全 文 ：　核 农 学 报　2010, 24 (1) : 0007～0011
Journal of N uclear Agricu ltura l Sciences
文章编号 : 100028551 (2010) 012007205
空间搭载对云南两个粳稻软米品系
千粒重和粒形产生的影响
苏振喜 1 　张小明 2 　廖新华 1 　赵国珍 1 　朱振华 1 　世　荣 1 　蒋　聪 1 　邹　茜 1
(11云南省农业科学院粳稻育种中心 ,云南 昆明　650205; 21浙江省农业科学院 ,浙江 杭州　310021)
摘 　要 :为选育软米高千粒重的新种质材料 ,利用“实践八号 ”航天育种卫星搭载 2个云南粳稻软米品系
云粳 20号和 H559种子 ,进行 15d诱变处理 ,对 SP3 种子千粒重及其粒型诱变效果进行分析。结果表
明 , 2个供试品系空间诱变后的千粒重和粒形发生了有益变异 ,云粳 20号千粒重突变频率为 1117% ,
H559千粒重突变频率为 10% ,变异幅度分别为 20166～28128g和 20178～28134g,与对照相差最大为
6g以上 ;云粳 20号粒长突变频率为 15% , H559突变频率为 12% ,变异幅度分别为 511～716 mm和 510
～715 mm,与对照相差最大为 214mm;云粳 20号粒宽突变频率为 1315% , H559突变频率为 10% ,变异
幅度分别为 219～319 mm和 219～317 mm ,与对照相差最大为 014mm;进一步分析表明 ,千粒重与粒长
和粒宽成显著正相关 ,相关系数分别为 0144和 0149。航天诱变导致了千粒重和粒形性状变异 ,出现了
高千粒重软米新材料。
关键词 :水稻 ; 软米 ;航天诱变 ;突变频率 ;千粒重
STUDY O N VAR IAT IO N O F 10002GRA IN W EIGHT AND GRA IN SHAPE
O F TWO J apon ica SO FT R ICE L INES IND UCED BY SPACE FL IGHT
SU Zhen2xi　ZHANG Xiao2m ing　L IAO Xin2hua　ZHAO Guo2zhen　
ZHU Zhen2hua　SH I Rong　J IANG Cong　ZOU Q ian
(1. Japonica R ice B reeding Center, Yunnan Academ y of A gricu ltural Sciences; Kunm ing , Yunnan　650205;
2. Zhejiang A cadem y of Agricultura l Sciences; Hangzhou , Zhejiang　310021)
Abstract:D ry seeds of two soft rice cultivars, Yunjing 20 and H559, were carried out for mutagenesis by space flight for
15d. The mutagenic effects of SP3 generation on 10002grain weight and grain shape were analyzed. The range of 10002
grain weight was 20166～28128g and 20178～28134g with a mutagenic rate of 1117% and 10% for Yunjing 20 and
H559, respectively. Variation range of grain length was 5. 1～7. 6mm and 510～715 mm, mutagenic rate was 15% and
12% , respectively. Variation range of grain width was 219～319 mm and 219～317 mm, mutagenic rate was 1315%
and 10% respectively. It was further analyzed that 10002grain weight was notable positive correlation with both grain
length and grain width, coefficient were respectively 0144 and 0149. So the changes of 10002grain weight and grain
shape were induced by space mutation, and new materials of high 10002grain weight were obtained.
