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花生辐射诱变育种

/radiation breeding of peanut/
条目作者侯睿

侯睿

最后更新 2022-12-23
浏览 103
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用辐射培育花生新品种的方法。

英文名称
radiation breeding of peanut
所属学科
核技术

花生属异源四倍体(AABB,4n=40),一般认为是由野生二倍体基因组AA和BB经过长期自然杂交和进化形成的,一般认为花生属植物最初起源于巴西高原地区,在高原由于地质运动而抬升的漫长过程中,这些植物沿着河流向低海拔地区扩展,而且沿不同流域形成不同“区组”“区系”和“种”的分化。花生籽仁富含油脂及蛋白质,是重要的油料和经济作物,是重要的植物油和蛋白质来源。中国花生面积仅次于印度居世界第二位,总产量高居世界首位,中国在世界花生生产中占有举足轻重的地位。

花生种质资源收集整理工作是花生育种的重要基础,国际上花生种质资源搜集最多的是位于印度的国际热带半干旱地区作物研究所(ICRISAT),共保存了15445份栽培花生及453份野生资源。中国作物种质资源长期库与中期库保存了从33个国家引进的8173和8957份花生种质资源,其中国外花生品种资源3025份。

花生种质资源创新是选育突破性品种的必要前提,中国主要利用杂交回交、野生种远缘杂交、辐射及化学诱变、分子育种等方法进行的遗传改良与种质创新,但由于花生高度闭花授粉、基因库遗传基础狭窄以及远缘杂交不亲和性等特点,导致花生栽培种遗传多样性偏低,难以培育新的突破性品种。

花生辐射育种通常指在人工控制条件下,利用物理射线作为诱变因素,对花生组织、器官或整体进行处理,诱发其染色体数量、结构改变进而影响植株行为变异,从而得到可供生产利用的突变体,并在此基础上进一步培育出新种质的育种技术。花生辐射育种可以打破不利基因连锁,促进基因交换、基因重组,使诱变材料产生DNA突变,或导致细胞染色体变异,具有变异频率高、变异范围大、后代稳定快、育种年限短等特点,可产生自然界不存在或极为罕见的新性状,是创制突破型品种的有效途径。通过辐射诱变和辐射与杂交相结合等方法,国内已先后选育一批花生新品种:如“辐2l”“鲁花6号”“鲁花7号”“辐7-28”等,促进了花生行业的发展,创造了巨大的经济效益。

美国于1949年开始利用X射线进行花生辐射育种研究,同期许多国家也先后开展了这一工作。中国在这一领域的研究滞后于其他国家。20世纪60年代,由广东和山东两省开展研究。随着科技的发展,辐射源越来越多,常见的辐射源包括:X射线、γ射线、α和β粒子、紫外线、激光、质子、快中子、航空诱变等。但60Co-γ射线仍是花生乃至农作物上最常用的辐射诱变源。

辐射对花生的诱变作用是一个很复杂的过程,辐射效果受供试材料、诱变因子和处理方法以及辐射后处理等多种因素影响。研究结果表明,不同花生品种、不同组织部位、不同生育时期及前处理的同一品种,其辐射敏感性、变异性和变异率差异极大。同时,诱变源、辐照剂量/剂量率、处理方法、环境因子、辐射后处理等对花生诱变效应的影响很大。

理论上辐射诱变可以诱发花生所有性状的变异,并可遗传。从外观上看,可分为三类突变:单一性状突变、多性状突变、性状不完全突变。从诱变性状来看,可分为:形态学性状特异突变、品质优异突变、抗性优异突变、生育期突变、生理机能和器官组织结构突变等。从遗传稳定性来看,诱变结果可分为:单一/多性状突变后代稳定遗传、突变体后代有规律遗传分离、突变体后代无规律分离三类。研究结果表明,无规律分离类型出现概率>稳定遗传类型出现概率>有规律分离类型出现概率。从突变性状来看,叶形突变中稳定遗传类型的出现率高,分离类型的出现率低;株高突变的稳定与分离类型的出现率都较高;荚果、茎枝、株型、生育期突变的分离类型明显多于稳定遗传类型;色素突变的两种类型出现率都较低。从世代看,稳定遗传类型的出现率M2<M3代,分离类型出现率为M3<M2代。从单一性状与多性状突变后代的遗传分离情况来看,稳定遗传类型出现率:单一性状突变>多性状突变。分离类型出现率:多性状突变>单一性状突变。

  • HALWARD T, STALKER HT, LARUE E, et al.Use of single-primer DNA amplifications in genetic studies of peanut (Arachis hypogaea L.).Plant Molecular Biology,1992,18(2):315-325.
  • 周小静,任小平,黄莉,等.花生种质资源研究进展与展望.植物遗传资源学报,2020,21(1):33-39.

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