杂交与辐射相结合在小麦育种中的应用研究

以冬小麦作试验,用~(60)Co照射其F_0和F_1的干种子,调查了M_1的生物学效应和M_2的变异频率及有效类型,并统计了M_2、M_3、M_4的入选率。结果表明,杂交与辐射相结合复合处理的变异率比单纯杂交处理的提高了6～44％,有益类型增加了13～34％,入选率提高了6～70％。从而选育出了高产及高蛋白的品系。由此表明,杂交与辐射相结合是提高小麦育种效果的一种有效方法。     

提高水稻辐射诱变育种效果的研究

进一步提高辐射诱变效率,改进筛选技术仍是作物辐射遗传育种的重要议题。近年来我们以水稻为材料进行的研究表明:(1)辐射与杂交相结合,~(60)Coγ射线处理与Ar~ 、CO_2、远红外等激光处理相结合,以及在总照射量一定的条件下,根据不同的育种目标,选择适宜的照射量率,均有提高水稻诱变效果的作用。(2)根据M_1代性状表现与M_2代变异频率的相关性,选择一定性状的M_1代材料留种,有减少选择世代工作量,提高筛选效率的作用。     

我国大豆诱变育种概况

总结了我国大豆诱变育种与遗传研究的成就与进展,列举了迄今已育成并推广的22个大豆品种,诱变适宜的照射量或剂量范围,分析了大豆M_1、M_2、M_3代诱变产生的类型与频率和出现的性状变异,以及辐射诱变遗传研究的结果,综述了大豆辐射诱变育种程序和各种辐射源的诱变效果,并对选择辐照处理材料、诱变与杂交结合、抗病品种与优质品种的诱变选育等问题进行了讨论。     

提高小麦辐射诱变率的研究

为了提高小麦辐射育种的效果,设计了此试验,本试验主要从三个方进行研究。①复合处理,在用γ射线辐照之后,再用VFL-14型微波发生器处理5～15min。②在氮气条件下辐照干种子。③种子先用油菜籽液浸泡、凉干后再辐照。观察了受辐照后的M_1的生物学效应,调查了M_2的突变频率和突变体类型,结果表明:三种方法的共同特点是,减轻M_1的辐 射损伤,提高成株率10～300%。保证了足够的M_1的植株。其M_2的突变频率提高20～100%,增加了选择的机率,故此法是行之有效的。     

辐射诱发籼稻早熟突变和双向突变的研究

对53个籼稻品种辐射M_2代进行连续三年的试验,结果表明:(1)早熟突变频率平均为1.4％,其中迟熟类型品种要比早熟类型品种有更高的早熟突变频率。并与原品种的生育期呈正相关,相关系数为0.40。突变体提早的范围为3～32天,平均为9.5天。它们是随生育期的推迟而增加。(2)在同一品种的辐射M_2代中,一般可同时出现早、晚双向熟期的突变,且后者的突变率高于前者,分别为1.39％和2.67％。突变体提早和延迟的天数两者基本接近(11.5对10.3天)。早、晚双向突变体,由于其熟期发生了相反方向的改变,因而在一定程度上,株高、每穗粒数、千粒重等农艺性状也发生了双向变异,有些甚至达到显著水平。     

氯化钠对水稻种子的辐射保护作用和修饰效应

研究了氯化钠对水稻休眠和萌发种子的辐射保护作用和M_2突变的修饰效应。其结果表明,氯化钠对水稻具有辐射保护作用。M_1代幼苗生长、成苗率和育性的辐射损伤效应随处理剂量的增加而显著加重,浓度为0.05,0.10和0.20mol/L的氯化钠水溶液预处理受照射的水稻种子,可促进幼苗生长,提高成苗率和育性,与对照的差异极显著。研究还指出,氯化钠无论是前处理还是后处理都能提高γ辐射诱发水稻M_2代幼苗叶绿素缺失突变、抽穗期和株高突变频率,以提高早抽穗和株高突变频率最为显著。研究表明,氯化钠作为一种辐射保护剂,与γ射线复合处理既可以减轻M_1代辐射损伤效应,又可提高M_2代突变频率,这种复合处理方式在育种实践中是有意义的。     

