 511～516cm higher in plant height , the yield of Longfumai 18 is
significantly increased by 513 %～614 % compared with Long 9424083. On the basis of high quality level of Long 9424083 ,
Longfumai 18 is much improved in the maximum resistance and area of extensogram of its dough. To study the DNA
polymorphism , 60 pairs of RAPD primers were used to amplify the DNA of Longfumai 18 and Long 9424083 , 617 % of primers
showed polymorphism and Longfumai 18 is different from Long 9424083 in primer OPAQ26 ,OPP24 ,OPP22 and OPK2151 In the
detection of a DNA marker for LMW2GS , Longfumai 18 has a specific band of 1151bp while Long 9424083 doesn’t have , the
band is correspond to GluA3e ,which may be one of the reason why Longfumai 18 has higher maximum resistance and area in
extensogram than Long 9424083. Comparative study of Longfumai 18 and Long 9424083 certified that space mutation breeding
is effective and reliable.
Key words :space mutation ;wheat ; protein fraction ; quality property
收稿日期 :2007212225 　接受日期 :2008202201
基金项目 :国家“863”计划项目 (200AA100102) ,国家航天育种工程项目 (2006HT20008) ,黑龙江省科技攻关计划 ( GA06B1022423)
作者简介 :张宏纪 (19692) ,男 ,黑龙江抚远人 ,博士 ,副研究员 ,主要从事小麦诱变与生物技术育种研究。E2mail :fumai @163. com
342　核 农 学 报　2008 ,22 (3) :243～247Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
　　作物种子等经返回式卫星搭载 ,利用太空宇宙射
线、微重力、高真空和弱磁场等特殊条件诱发突变的航
天育种已取得重大进展[1～3] 。我国从 1987 年至 2006 年
先后 12 次利用返回式卫星搭栽各种植物种子 700 多份 ,
从中已选育出诱变新品种 25 个 ,累计种植面积达 52
万 hm2 ,获得一批优异种质资源 ,大大丰富了作物种质
库[4～6] 。龙辐麦 18 是利用航天诱变选育出的高产、优
质、抗病的新品种 ,于 2008 年 1 月被黑龙江省农作物品
种审定委员会审定推广。为了研究航天诱变的特点及
其机理 ,本文较系统地进行了龙辐麦 18 与其亲本龙 942
4083 特征特性的比较研究 ,现将结果报道如下。
1 　材料与方法
111 　材料
龙辐麦 18 (原代号龙辐 0220958) ,供体亲本龙 942
4083 (黑龙江省审定推广时定名为龙麦 26) 。
112 　方法
11211 　特征特性考察和产量对比试验 　为了综合研
究航天诱变效果 ,2002 - 2004 年在本所试验地连续考
察了龙辐麦 18 的植物学特征特性 ,2003 - 2004 年在本
所试验地进行产量对比试验 ,小区面积 6m2 ,3 次重复 ,
常规管理 ,实收计产。2004 年和 2007 年 ,在本所试验
地进行的产量对比试验中增加了龙 9424083 (龙麦 26) ,
以进一步研究龙辐麦 18 与其亲本主要特征特性和产
量水平上的差异。2005 - 2007 年分别于沈阳农业大学
和黑龙江省农业科学院植保所进行了龙辐麦 18 与其
亲本龙 9424083 的秆锈病、赤霉病和根腐病的接种鉴
定。
11212 　基因组 DNA 水平上变异分析　取苗期新鲜叶
片 011g 用液氮速冻 ,研钵磨成粉末 ,参照尹静等[7 ] 的
方法提取小麦基因组 DNA。RAPD 标记分析共用随机
引物 60 个 ,由上海生物工程公司合成。60 个引物分
别为 OPE 1220、OPY 1220、OPF 1220 ,反应体系参照文献
[7 ] ;低分子量麦谷蛋白亚基 (LMW2GS) 基因标记则根
据 Zhang W 的研究结果[8 ] ,合成了 9 对 Glu2A3 位点
PCR 引物标记 (表 1) 。PCR 反应体系总体积 15μl。其
中 ,含有 50ng DNA ,115mmolΠL Mgcl2 ,100μmolΠL NTP 和
5 pmol 引物 ,015U Taq 聚合酶。反应程序为 :95 ℃预变
性 5min ;95 ℃30s ,59 ℃30s ,72 ℃115min ,反应 38 个循