Key words: rice; soft rice; space mutation; mutagenic rate; 10002grain weight
收稿日期 : 2009205220　接受日期 : 2009207222
基金项目 :国家 863计划 (007AA100101) ,云南省攻关项目 (2006NG04)
作者简介 :苏振喜 (19692) ,女 ,云南昆明人 ,硕士 ,副研究员 ,从事水稻育种工作。Tel: 087125892641; E2mail: suzhenx@ yahoo. com. cn　　云南粳型软米为具 du基因 [ 1～7 ]的特殊材料 ,其主要特点为稻米胚乳混浊 ,直链淀粉含量较低 ,米饭软 , 口感好 ,冷不回生。云南省农业科学院粳稻育种中心育种目标之一是选育软米和香软米新品种。但育种中
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核　农　学　报 24卷
发现 ,凡软米 ,粒形偏小 ,千粒重和直链淀粉含量两性
状间似乎存在连锁 ,常规育种方法难以改良。为提高
软米品种的千粒重 ,提高产量 ,打破性状连锁 ,本试验
利用 2006年 9月 24日发射的“实践八号 ”航天育种卫
星对软米材料进行空间搭载试验 ,试图通过航天诱变
获得有益变异 ,选育高千粒重但又不丧失 du基因的新
种质材料。太空育种作为筛选植物优良种质 (品种 )
的育种新技术 [ 8 ] ,具有变异幅度大 , 育种周期短 ,性状
稳定快等优点。我国从 1987年以来 ,利用返回式卫星
搭载水稻种子 ,如今已获得了一些新种质和筛选到了
一些航育新品种 [ 9～12 ] ,但迄今还没有关于空间搭载对
软米品种诱变影响方面的报道。云南省农科院粳稻育
种中心通过空间搭载 2个软米品系后 ,在 SP2 群体中
发现了高千粒重及其粒形改变的软米突变材料 ,本研
究旨在研究 2个经航天搭载的软米新品系在变异后代
中千粒重及其粒形的变异趋势 ,以评价航天搭载对软
米的诱变效应并为同行提供参考。
1　材料与方法
111　材料
诱变品系为云南省农业科学院粳稻中心自育的香
软米新品系云粳 20号和 H559,胚乳外观浑浊。这 2
个品系在生产中的主要缺点是千粒重低 (22g左右 )、
植株较高 (105cm左右 )、叶瘟抗性较差。
112　搭载处理
2006年 9月 24日 ,将种子搭载于“实践八号 ”航
天育种卫星。云粳 20号搭载了 1000粒种子 , H559搭
载了 500粒种子。卫星运行与近地点高度为 180km,
与远地点高度为 469km,卫星运行期间回收舱内温度
为 20172℃～7121℃之间 ,轨道运行时间 15d。
113　材料种植及指标测定
回收的种子于 2007年播于云南宜良育种试验田 ,
播种时间为 3月 12日。SP1 代中 ,云粳 20号存苗率为
56% , H559为 48%。 SP1 未进行单株选择 ,每个单株
主穗套袋自交 ,收获后混合保存 ,供 SP2 种成集团。
2008年 10月将 SP1 混合种子播于海南育种试验田 ,
每个材料种植 1500株 ,单本栽插 ,行距 20cm,株距
10cm。成熟后从每个材料中随机选择 200个单株 ,每
个单株晒干脱粒后打成糙米 ,观察每株种子胚乳的表
现 ,发现有整株混浊的单株 ,也有分离的单株 ,还有整
株透明的单株 ,经鉴定 ,从云粳 20号 SP2 的 200个单
株中筛选出 40株胚乳混浊 (包括分离的单株 ) , H559
中筛到 30株。2008年 3月 15日将鉴定出的单株播于
宜良育种试验田 ,对分离的单株挑选出胚乳混浊糙米
播种 ,每个单株种子播种 2行 ,共 40苗 ,行距 20cm,株
距 10cm,每 10行设相应对照。成熟后每个株系随机
选择 10株 ,每个单株取 20粒种子打成糙米 ,观察胚乳
分离情况 ,经鉴定 ,胚乳未出现分离 ,胚乳外观混浊。
同时考查 10株的粒长、粒宽及千粒重 ,对千粒重特别
高的株系还需考查农艺性状 ,均为 3次重复取平均值。
将粒长、粒宽和千粒重的值与对照做 t测验 ,若差异显
著 ,统计为突变株。以此为标准计算突变频率。
114　数据分析
试验数据的处理、作图和相关分析采用 SPSS 1310
和 DPS统计软件完成。
2　结果
211　千粒重变异
表 1结果显示 ,经航天诱变后 ,云粳 20号的千粒
重发生了变异 ,变异幅度为 20166g～28128g,与对照
22103g相比 ,突变频率为 1117% ;标准差为 1195,变异
系数为 910% ,说明株系间千粒重存在差异 ,考察株系
间千粒重次数分布 ,偏度值为 1161,峰度值为 3101,表
示与正态分布相比 ,峰度偏向较小数值方 ,且变量值的
次数较为集中。从图 1可以看出 ,千粒重变量值主要
集中在 2212～2312g之间 ,偏向较大数值的次数很少 ,
表明出现明显变异的材料很少。H559千粒重变异幅
度为 20178～28134g,与对照 2211g相比 ,突变频率为
10% ,其偏度值为 1192,峰度值为 3134,千粒重变量值
主要集中在 2212～2412g之间 ,偏向较大数值的次数
也很少 ,表明出现明显变异的材料很少 ,从偏度和峰度
大小及分布形态看 , H559变异方向与云粳 20号较一
致 (图 2)。
212　粒长变异
表 1结果还显示 ,经航天诱变后 ,云粳 20号的粒
