小麦诱变育种的优劣比较

摘 要：小麦诱变育种是利用物理、化学等因素，在人为创造的条件下，诱发小麦种子及植株产生基因突变，再从变异群体中选择符合人们要求的单株或个体，进而培育成新的种质材料或者新品种的方法。这种方法优点是通过诱变育种可以获得个别性状优良的突变体，可以缩短育种年限。小麦诱变育种不足是通过诱变育种改良单一性状比较有效，但同时改良多个性状较困难，且不易得到综合性状优良聚于一体的小麦新材料，很难对后代变异类型及突变频率进行预见，且很难掌握基因诱变性质。

关键词：小麦诱变育种；优点；缺点

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）17-179-01

在自然条件下，由于外界环境的变化和遗传结构的不稳定性，植物本身会发生偶然的自发突变，这类突变发生的频率很低，并因植物种类和基因的不同而存在差异。人工诱变可使自然突变率提高千倍以上，使定向地创造和筛选变异成为可能。育种实践证明，诱变育种技术在作物品种改良上具有独特的作用，它是获得新种质资源和选育新品种的有效途径之一。

一、小麦诱变育种的概念

小麦诱变育种是利用物理诱变因素和化学诱变剂等因素，在人为创造的条件下，诱发小麦种子及植株产生基因突变，发生遗传变异，再从变异群体中选择符合人们要求的单株或个体，在较短时间内获得有利用价值的突变体，根据育种目标的要求，选育成新品种直接应用到生产，或育成新种质做亲本在育种上利用（即突变体的间接利用），进而培育成新的种质材料或者新品种的育种方法。它与常规育种和生物技术结合，更能提高育种效率和水平。

二、小麦诱变育种的方法

1、物理诱变。应用较多的是辐射诱变，即用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等物理因素诱发变异。当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多化学性质十分活跃的自由原子或自由基团。它们继续相互反应，并与其周围物质特别是大分子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。由此又影响到细胞内的一些生化过程，如 DNA合成的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。由于染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数目的变异即染色体突变，而DNA分子结构中碱基的变化则造成基因突变。那些带有染色体突变或基因突变的细胞，经过细胞世代将变异了的遗传物质传至性细胞或无性繁殖器官，即可产生生物体的遗传变异。

2、化学诱变。化学诱变除能引起基因突变外，还具有和辐射相类似的生物学效应，如引起染色体断裂等，常用于处理迟发突变，并对某特定的基因或核酸有选择性作用。化学诱变剂主要有：①烷化剂。这类物质含有1个或多个活跃的烷基，能转移到电子密度较高的分子中去，置换其他分子中的氢原子而使碱基改变。常用的有甲基磺酸乙酯（EMS）、乙烯亚胺（EI）、亚硝基乙基脲烷（NEU）、亚硝基甲基脲烷（NMU）、硫酸二乙酯（DES）等。②核酸碱基类似物。为一类与DNA碱基相类似的化合物。渗入DNA后，可使DNA复制发生配对上的错误。常用的有5-溴尿嘧啶（BU）、5-溴去氧尿核苷（BudR）等。③抗生素。如重氮丝氨酸、丝裂毒素C等，具有破坏DNA和核酸的能力，从而可造成染色体断裂。

化学诱变主要用于处理种子，其次为处理植株。种子处理时，先在水中浸泡一定时间，或以干种子直接浸在一定浓度的诱变剂溶液中处理一定时间，水洗后立即播种，或先将种子干燥、贮藏，以后播种。植株处理时，简单的方法是在茎秆上切一浅口，用脱脂棉把诱变剂溶液引入植物体，也可对需要处理的器官进行注射或涂抹。应用的化学诱变剂浓度要适当。处理时间以使受处理的器官、组织完成水合作用和能被诱变剂所浸透为度。化学诱变剂大都是潜在的致癌物质，使用时必须谨慎。

3、生物诱变

生物诱变因素是指利用外源目的基因、转座子（T-DNA）或逆转座子等插入的位置或剂量效应引起突变，并在离体培养条件下产生体细胞无性系变异， 进而获得有利用价值的突变体的诱变技术。由于转基因技术和离体组织培养技术已作为现代生物学研究的常规操作方法加以广泛应用，所以这种突变类型在诱发突变体的地位中越来越重要。SinghbHan 等在禾谷草中发现了一个属于Ac家族的转座子，它能在小麦染色体的相同位置中出现，这为其在小麦中的应用奠定了基础。逆转座子是寄生性DNA，整合到寄主基因组之后，和宿主基因遵循相同的遗传规律，能进行复制和表达。Nasuda 等通过对AFLP特异片断的克隆测序及 Southern分析发现了小麦特有的逆转座子，有望在小麦诱发突变中发挥作用。

三、小麦诱变育种的优缺点

1、小麦诱变育种的优点

（1）通过诱变育种可以获得个别性状优良的突变体，这些性状可能是：矮杆、抗倒伏、抗病、抗虫、品质优良、早熟和适应性广等。进而根据人工选育目标，得到优良种质资源。此外，也可利用突变体材料作为育种资源亲本用于雜交新品种的选育工作。（2）利用诱变育种可以使小麦的性状稳定较快，大大缩短了育种年限。主要是因为通过诱变所得的变异大多是一个主基因的改变，这会使其较常规育种稳定快，一般经过 3—4代便可基本稳定，进而有利于较短时间育成小麦新品种。

2、小麦诱变育种的缺点

（1）通过诱变育种改良单一性状比较有效，然而，同时改良多个性状较困难，且不易得到综合性状优良聚于一体的小麦新材料。实践证明，诱变育种可以较有效地改良品种的早熟、矮秆、抗病以及优质等单一性状。而对多个性状的改良表现出局限性。此外，诱变育种所产生的材料大部分是不理想的，且选到的理想突变体有时还很可能带有不理想的附带效应。（如其他不良突变性状、易位和不育等）。除此外，由于突变体在M2群体中始终是少数，因此，除了生育期、株高、抗性等易发现的性状外，其他性状必须依靠精确及快速的筛选技术才能发现。（2）小麦诱变育种很难对后代变异的类型及突变频率进行预见，表现出诱发基因突变的多方向性，且很难掌握基因诱变性质。虽然在早熟性、矮秆、抗病、优质等性状方面的突变频率较高，但诱发有益突变基因的频率低，因此，必须扩大诱变后代的群体，这样才能增加选择的机会，而扩大种植群体必然会导致花费更大的人力和物力，给育种工作带来许多不便之处。