环 ,72 ℃7min。PCR 扩增产物经 1 %琼脂糖凝胶电泳
分离 ,BIO2RAD 凝胶呈像系统照相。
表 1 　小麦低分子量麦谷蛋白 Glu2A3 各等位基因的特异引物
Table 1 　Bread wheat LMW2GS gene locus or allele2specific PCR marker for Glu2A3
标记名称
marker name
引物
primers
序列 (5′23′)
primer sequence (5′23′) 片段长度product length (bp) 　位点specific loci
GluA321 GluA3F1 GTACGCTTTTGTAGCTTGTGC 1 ,414 Glu2A3
GluA3R1 TCCATCGACTAAACAACGGAGA
GluA322 GluA3F1 GTACGCTTTTGTAGCTTGTGC 1 ,346 Glu2A3
GluA3R2 GATGCCAACGCCTAATGGCACAC
GluA3a GluA3F1 GTACGCTTTTGTAGCTTGTGC 596 Glu2A3a
GluA3aR TGGTGGTTGTTGTTGTTGCTACA
GluA3abc GluA3bF CACAATTTTCACAGCAACAGCAG 823 Glu2A3a , b , c
GluA3bR GGCACATTGACACTACACATTG
GluA3ac GluA3bF CACAATTTTCACAGCAACAGCAG 196 Glu2A3a , c
GluA3cR TTGGTGGCTGTTGTGAAGACGA
GluA3d GluA3dF ACCAGTTATTCATCCATCTGCTC 488 Glu2A3d
GluA3dR GTGGTTTCGTACAACGGCTCG
GluA3e GluA3eF CAATGAAAACCTTCCTCGTCTG 1 ,151 Glu2A3e
GluA3R2 GATGCCAACGCCTAATGGCACAC
GluA3f GluA3F1 GTACGCTTTTGTAGCTTGTGC 1 ,101 Glu2A3f
GluA3fR GTTGCTGCTACAACTGCTGTA
GluA3g GluA3gF CAGCAGCCACCACATTCGCAA 861 Glu2A3g
GluA3R2 GATGCCAACGCCTAATGGCACAC
11213 　品质测定 　蛋白质按 NYΠT321982 的检测方法
测定 ;湿面筋按 GBΠT1450821989 的检测方法测定 ;粉 质仪分析按 AACC5422 的检测方法进行。
442 核　农　学　报 22 卷
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2 　结果与分析
211 　龙辐麦 18 的选育
1996 年 10 月将纯系龙 9424083 种子搭载在我国
第 17 颗返回式卫星上 ,1997 年春将返回的种子连同地
面对照播于田间 ,获得 SP1 代。1998 年按株行种植并
播相应对照 ,按育种目标调查和选株 ,以后各代按系谱
法种植和选择。2002 年于第 5 代 (SP5 ) 决选出优异品
系龙辐 0220958。2005 年参加黑龙江省区域试验 ,2007
年通过生产试验 ,其产量结果见表 2。
212 　龙辐麦 18 与亲本的主要植物学性状
龙辐麦 18 苗期发育缓慢 ,半匍匐 ,叶色深绿 ,蜡质
层厚 ,第 4～5 叶稍短 ,植株较收敛 ,穗脖较长 ;长椭圆
形颖 ,倾斜肩 ,颖面较粗糙 ,长椭圆形红粒 ,两头稍钝。
龙 9424083 苗期发育略快 ,半匍匐 ,叶色偏灰绿 ,蜡质
层较厚 ,第 4～5 叶较长 ,植株较披散 ,穗脖稍短 ,披针
形颖 ,方形肩 ,颖面较光滑 ,椭圆形红粒 ,两头稍尖。
表 2 　龙辐麦 18 历年区域试验结果
Table 2 　Yield of Longfumai 18 in regional test
试验地点
test location
区域试验 regional test
2005 2006
产量
field
(kgΠhm2) 较对照comparedwith CK3( %) 产量field(kgΠhm2) 较对照comparedwith CK3( %) 对照品种CK
建三江分局试验站 426619 116 496617 712 垦红 14
Jiansanjiang farm Kenhong14
290 农场试验站 3327 - 118 2022 1617 垦红 14
290 farm Kenhong14
850 农场试验站 424117 916 383512 1213 垦红 14
850 farm Kenhong14
富锦市原种场 310317 818 355516 1413 垦红 14
Fujin seed company Kenhong14
854 农场试验站 227718 615 274017 1716 垦红 14
854 farm Kenhong14
笔架山农场试验站 433313 19 3600 1714 垦红 14
Bijiashan farm Kenhong14
友谊农场试验站 3520 3 431313 713 垦红 14
Youyi farm Kenhong14
平均值 average 358115 617 357612 1313 垦红 14
Kenhong14
注 : 3 表示该列数据是与对照比较后的结果。
hote : 3 the data in this colomn mean the lesult compared with control .
