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诱变结合植物组织培养在植物育种中的应用

花匠小妙招
2024-11-07 23:59

收稿日期:2003-03-13初稿;2004-01-14二改稿。作者简介:刘进平,男,1970年2月出生,博士,讲师,从事作物遗传育种的教学科研工作。上海农业学报2004,20(1):19~22ActaAgriculturaeShanghai

文章编号:10003924(2004)011904诱变结合植物组织培养在植物育种中的应用(综述)刘进平郑成木(华南热带农业大学农学院,海南儋州571737)摘要对诱变与植物组织培养相结合进行育种的优缺点、方法及应用作了综述。关键词诱变;植物组织培养;植物育种中图分类号:S336;Q813.1+2;Q813.5文献标识码:A诱变(mutagenesis,mutationinduction)育种是指利用各种物理因素、化学因素和生物因素诱导植物发生突变,根据育种目标进行选择新品种的育种技术。诱导植物发生突变的各种物理因素、化学因素和生物因素称为诱变剂(mutagen,mutagenicagent),常用的物理诱变剂主要是指不同种类的射线,如X射线、射线、快中子、慢中子、紫外线和射线,以及激光和各种粒子的微束等;常用的化学诱变剂包括烷化剂[主要有甲基磺酸乙酯(EMS)、亚硝基乙基脲(NEH)、乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、N甲基N硝基N亚硝基胍(MNNG或NG)和亚硝基乙基尿烷(NEU)等]、碱基类似物[5溴尿嘧啶(BU)、5溴脱氧尿核甙(BudR)、2氨基嘌呤(AP)等]、叠氮化钠(NaN3)、抗生素、芥子气、吖啶、羟胺及诱发加倍的试剂如秋水仙素等。据统计,至1985年世界各国通过诱变已育成500多个品种,1991年在143种植物上育成1497个品种,1992年增至149种植物,育成的品种达1557个,1995年又增至154种植物,育成1737个品种。我国诱变育种始于20世纪50年代后半期,几十年的发展成就斐然,诱变育成的品种数一直占世界同期育成品种总数的10%左右,不论诱变育成的品种数还是种植面积均居世界首位,据1991年不完全统计已在35种植物上育成396个品种,占当时世界各国诱变育成品种的14左右,而1994年底已在40多种植物上育成430个品种[1~4]。目前,除常规诱变育种手段外,育种工作者开始探索新的诱变源和诱变处理材料,如采用各种航天器或高空气球搭载植物材料,以利用太空或高空等空间环境作为诱变源,以及利用植物组织培养材料作诱变材料,并利用植物组织培养技术进行选择和分离突变体。本文对诱变同植物组织培养(或体外培养)相结合的育种进行论述。1.诱变结合植物组织培养进行育种的优点与缺点同系谱选择和杂交育种等常规育种方法相比,诱变育种可以诱导产生自然界不存在的或极为罕见的新性状、新类型;或者虽然存在某种基因类型,但由于基因高度连锁或涉及种间或属间杂交,利用杂交育种进行基因转移不易成功时,采用诱变育种往往能够奏效;或者某些基因类型常与有害性状相联系或存在基因多效现象,在这些情况下,诱变育种也经常被采用,有时甚至是唯一有效的育种手段。诱变与植物组织培养相结合不仅具备上述特点,还具有以下几条优点:植物组织培养材料如茎尖培养、花药(含小孢子)培养、悬浮细胞或原生质体培养等培养材料微小,诱变剂容易吸引,不仅容易获得数量较大而且均匀一致或基本一致的诱变群体,这对于许多营养繁殖植物而言尤为有利,有时甚至是唯一有效的方法,例如木薯、甘薯、马铃薯、香蕉、大蕉和甘蔗等植物不仅因为繁殖体较大而难以诱变处理,而且往往由于不育而不能通过杂交或回交进行育种[4]。实际上,该法对禾谷类作物育种也十分有效[5]。由于体外培养环境的特殊性,体外培养过程本身就是一个诱变过程,所以经常会出现频率较高的体细胞无性系变