大豆育種中誘變育種技術(shù)的應(yīng)用

張東輝　楊青春　耿臻　張保亮　舒文濤　李金花　李瓊　常世豪

[摘要]隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的科學技術(shù)手段運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運用科學技術(shù)手段能夠改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，改良農(nóng)作物的品種，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，推動整個農(nóng)業(yè)不斷向前發(fā)展。本文主要針對誘變育種技術(shù)在大豆育種中的應(yīng)用進行探究，簡單分析誘變育種技術(shù)在大豆育種中的運用，了解科學技術(shù)手段在農(nóng)業(yè)作物中應(yīng)用的意義，以便更好地發(fā)揮科學技術(shù)的作用，以期更好地運用科學技術(shù)推動農(nóng)業(yè)發(fā)展，為人們提供高質(zhì)量的農(nóng)作物，改善人們的生活水平，提高人們的生活質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]大豆;育種;誘變育種技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號：S565.1 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202006

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，自古以來農(nóng)業(yè)在中國的發(fā)展中就占據(jù)著重要的位置。農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是人們衣食生活的源泉，是人們生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展推動著社會的發(fā)展，推動著人類的進步。隨著科學技術(shù)的進步，各種科學技術(shù)手段運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，例如誘變育種技術(shù)廣泛運用于大豆育種中，成功改善了大豆種植的現(xiàn)狀，提高了大豆的產(chǎn)量，推動了大豆產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

1 誘變育種技術(shù)

誘變育種技術(shù)是指在人為作用下，利用各種物理、化學等因素，在一定條件下誘導(dǎo)生物體發(fā)生變異，從變異的作物中選擇最佳的單個植物進而培育出新品種的技術(shù)方法，是繼雜交育種技術(shù)手段之后的又一項新型育種技術(shù)。

中國是個人口大國，雖然幅員遼闊但是種植面積卻是有限的，如何利用有限的國土資源養(yǎng)育13億人口，是當下人們思考的問題也是影響國家發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，要不斷對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展進行創(chuàng)新，不斷改進農(nóng)作物自身的品質(zhì)，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，將科學技術(shù)廣泛運用于農(nóng)業(yè)，以便更好地推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，提高糧食產(chǎn)量，提高人們的生活條件。當下，隨著科學技術(shù)的進步，各種科技手段廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)的發(fā)展過程中，如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中，廣泛地應(yīng)用科技手段對農(nóng)作物進行改良。如今，誘變育種技術(shù)廣泛地應(yīng)用在大豆育種的過程中，不但方法簡單、育種時間短而且效果突出，也被運用于改良大豆品種、培育新型大豆上，成為大豆育種的重要技術(shù)手段[1]。

2 物理誘變育種技術(shù)

物理誘變育種技術(shù)是誘變育種技術(shù)的重要方式之一，應(yīng)用較多的主要有輻射誘變，通過運用一些物理因素如α射線、β射線、γ射線、Χ射線、紫外線輻射等促使農(nóng)作物產(chǎn)生變異，引發(fā)農(nóng)作物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，誘變新的可遺傳植被，然后從新型的變異植被中選擇最佳品種，進行培育種植，改善整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。

2.1 物理電離輻射誘變技術(shù)

電離輻射主要由X射線、β射線、γ射線等通過各種電離輻射與原子、分子發(fā)生碰撞時產(chǎn)生的能量作用于原子產(chǎn)生次生電子，進而發(fā)生作用，改變植物內(nèi)部DNA結(jié)構(gòu)，使植被染色體發(fā)生變異，引發(fā)植物基因發(fā)生突變。比較常見的植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)變異有缺失、倒位和變異。由于電離輻射誘變技術(shù)操作要求較高，在操作過程中還有一定的危險，所以通常多應(yīng)用于不能使用化學誘變劑的植物誘變培育過程中[2]。

2.2 激光誘變育種技術(shù)

激光誘變育種技術(shù)于20世紀70年代在中國實行。在運用激光技術(shù)進行油菜種子的誘變育種研究后，激光技術(shù)手段成為重要的物理誘變育種技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于新品種的誘變培育過程中。通過它產(chǎn)生的光、電、壓力及電磁效應(yīng)綜合作用于農(nóng)作物品種培育的過程中，致使農(nóng)作物的DNA發(fā)生突變，引發(fā)農(nóng)作物品種的變異。例如運用激光誘變育種技術(shù)培育的安激二號，不但產(chǎn)量高、適應(yīng)性強，大豆的蛋白質(zhì)和脂肪含量也相對較高，已經(jīng)在全國各地被廣泛推廣[3]。

3 化學誘變育種技術(shù)