表 3 　龙辐麦 18 与其亲本龙 9424083 主要农艺性状和产量比较
Table 3 　Agronomical characters and yield of Longfumai18 and its parents
年份
year
材料
material
生育期
growth period(d)
株高
plant height (cm)
穗长
spike length (cm)
千粒重 10002
grain weight (g)
容重
test weight (gΠl)
2004 龙辐麦 18 Longfumai 18 91 7912 3 1112 3919 82917
龙 9424083 Long 9424083 89 7318 1015 3812 82817
2007 龙辐麦 18 Longfumai 18 94 9914 3 81933 4115 81910
龙 9424083 Long 9424083 91 9413 716 3912 81619
年份
year
材料
material
主穗粒数
grain number per spike
主穗小穗数 spikelets per spike
可育
fitile
不育
sterile
合计
total
产量
field (kgΠhm2) 增产yield overits parent ( %)
2004 龙辐麦 18 Longfumai 18 3612 1513 3 413 3 1916 628810 614 3
龙 9424083 Long 9424083 3116 1313 515 1818 591010
2007 龙辐麦 18 Longfumai 18 4115 151033 31633 1816 667810 513 3
龙 9424083 Long 9424083 3912 1315 411 1716 634510
注 :“3 ”表示 0105 水平显著 ,“3 3 ”表示 0101 水平显著。
Note :“3 ”means significant difference at 0105 level ,“3 3 ”means significant difference at 0101 level .
213 　龙辐麦 18 的主要农艺性状及与亲本的比较分析
由 2004 和 2007 年龙辐麦 18 及其亲本龙 9424083
主要农艺性状和产量的比较研究 (表 3) 可知 ,龙辐麦
18 的生育期较亲本龙 9424083 长 2d ,株高高 511～
514cm ,穗长长 017～113cm ,可育小穗数多 115～210
个 ,不育小穗数少 015～112 个 ,每穗小穗数多 018～
110 个 ,主穗粒数多 211～416 粒 ,千粒重多 117～213g ,
容重多 - 110～211g ,多数农艺性状的差异都达到了显
著或极显著水平。2004 年龙辐麦 18 的单产为
6288kgΠhm2 ,2007 年为 6678kgΠhm2 ,较亲本龙 9424083
分别高 614 %和 513 % ,差异均达显著水平。龙辐麦 18
较亲本龙 9424083 增产的主要原因是产量构成因素得 到了改善 ,尤其表现在主穗小穗数增加、千粒重提高和不育小穗数减少等方面。214 　龙辐麦 18 及其亲本 RAPD 分子标记的比较分析用 60 个 RAPD 引物对龙辐麦 18 和龙 9424083 进行分子标记分析 ,结果如图 1 所示 ,OPAQ26、OPP24、OPP22、OPK215 等 4 个引物在龙辐麦 18 和其亲本龙 9424083 的扩增结果上有明显差异。引物 OPAQ26 在龙辐麦 18 中扩增出 1 条约为 2000bp 的谱带 (泳道 2) ,而龙9424083 无此谱带 (泳道 1) ;引物 OPP22 在龙辐麦 18 中扩增出 1 条约 1000bp 的谱带 (泳道 10) ,在龙 9424083中无此谱带 (泳道 9) ;引物 OPP24 在龙 9424083 中有 4条谱带 ,分别约为 1400bp、1000bp、700bp 和 500bp (泳道
542　3 期 航天诱变新品种龙辐麦 18 的选育及其主要特征特性分析
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11) ,而在龙辐麦 18 中无谱带 (泳道 12) ;引物 OPK215
在龙辐麦 18 和龙 9424083 扩增出不同的谱带 ,在龙辐
麦 18 中 ,扩增出的 3 条谱带分别约为 1200bp、600bp 和
500bp (泳道 18) ,在龙 9424083 则约为 1000bp、850bp、
500bp 和 400bp (泳道 17) 4 条谱带。RAPD 扩增产物的
多态性反映出龙辐麦 18 与其亲本龙 9424083 在基因组
成上存在差异。
图 1 　龙辐麦 18 和龙 9424083 的 RAPD 分析
Fig. 1 　RAPD profile of Longfumai 18 and Long 9424083.