长的变异幅度为 511～716 mm,与对照 511 mm比较 ,
突变频率为 15% ;标准差为 0163,变异系数为 311% ,
说明株系间粒长变异比千粒重的变异要小 , 考察株系
间粒长次数分布 ,偏度值为 0108,峰度值为 - 0135,与
正态分布相比 ,其分布比较平坦 ,从图 1看 ,其粒长变
量值大多为 611～711 mm,说明变量值的次数分布较
分散 ,表明粒长增加的材料较多。H559变异幅度为
510～715 mm,突变频率为 12% ,偏度值为 0129,峰度
值为 - 1124,其分布比云粳 20号的分布稍平坦 ,变量
值的分布较广 ,从图 2看 ,其粒长变量值大多在 515～
710 mm。
8
　1期 空间搭载对云南两个粳稻软米品系千粒重和粒形产生的影响
表 1　云粳 20号和 H559千粒重和粒形变异特征值
Table 1　Variation value of 10002grain weight and grain shape of Yunjing 20 and H559
特征值
trait value
云粳 20号 Yunjing 20 H559
千粒重
10002grain
weight ( g)
粒长
grain length
(mm)
粒宽
grain width
(mm)
千粒重
10002grain
weight ( g)
粒长
grain length
(mm)
粒宽
grain width
(mm)
平均值 mean 22172 6131 3134 2311 6109 3144
标准差 standard deviation 1195 0163 0129 1173 0178 0126
变异幅度 variation range 20166～28128 511～716 219～319 20178～28134 510～715 219～317
变异系数 coefficient variation ( % ) 910 311 114 810 319 113
突变频率 mutagenic rate ( % ) 1117 1510 1315 10 1210 1010
偏度 skewness 1161 0108 0116 1192 0129 0112
峰度 kurtosis 3101 - 0135 - 1101 3134 - 1124 - 1133
　　突变频率 : t2测验 ,以对照达到显著差异者为标准。mutagenic rate: It was significant different between mutant and CK by t2test1
图 1　云粳 20号 3个性状的次数分布图
Fig. 1　Frequency of 3 traits of Yunjing 20 population
箭头表示对照位置。下图同
A rrow means position of CK. The same as following Fig.
图 2　H559 3个性状的次数分布图
Fig. 2　Frequency of 3 traits of H559 population
213　粒宽变异
云粳 20号经诱变后 ,粒宽变异幅度为 219～319
mm ,突变频率为 1315% ,标准差为 0129,变异系数为
114% , 3个性状相比较 ,粒宽变异幅度最小 ,考察株系
间粒宽次数分布 ,偏度值为 0116,峰度值为 21101,与正
态分布相比 ,其分布比较平坦 ,变量值的分布较广 ,从
图 1看 ,其粒宽变量值可从 311～319 mm,说明变量值
的次数分布较分散 ,表明粒宽增加的材料较多。H559
经诱变后 ,粒宽变异幅度为 219～317 mm,突变频率为 10% ,从偏度和峰度值看 ,变异方向和分布与云粳 20号较一致 (图 2)。214　粒形和千粒重相关性H559经诱变后 ,对其千粒重与粒形的相关性进行初步分析 ,结果表明 (表 2) ,粒长与千粒重成显著正相关 ,与单株重成极显著正相关 ,其相关系数分别为0144和 0187;粒宽与千粒重成极显著正相关 ,与单株重成显著正相关 ,其相关系数分别为 0149和 0142;粒长和粒宽之间没有相关性。说明粒长变长和粒宽变宽
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核　农　学　报 24卷
均利于千粒重和单株经济产量提高。
215　高千粒重新材料的农艺性状表现
表 3显示了 4份高千粒重材料的农艺性状值 , 4
个株系的农艺性状与未经搭载的亲本对照相比较 ,均
发生了改变。株高、穗长、结实率和粒宽 4个性状值与
其对照比较 ,改变幅度较小 ,但有效穗数、每穗实粒数、
粒长和千粒重的值改变幅度较大 ,如云粳 20号 (表
3) ,未经搭载前千粒重为 22103g,搭载后其后代出现
的新材料千粒重为 28114g,增加很明显。以上说明 ,
这 4株新材料农艺性状表现较好 ,粒形和千粒重得到
了明显改善和提高 ,同时又具备了软米的特性 ,是期待
出现的诱变材料。
表 2　千粒重和粒形相关性
Table 2　Correlation between 10002grain weight and grain shape
粒长
grain length (mm)
粒宽
grain width (mm)
千粒重
10002grain weight ( g) 单株重grain weight per p lant ( g)