化學誘變育種技術(shù)主要是利用化學手段，使用化學劑對植物進行處理，引起植被內(nèi)部結(jié)構(gòu)、染色體發(fā)生變異，從而導(dǎo)致整個植物內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，引起基因突變?；瘜W誘變育種技術(shù)主要是對植物種子進行化學處理以致其發(fā)生變化，或是對農(nóng)作物枝干進行相應(yīng)的處理致使其植被內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變異。采用化學劑對植物進行育種誘變，其效率比物理電離射線高得多，因此越來越引起人們的重視。比較常見的化學誘變主要有甲基磺酸乙酯、核酸堿基類似物、抗生素等。例如，在大豆育種中采用甲基磺酸乙酯（EMS）即人工化學誘變技術(shù)，是化學烷化劑中最常用的一種誘變技術(shù)，植物誘變率高，能夠有效提高植物的自然突變率，且操作簡單、變異性強、后代遺傳較穩(wěn)定，是當下人們廣泛采用的一種化學誘變育種技術(shù)。EMS是最常見的化學誘變劑，它是當前對植物影響最小、誘發(fā)率最高的化學誘變試劑之一，主要是對大豆內(nèi)部DNA發(fā)生直接影響，以便其DNA結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其內(nèi)部基因發(fā)生變化，對植物內(nèi)部的蛋白質(zhì)合成產(chǎn)生一定的影響，從而改變植物的性質(zhì)，引發(fā)植物的基因突變，使植物發(fā)生變異。雖然甲基磺酸乙酯具有眾多優(yōu)點且廣泛地應(yīng)用于大豆育種中，但是由于其具有強烈的致癌性和揮發(fā)性，所以在植物培育過程中一定要做好防護工作，減少傷害的產(chǎn)生[4]。

在進行化學誘變育種時可采用浸漬法、涂抹法、滴液法等方法對植物進行處理。如采用涂抹法對植被進行處理，將化學劑涂抹于植被幼苗或者植部頂端，對涂抹好的部位進行適當?shù)恼谏w，避免蒸發(fā)，以便植被更好地產(chǎn)生變異。有研究者采用EMS誘變技術(shù)對大豆進行種子誘變培育，如對“南農(nóng)86-4”大豆種子的誘變培育，以改良大豆品種，提高大豆的產(chǎn)量，提高大豆的脂肪和蛋白質(zhì)含量。河南省農(nóng)科院采用化學誘變育種技術(shù)培育了新型質(zhì)優(yōu)、高產(chǎn)、抗病蟲害的科新3號大豆品種，有效地提高了河南地區(qū)大豆種植的產(chǎn)量。近年來，國際上還興起了通過運用含有化學試劑的石蠟油處理花粉的新型技術(shù)手段，提高了誘變率。隨著社會的不斷發(fā)展，各國間的交流更加密切，科學家已經(jīng)開始嘗試將這項新型技術(shù)手段運用于我國的大豆育種過程中，以便更好地培育新型大豆品種[5]。

4 空間誘變育種技術(shù)

空間誘變育種技術(shù)是一項航天技術(shù)與農(nóng)業(yè)誘變育種技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)手段，主要是通過對太空環(huán)境進行有效利用，將大豆種子或植物運送至太空環(huán)境中，使大豆育種充分置于太空環(huán)境中，讓太空的高能粒子輻射充分作用于大豆的生長、發(fā)育過程中，對大豆植被內(nèi)部的DNA結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，使植物內(nèi)部的染色體發(fā)生變化，促進植物產(chǎn)生變異。利用實驗室無法提供的太空環(huán)境對大豆進行誘變，是一項科學技術(shù)含量較高的大豆誘變育種技術(shù)手段，它有效地縮短了大豆育種的時間，提高了大豆育種誘變的效率[6]。例如，1994年黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院利用衛(wèi)星往返手段對大豆品種“寶誘17”進行誘變育種培育工作，并對帶回的大豆種子開展全面系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)選種培育工作，培育出新型大豆品種“航天1號”，由于“航天1號”品種高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性較廣，具有良好的抗病蟲害的特點，因此作為一種新型的大豆品種，得到了廣泛的推廣種植。由于空間誘變育種技術(shù)效率高、時間短、效果好，有效地提高了育種培育工作的工作效率，已經(jīng)成為農(nóng)作物誘變育種的重要手段之一[7-8]。

5 結(jié) 論

先進的科學技術(shù)手段已經(jīng)廣泛地運用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不斷運用誘發(fā)育種技術(shù)開展大豆育種工作，是今后大豆育種培育的一個大方向。總而言之，應(yīng)積極應(yīng)用科學技術(shù)手段對大豆育種進行創(chuàng)新性研究，不斷培育新品種，提高大豆的性能，提高其種植產(chǎn)量，運用科學技術(shù)手段改善大豆種植條件，促進我國大豆種植持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

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