~(60)Coγ射线与EMS复合处理小麦的诱变效应

采用多种处理组合、处理方法以及多种生物学指标,探讨了γ射线与EMS复合处理小麦的诱变效应。试验结果表明:γ射线与EMS复合处理的M_1代损伤随处理剂量的增加而增大,呈累加效应或协同效应。M_1代植株的生物学损伤与幼苗高度及幼苗根尖微核细胞密切相关。γ射线与EMS复合处理比单一处理提高了M_2代诱变效应。适宜的剂量组合可增加M_2代形态突变频率,扩大突变谱,并可增加某些数量性状的变异幅度。其中5.16C/kg的γ射线+0.31%EMS是比较理想的剂量。在复合处理中,可以M_1代幼苗根尖单微核细胞率估测M_2代的诱变效应。     

氮和碳离子对甜菊的诱变效应

用60～100keV氮离子和75keV碳离子的不同剂量注入甜菊干种子,并与γ射线进行比较,研究其M_1代生物学效应和M_2代突变。结果表明,离子束能诱发甜菊染色体结构变异,抑制有丝分裂活动。随着注入离子的能量和剂量提高,染色体畸变细胞率呈增加趋势。有丝分裂的剂量效应不明显,其能量效应表现在75keV与60和100kev的差异。离子束对甜菊的M_1损伤效应低于γ射线的,而诱发的M_2突变高于γ射线的。碳离子诱发的染色体畸变细胞率和M_2有益突变频率均高于氮离子的。离子注入杂交一代丰_1×日原和日原×丰_2的诱变效应大于济宁和丰_2。     

不同剂量中子辐射胡麻种子的M_1和M_2代生物学效应研究

利用~(252)Cf源发射的中子对胡麻(Linum usitatissimum L.)干种子进行辐射,研究了在不同中子吸收剂量情况下,胡麻M_1和M_2代生长期性状产生的辐射生物效应。结果表明,辐射生物效应与中子剂量之间存在着关联,较低剂量(2.55 Gy和4.33 Gy)的中子辐射对M_1代胡麻苗期株高的生长有显著的促进作用;低剂量(0.24-4.33 Gy)的中子辐射具有促使M_1和M_2代胡麻侧芽发生的效应,且存在最佳促进剂量。胡麻M_1和M_2代所产生的辐射生物效应之间存在着差异,较低剂量(1.12-4.33 Gy)的中子辐射可以促进M_1代胡麻出苗而抑制M_2代胡麻出苗,M_1、M_2代胡麻的株高和分枝的发育均出现了相似的促进效应,但M_2代比M_1代有所减弱。     

应用~(60)Co-γ射线诱发小麦矮杆变异的研究

本文介绍应用~(60)Co-γ射线诱发小麦生产矮杆变异。我们用M_1株高标准差大于对照1～2倍的照射量为小麦矮杆诱变照射量,获得了120～50cm的各级变异株,在M_2代筛选的矮杆变异株有易于稳定和不易稳定的两种。突变细胞在生育过程中的修复,可能是不易稳定的原因之一。本文最后认为利用γ射线修饰株高是有效的手段之一。     