奇数泳道为龙 9424083 的扩增结果 ,偶数泳道为龙辐麦 18 的扩增结
果。下图同。泳道 1 ,2 :引物 OPAQ26 ;泳道 3 ,4 :OPAS22 ; 泳道 5 ,6 :
OPAR25 ; 泳道 7 ,8 :OPP21 ; 泳道 9 ,10 :OPP22 ; 泳道 11 ,12 :OPAP24 ; 泳
道 13 ,14 :OPAN21 ; 泳道 15 ,16 :OPAN22 ; 泳道 17 ,18 :OPK215。
The lanes of odd number are PCR product of long 9424083 , the lanes of even
number are PCR product of longfumai18. The same as following Fig. 2. Lane
1 ,2 :primer OPAQ26 ;lane 3 ,4 :primer OPAS22 ; lane 5 ,6 :primer OPAR25 ;
lane 7 , 8 : primer OPP21 ; lane 9 , 10 : primer OPP22 ; lane 11 , 12 : primer
OPAP24 ; lane 13 ,14 :primer OPAN21 ; lane 15 ,16 :primer OPAN22 ; lane
17 ,18 :primer OPK215.
216 　龙辐麦 18 及其亲本低分子量麦谷蛋白亚基基因
标记(LMW2GS)的比较分析
龙辐麦 18 与其亲本龙 9424083 的LMW2GS 基因的
标记分析结果如图 2 所示。其中 , GluA321、GluA322、
GluA3a、GluA3abc、GluA3ac 和 GluA3g 在龙辐麦 18 和龙
9424083 中分别扩增出了大小为 1414bp (泳道 1 和 2) 、
1346bp (泳道 3 和 4) 、596bp (泳道 5 和 6) 、823bp (泳道 7
和 8) 、196bp (泳道 9 和 10) 和 861bp (泳道 17 和 18) 的
谱带 ,引物 GluA3d 和 GluA3f 在龙辐麦 18 和龙 9424083
没有谱带 (泳带 11、12 和泳道 15、16) ,引物 GluA3e 在
龙辐麦 18 中扩增出 1 条 1151bp 的谱带 (泳道 14) ,而
龙 9424083 却无此谱带 (泳道 13) 。标记引物 GluA3e 在
龙辐麦 18 上扩增出的 1151bp 谱带与其对应的 LMW2
GS 亚基标号为 GluA3e。
217 　龙辐麦 18 及其亲本品质测定结果比较分析
2004 年和 2007 年龙辐麦 18 与亲本龙 9424083 的
品质分析结果列于表 4。由表 4 可以看出 , 龙辐麦 18
的蛋白质含量、湿面筋含量低于亲本龙 9424083 ,形成
时间两者基本一致 ;沉降值和稳定时间年际间 2 个品
种有差异 ,且趋势也不一致。2 年的拉伸仪分析结果
差异更为明显 ,龙辐麦 18 的延伸性比亲本龙 9424083
分别小 116cm 和 217cm ,最大抗延阻力则比亲本分别
高 175E1U 和 142E1U , 面团面积分别高 314cm2 和
　　　　
图 2 　龙辐麦 18 和 9424083 低分子量蛋白分析
Fig. 2 　Analysis of Longfumai 18 and Long 9424083 in LMW2GS
从左向右 ,相邻两泳道的引物依次为 GluA321、GluA322、GluA3a、GluA3abc、GluA3ac、GluA3d、GluA3e、GluA3f 和 GluA3g
The primers are GluA321、GluA322、GluA3a、GluA3abc、GluA3ac、GluA3d、GluA3e、GluA3f and GluA3g from left to right
表 4 　龙辐麦 18 与其亲本龙 9424083 的品质性状
Table 4 　Quality characters of Longfumai 18 and Long 9424083
年份
year
材料
material
蛋白质
protein
content
( %)
湿面筋
