赵桂娟的太空育种

太空育种

——植物生物技术论文

学院：数理与生物工程学院 专业：生物技术 学号：0866149112 姓名：赵桂娟

太空育种

摘要：太空育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的育种新途径。大量的试

验证明, 太空育种已培育出许多高产、优质、抗逆性强的优良品种, 是一个前景很好的新的育种方法。

关键词：太空育种

一、什么是太空育种

太空育种也称空间诱变育种或航天育种, 是指将植物种子、试管种苗或其他生物种苗放在航天器上, 送到太空, 利用太空特殊的、地面很难模拟的环境, 即微重力、高真空、强宇宙高能粒子射线辐射、宇宙交变磁场、高洁净及大温差等方面的诱变作用, 使种子基因产 生遗传变异, 再返回地面选育, 培育新品种的育种新技术[ 1]。

二、 太空育种机理及诱变的生物学效应

空间环境与地球环境之间差异巨大, 太空的特殊条件对进入空间的生物材料具有明显诱变作用。空间诱变中高能重粒子(H ZE )能更有效地导致细胞内遗传物质DNA 分子的双链断裂, 而且其中非重接性断裂所占的比例较高, 从而有更强的诱发突变能力。另外,微重力条件可以抑制复机制, 即微重力与辐射可以产生协同作用, 增加变异率。太空诱变导致的死亡率较低, 这样, 发的各种突变都可能表现出来, 从而培育出新品种。

三、太空育种的生物种类 1、 植物种类

截止目前, 曾经幸运进入太空的生物以植物占大多数, 其中粮食作物有麦、大麦、谷子、水稻、甘薯、玉米、高粱、绿豆、红小豆等; 蔬菜有萝卜、青椒、茄子、番茄、绿菜花、大蒜、黄瓜、丝瓜、辣椒、香菜、韭菜、青菜、瓠子、芥苜蓿等; 经济作物有棉花、烟草、西瓜等; 裸子植物有白皮杉、油衫、石刁柏等; 油料作物有大豆、油菜、蓖麻、芝麻、竺麻、向日葵等; 药用植物有西洋参、枸杞、甘草等; 花卉有仙人掌、鸡冠花、菊花、百合等。 . 1. 1 太空育种的粮食作物

航天一号0小麦是1998年山东省农科院原子能所利用一般小麦和美国黑小麦经过杂交形成的新品系, 然后通过返回式卫星携带进入太空诱变, 再经连续7代定性试种培育而成的。/航天一号0小麦良种于2003年试种12. 5公顷获得成功。经10多个测试点的实际计算, 大田种植的0. 7万公顷, 平均每公顷超过9600千克, 部分农户个别地块每公顷超过11200千克。可增产1200~ 1600千克/公顷。/航天一号0小麦的抗逆性、抗病性十分明显; 且耐盐碱、抗干旱, 表现出较强的生命力。2003年11月21日, 由河南省原阳县提供的40克水稻育秧种子搭载我国第十八颗返回式科学与技术试验卫星, 在太空遨游18天后返回地面, 经数十位育种专家艰辛遴选、定向培育, 2007年该县太空水稻选育获得了一个富含硒、铁、钙等微量元素, 外观饱满晶莹,口感良好的水稻新品种, 即/黄蕊一号0太空营养米。 1. 2 太空育种的蔬菜

2007年上市的太空茄子是在2002年第一批搭乘/神舟四号0飞船上天的武汉优 质茄种的基础上, 历经5年的精心培育、六次改良的品种。这批茄子的抗病性好, 试种的1公顷茄子, 从未使用过农药, 其口感更柔和, 茄香浓郁。在其生长过程 中, 茄子的颜色由深变浅, 烹饪后又会由浅紫红变浅绿, 有点像/变色龙0。2007年, 分别在山东苍山县、武汉市郊区、湖北长阳高山蔬菜基地进行了试生产, 消费者反映良好, 市场前景较好。