中低剂量γ射线辐照春小麦杂种提高育种效果的研究

用~(60)Coγ射线2.064C/kg辐照春小麦118个杂交组合的杂种当代干种子的一半粒数,以另半数种子为对照,通过多代选择、最后在经过辐照的“赛洛斯×奇春4号”杂交组合的后代中育成抗倒伏、抗旱的新春2号品种。1986年,新春2号在新疆推广98万亩(6.534×10~7m~2),成为新疆春小麦中种植面积最大的品种。对11个杂交组合的研究表明,杂种辐射F_2M_2。代的株高等10个农艺性状的变异系数普遍大于杂种F_2代,且“赛洛斯×奇春4号”组合的F_2M_2代大多数性状变异系数,高于一般杂交组合。对这1O个农艺性状之间的单相关系数的研究表明,“赛洛斯×奇春4号” 或“奇春4号×赛洛斯” 的F_2M_2代性状单相关系数发生显著变化的频率高达35～40%,比一股杂交组合高出1～5倍。此外还发现,不同母本的细胞质的辐射敏感性不同;主穗长度、主穗有效小穗数、主穗总小穗数,主穗粒数等性状之间的关联,完全受细胞核控制,而单株百粒重和籽粒饱满度两个性状,则与细胞质关系密切。     

中低剂量γ射线辐照春小麦杂种提高育种效果的研究

用~(60)Coγ射线2.064C/kg辐照春小麦118个杂交组合的杂种当代干种子的一半粒数,以另半数种子为对照,通过多代选择、最后在经过辐照的“赛洛斯×奇春4号”杂交组合的后代中育成抗倒伏、抗旱的新春2号品种。1986年,新春2号在新疆推广98万亩(6.534×10~7m~2),成为新疆春小麦中种植面积最大的品种。对11个杂交组合的研究表明,杂种辐射F_2M_2代的株高等10个农艺性状的变异系数普遍大于杂种F_2代,且“赛洛斯×奇春4号”组合的F_2M_2代大多数性状变异系数,高于一般杂交组合。对这10个农艺性状之间的单相关系数的研究表明,“赛洛斯×奇春4号”或“奇春4号×赛洛斯”的F_2M_2代性状单相关系数发生显著变化的频率高达35～40%,比一般杂交组合高出1～5倍。此外还发现,不同母本的细胞质的辐射敏感性不同;主穗长度、主穗有效小穗数、主穗总小穗数,主穗粒数等性状之间的关联,完全受细胞核控制,而单株百粒重和籽粒饱满度两个性状,则与细胞质关系密切。     

离子注入水稻种子的诱变效应

以氮、氢、氩离子注入水稻休眠种子胚部,与~(60)Coγ射线照射作对比,研究了M_1代生物学效应和M_2突变。结果表明,离子注入可诱发根尖细胞染色体结构变异,并抑制根尖细胞有丝分裂,随着离子注入剂量的提高,染色体畸变细胞率呈增加趋势,但剂量间差异不显著。离子束对其染色体的畸变效应低于γ辐射,但对有丝分裂的抑制效应与γ射线相似。     

辐照小麦花粉、子房、植株诱发突变研究

以小麦作材料,用钴-60γ射线照射小麦花粉、子房、孕穗期植株、抽穗期植珠、花末期植株,计算了当代结实率,调查了M_1大田植株成活率和M_2的突变频率以及突变体分类。结果表明,辐照小麦活体,其适宜照射量为0.206～0.516C/kg(800～2000R),比照射小麦干种子低了十倍,其突变频率,有益突变频率、有益突变体百分比分别比辐照小麦干种子提高50～57％,22～34％和83～127％。在同一照射量内,小照射量率比大照射量率的辐射效应明显。适宜的照射量率为每分钟7.74～12.9mC/kg(30～50R)。     

氮和碳离子对甜菊的诱变效应

用60～100keV氮离子和75keV碳离子的不同剂量注入甜菊干种子,并与γ射线进行比较,研究其M_1代生物学效应和M_2代突变。结果表明,离子束能诱发甜菊染色体结构变异,抑制有丝分裂活动,随着注入离子的能量和剂量提高,染色体畸变细胞率呈增加趋     