粒长 grain lengtn (mm) 0123 01443 018733
粒宽 grain width (mm) 0123 014933 01423
千粒重 10002grain weight ( g) 01443 014933 015433
单株重 grain weight per p lant ( g) 018733 01423 015433
　　注 : 3 表示相关性在 0105水平显著 ; 33表示相关性在 0101水平显著。
Note: 3 Correlation was significant at the 0105 level; 33 Correlation was significant at the 0101 level
表 3　4份高千粒重新种质材料的农艺性状表现
Table 3　The agronom ic characteristics of 4 mutants with higher 10002grain weight
株系名称
name of p lant
株高
p lant height
( cm)
穗长
panicle length
( cm)
有效穗数
panicle number
per p lant
每穗实粒数
filled grain
number per panicle
结实率
seed setting
rate ( % )
粒 长
grain length
(mm)
粒宽
grain width
(mm)
千粒重
10002grain
weight( g)
云粳 20 Yunjing 20 (CK) 110 17133 8 12810 87196 511 315 22103
R21 105 19157 15 14316 80149 710 317 26185
R3121 95 19117 15 14110 88105 619 316 28110
R33 104 20107 13 13512 87132 716 319 28114
H559 (CK) 106 17153 8 114121 86196 512 313 22110
R57 105 19173 13 14916 84168 715 317 28134
3　讨论
软米材料云粳 20号和 H559,直链淀粉含量低 ,胚
乳外观混浊 ,经过航天诱变后 , SP2 代群体出现了透明
粒 (非 du粒 )和混浊粒 ( du粒 )分离 ,有的整株为软
米 ,有的整株籽粒透明 ,不再是软米 ;有的同一株上有
透明粒也有混浊粒 ,而且子粒都比较大 ,将该单株打成
糙米 ,将混浊粒挑出 ,下一代单本栽插 ,收获后考查胚
乳外观 ,结果均为软米。前人研究也认为 [ 4～6 ] ,受隐性
单基因 du基因控制的胚乳突变体 ,其特性一旦获得便
能稳定遗传。至于软米搭载后为何出现透明粒 (非 du
粒 )和混浊粒 ( du粒 )分离 ,推测认为 ,可能是少量籽
粒在 W x位点上处于杂合状态所致 ,对该现象将做进
一步研究。
有研究认为 [ 8～12 ] ,不同基因型空间诱变的效果不
同 ,有的基因型对空间诱变的反应比较敏感 ,后代产生
的变异频率较高 ,有的则不敏感 ,后代产生的变异较
小。本研究中 ,从性状表现看 ,千粒重的变异幅度较
大 ,但后代中出现较大变异的单株材料少 ,而粒长和粒
宽变异较广 ,后代中出现粒长和粒宽增加的单株材料
较多 ;从诱变材料看 ,云粳 20号和 H559对诱变效应
的响应 ,没有表现出品种间的太大差异。
王松凤 [ 16 ]等对水稻粒形及千粒重相关性分析认
为 ,粒形和千粒重存在明显的正相关性 ,陈冰嬬利用
BC2 F2 回交群体定位水稻籽粒大小和形状 QTL 研究
中 [ 17 ]认为 ,利用籽粒的大小可以间接获得千粒重较高
的材料。本研究也得到相同的结论 ,因此 ,在遗传育种
实践中 ,可以通过粒宽和粒长选育间接获得千粒重和
单株生产力较高的材料。
总之 ,综合变异株系千粒重及其粒形的变异效果 ,
本研究中参与诱变的 2个品系的籽粒在千粒重上和粒
长、粒宽上产生了较大变异 ,出现了高千粒重软米新种
质材料 ,说明空间环境的确打破了 du基因和千粒重的
连锁 ,出现了变异类型 ,证明空间环境对一些材料或一
些性状的诱变是有作用的 ,能获得常规育种无法获得
的新型材料。
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Journal of N uclear A gricu ltural Sciences
2010, 24 (1) : 0007～0011
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(责任编辑 　王媛媛 )
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联系人 :杜均 ,电话 : 021 - 62222989;电传 : 021 - 62222976;手机 : 13636632985, 13818803352
通讯地址 :上海市中山北路 3179弄 19号 1104室 ;邮编 : 200062
电子邮箱 : jingmuchina@139. com;大会官方网站 : www. cirexpo. com
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