1. 3 太空育种的花卉

2008年4月7日, 我国首批在太空失重条件下进行变异试验的/太空牡丹0在山东菏泽曹州百花园盛开, 20株/ 太空牡丹0长势喜人,花色多达5种, 有粉色、红色、墨紫色、白色和淡黄色。最引人注目的是一株白牡丹, 开出了16朵洁白硕大的花朵。与普通牡丹相比, /太空牡丹0已表现出出土早、植株生长快、开花早、叶片细长等特点。这批种子2002年9月栽植, 2003年发芽, 共存活28株苗。2006年, 2株牡丹首度开花, 比一般牡丹提前了1 ~ 2年。2007年, 开花牡丹增加到15株, 放花蕾达30多朵。2008年开花植株则增加到20株2006年9月, 12个品种共计2400颗百合种子, 搭载/实践8号0返回式科学与技术试验卫星进行太空育种, 其中2200颗种子在中科院植物所进行胚芽培养,10月培育成种球, 预计将在2009年6月开花。

1. 4 太空育种的水果

2006年9月, 天津市一种西瓜籽种搭乘中国首颗育种卫星15天, 2007年4月, 经过太空育种的西瓜籽种经两次试种, 已经成功分离出具有新基因的植株, 而通常一个新的西瓜体系的形成需要3至5代才能达到稳定阶段。目前, 太空西瓜籽种已经开始第三次分离试种, 2008年10月份, 经过三次分离稳定的太空西瓜籽种将面向全国推广示范种植。 1. 5 太空育种的经济作物

1996年, 选送的芝麻搭载我国第17颗返回式卫星上天, 中国农业科学院武汉油料研究所历经6年田间培育后, 于2002年培育出高产、优质、抗病、抗倒伏的个。

2006年, 我国首批/太空棉0良种在山东省大面积种植成功。中国农科院棉花研究所检测表明: / 太空棉0在太空育种后粒大、赘芽减少、花芽增加, 具有每公 顷产6400千克的潜力。 2 、太空育种的动物

2002年, 我国进行动物太空育种实验, 选中的禽蛋, 是江西特产的泰和县武山凤鸡蛋。凤鸡又叫/ 丝羽乌骨鸡0, 其头小、颈短、眼乌、羽毛白, 身体轻小, 行动迟缓, 极易与其他品种区别, 太空育种后易于鉴别其可能出现的各种变异。/神舟三号0飞船上共搭载凤鸡蛋9枚, 它们是2002年3月18日产下来, 3月20日便被装进飞船的返回舱中, 5天后飞上太空, 7天后返回地面。4月2日, 这9枚凤鸡蛋被送到国家家禽测定中心的孵化箱里。4月23日, 1雄2雌3只太空鸡破壳而出, 另外6枚则提前夭折。研究人员从太空小鸡的外表, 观察它们与地面出生的小鸡有何不同, 随即用各种生物学的技术, 从分子水平分析其胚胎发育、遗传变异等方面是否有所改进和优化。但是, 要获得优良的太空鸡品种, 至少还要通过二三代的选育[ 5]。

2005年8月29日, 我国首次进行的带水系统水产品动植物太空育种试验获得成功。厦门水产研究所率先在我国第21颗返回式科学实验卫星上, 进行了该试验。此次航天搭载试验被命名为/ 鲤鱼跃龙门0。在首飞太空的国产水产种苗中, 包括了鱼、虾、贝、藻的卵子、种苗和微生物组成的共计14个样本, 厦门盛产的紫菜和丰年虾是其中之一。14个水产品样本历经密闭时间共计70天整, 从太空返回后均获存活。个别水产动物落地前已繁育出子代, 落地后已产生后代。 3 、太空育种的微生物

1984年, 美国研究员将黑曲霉放入太空长期飞行器中, 1990年取回发酵, 发现单宁酸产生率提高75%, 菌株的活性也大幅度提高。1987年中国科学院微生物