辐照小麦花粉、子房、植株诱发突变研究

以小麦作材料,用钻-60γ射线照射小麦花粉、子房、孕穗期植株、抽穗期植珠、花末期植株,计算了当代结实率,调查了M_1大田植株成活率和M_2的突变频率以及突变体分类。结果表明,辐照小麦活体,其适宜照射量为0.206～0.516C/kg(800～2000R),比照射小麦干种子低10个数量级,其突变频率,有益突变频率、有益突变体百分比分别比辐照小麦干种子提高50～57％,22～34％和83～127％。在同一照射量内,小照射量率比大照射量率的辐射效应明显。适宜的照射量率为每分钟7.74～12.9mC/kg(30～50R)。     

利用体细胞无性系变异选育小麦抗赤霉病新品系的研究

利用辐射与离体培养、细胞筛选相结合的方法进行小麦抗病体细胞无性系变异的筛选,选出了4个抗赤霉病新品系。经多年田间接种鉴定和考察,抗病品系的抗病能力较亲本提高1～2级,一些主要农艺性状也发生了变异。在病原菌或毒素作用下,研究了抗病品系及其亲本过氧化物同工酶、超氧化物歧化酶、细胞表面糖蛋白层和细胞超微结构的变化,获得了抗     

黑龙江省小麦诱变育种的新进展

1980～1990年选育推广了5个小麦新品种,这些品种具有早熟、高产、质佳、抗病和适应性强的特点,种植面积373330公顷,取得了明显的经济效益和杜会效益。一批新品系正在参加省区域试验和生产试验。开展的诱变技术研究中,通过控制辐射条件、辐射与杂交相结合、照射雌雄配子和合子以及~(32)P浸渍处理等,提高了诱变效率。利用辐射与远缘杂交结合的方法,克服了杂交的不亲和性和F_1的不孕性,成功地选出了21个有利用价值的小麦-黑麦易位系,并提出了诱发和鉴定易位系的程序。辐射诱变与生物技术相结合的研究取得了较大进展,通过离体诱变和毒素筛选,获得了3个抗根腐病突变体,初步建立了离体诱变和抗病性筛选的技术体系。研究了突变体的生化鉴定方法,加快了筛选速度和育种进程。     

黑龙江省小麦诱变育种的新进展

1980～1990年选育推广了5个小麦新品种,这些品种具有早熟、高产、质佳、抗病和适应性强的特点,种植面积373330公顷,取得了明显的经济效益和社会效益。一批新品系正在参加省区域试验和生产试验。开展的诱变技术研究中,通过控制辐射条件、辐射与杂交相结合、照射雌雄配子和合子以及~(32)P浸渍处理等,提高了诱变效率。利用辐射与远缘杂交结合的方法,克服了杂交的不亲和性和F_1的不孕性,成功地选出了21个有利用价值的小麦-黑麦易位系,并提出了诱发和鉴定易位系的程序。辐射诱变与生物技术相结合的研究取得了较大进展,通过离体诱变和毒素筛选,获得了3个抗根腐病突变体,初步建立了离体诱变和抗病性筛选的技术体系。研究了突变体的生化鉴定方法,加快了筛选速度和育种进程。     

普通小麦品种辐射敏感性及其诱变效应的研究

利用~(60)Co-γ射线辐照含水量13％的小麦休眠种子,从形态学、细胞学和生理生化三方面综合研究了普通小麦品种辐射敏感性。结果表明,普通小麦品种间辐射敏感性存在显著差异,并呈正态分布。对供试的49个品种进行模糊聚类分析,普通小麦品种辐射敏感性分为极敏感型、敏感型、中间型、迟钝型和极迟钝型五类。不同遗传背景品种的辐射敏感性强弱具有以下关系:重组品种>地方品种>辐射实变品种。植物品种辐射敏感性强弱取决于DNA损伤的自身修复能力。M_1辐射敏感性不同的品种,其M_2的诱变效果也不同。在7.74C/kg(30kR)以下的剂量范围内。对辐射敏感的品种实变频率高,数量性状的变异程度大。因此,在辐射育种上,选择敏感的品种作辐照材料可收到较好的效果。