wet gluten
content
( %)
沉降值
sedimentation
value
(ml)
形成时间
development
(min)
稳定时间
stability
time
(min)
最大抗延阻力
maximum
resistance
( E. U)
延伸性
extendibility
(cm)
　
面团面积
dough
area
(cm2)
2004 龙辐麦 18 Longfumai 18 1516 3519 5919 715 1215 603 2011 162
龙 9424083 Long 9424083 1610 3711 5415 712 1711 428 2117 128
2007 龙辐麦 18 Longfumai 18 13108 2614 3510 417 813 592 1515 11819
龙 9424083 Long 9424083 14111 2917 3712 413 710 450 1812 11113
642 核　农　学　报 22 卷
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716cm2 ,而且年际间变化趋势一致。尽管 2007 年因小
麦生长后期多雨等不利因素影响 ,致使小麦品质下降 ,
但龙辐麦 18 仍保存了亲本龙 9424083 的优质特性 ,同
时克服了亲本抗延阻力和面团面积较小的弱点。
3 　讨论
311 　航天诱变新品种龙辐麦 18 尽管在株型长相上与
亲本龙 9424083 有相似之处 ,但在植物学特征和主要
农艺性状上仍然具有很大差异。与龙 9424083 相比 ,
龙辐麦 18 苗期发育较慢 ,叶色深绿 ,蜡质层较厚 ,第 42
5 叶稍短 ,植株较收敛 ,穗脖较长 ,长椭圆形颖 ,颖面较
粗糙 ,生育期多 2d ,株高高 511～514cm ,另外 ,穗长、小
穗数、穗粒数等也有不同程度的改善 ,有些差异还达到
了显著或极显著水平。由于产量性状的改善 ,龙辐麦
18 比亲本龙 9424083 增产 513 %～614 % ,差异达到显
著水平。另外 ,抗病性也较亲本有不同程度的提高[5 ] 。
龙辐麦 18 不仅保存了亲本优质、高产和抗病等优良特
性 ,而且在品质特性方面增大了抗延阻力和面团面积。
高产优质新品种龙辐麦 18 的选育成功 ,证明了航天诱
变可获得许多正向变异 ,也充分证明航天诱变育种的
有效性和可靠性。
312 　小麦醇溶蛋白电泳图谱是由遗传决定的 ,被称为
小麦的蛋白质“指纹”,常作为鉴别品种的指标[9 ,10 ] 。
从龙辐麦 18 与其亲本龙 9424083 醇溶蛋白电泳图谱的
比较分析中看出[5 ] ,在醇溶蛋白电泳图谱中分子量最
大部分的ω区存在很大差异 ,这种差异可以作为龙辐
麦 18 有别于其亲本龙 9424083 的鉴定指标。
313 　从龙辐麦 18 与亲本龙 9424083DNA 的 RAPD 分子
标记分析中看出 ,在所用的 60 对随机引物中 ,具有多
态性的引物有 4 个 ,多态率为 617 % ,4 个有多态性的
引物扩增产物丰富 ,表明龙辐麦 18 与其亲本相比在多
个基因位点上产生了突变。基因位点的突变是作物特
征特性变异的基础。本研究所用的随机引物数量较
少 ,可能是多态率低的原因。
314 　低分子量麦谷蛋白约占小麦面筋蛋白含量的
40 %左右 ,与小麦的品质特性密切相关[11 ,12 ] 。最近 ,
Zhang W 通过基因序列对比分析开发了一套特异性
PCR 标记 ,用于分析 GluA3 位点等位基因变异 ,并成功
地将 GluA3 位点的 7 个等位基因区分开[8 ] 。本研究通
过该套 PCR 标记分析发现 ,引物 GluA3e 在龙辐麦 18
的 DNA 中扩增出一条 1151bp 的特征谱带 ,其分子大
小与 Zhang W[8 ] 报道一致 ,它对应的低分子量麦谷蛋
白亚基为 GluA3e。表明龙辐麦 18 具有低分子量麦谷
蛋白 GluA3e 亚基 ,而亲本龙 9424083 却没有。这可能
是龙辐麦 18 比其亲本在面团品质特性上具有更大抗
延阻力和拉伸面积的原因之一。
参考文献 :
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