专利名称:一种航天育种的方法
技术领域
本发明属于植物育种技术领域,进一步的说,是涉及一种利用航天空间环境诱变植物种子进行育种的方法。
在生物学研究领域中,如何优化植物、尤其是农作物的种子,以提高产量、质量及缩短成熟期等问题始终是一个重要的研究方向。特别对于我国这样的农业大国这类研究更有着重要的价值。农业育种的方法多种多样,如杂交育种、基因育种、辐照育种、低温育种等。利用这些方法进行农作物的育种可以带来改良品种,但往往培育周期长、种子优化效果不显著。
目前,利用航天空间环境这种特殊条件应用到植物种子育种方面的具体技术未见报道。
本发明提供了一种新型育种方法。通过航天空间环境对植物种子进行诱变,使种子内部发生生理突变,提高突变酶的活化,促使基因活化,形成变异遗传。比现有的育种方法具有更大的优势,如变异效果明显、育种周期短等。例如,与常规辐照育种法相比,空间诱变育种具有变异类型多、变异频率高的特点。
在航天空间环境中,包括太空中宇宙射线、超真空、微重力等综合因素的影响,导致植物种子的遗传物质发生变化。本发明以此为基础,利用空间环境诱变种子,从而使被处理的种子具有优化特性,达到育种目的。
本发明的具体方法是,利用航天飞行器搭载种子进行航天飞行,通过航天的空间环境,使种子得到诱变,再将空间诱变处理后的种子经过常规播种选育、筛选而得到优化种子。
在本发明的方法中,导致种子诱变的主要因素为空间环境中的太空射线辐照、真空度及微重力等。搭载的种子固定在航天飞行器的舱内,最好靠近或贴在舱壁上,使之更充分的接触太空中的宇宙射线。种子所处的舱内环境为通常意义上的太空环境。具体来说真空度为10-3~10-6Pa,微重力为10-3~10-5g,种子被辐照的剂量为通常太空环境中所能受到的宇宙射线的辐照剂量。
本发明方法中的航天飞行器为目前应用于航天飞行、太空探索等的一切仪器设备及装置,包括卫星、飞船、航天飞机、航天火箭、高空气球等。航天飞行器的飞行高度一般在175~2000公里范围内。发明人经常实施的是在175~500公里范围内。
种子所处环境的温度一般为航天飞行器的舱内温度,具体为10~20℃。在飞行器升空或落地的过程中温度会产生一些波动。此外为了需要,可以对温度进行调节至更高或更低。
种子空间诱变的时间即飞行器的航行时间,从1天到30天,甚至到六年或更长,一般根据飞行器的航行任务时间而定。发明人经常实施的为1~25天,其中15~25天种子的突变率较高,说明诱变时间长会一定程度的提高种子的突变率。
本发明的方法中,经过航天空间环境诱变处理的种子,回到地面后,利用通常的播种选育的方法进行优选、稳定性状,而得到优化的种子。具体的做法为,将航天飞行器搭载的种子在田间种植,注意设隔离区,以免其它花粉的传入。每种搭载的种子与地面对照组及时对比,做好田间观察,选择性状好的变异个体留种,进行下一代繁殖。并进行细胞学、生理学、分子生物学的检测,不断地纯化有益变异株系,增加种植面积,使其优良变异性状尽快稳定。从遗传学角度看,一个优良性状应稳定四代后才被认为是稳定的。因此,对于航天空间环境诱变的种子也是经过四代培育,性状稳定的植株才被认为是最终得到的优质株系。
本发明的航天空间环境诱变育种方法,具有有益变异多、变幅大、稳定性强等优点。因此不仅可以获得优质、高产、早熟、抗病的优化种子,还能够提供在自然环境下难以发现的、特异的变异类型,提供新种质资源。比现有的育种方法具有更大的优势。
卫星返回地面后,在育种基地种植了四代。第一代就出现了性状分离现象,如有的植株变的高大健壮,有的植株矮小细弱,甚至有的停止生长。通过对各种变异植株进行细胞学检测、生理检测(过氧化物同二酶检测)和RAPD分子初步检测,发现搭载后的种子比地面对照组的种子细胞壁面积增大出现了扭曲现象,叶绿体膨胀、淀粉粒增多;过氧化物酶的活性发生了较大变化,比地面对照组种子的酶活性增强;分子图谱也相应出现了与地面对照组不同的谱带,证明了搭载后的种子遗传物质发生了变异。从中筛选出植株高大健壮、结果多、果实大的株系留种,在进行第二代、第三代、第四代种植,并每一代都加以细胞学、生理学、分子生物学的检测并结合地面只管筛选,第四代时获得了性状稳定的优良黄瓜株系。对比地面对照组其特点是果型大、口感好、肉质脆爽、抗冲、耐旱、抗霜霉变。Vc含量比地面对照组增加了10~12%,可溶性固型物增加了15~20%。单果平均重800~1000g(地面对照组单果平均重300~400克),亩产平均5500公斤(地面对照组亩产3500~4000公斤)。
权利要求
1.一种育种方法,将种子进行诱变处理,再将处理后的种子经过常规播种选育、筛选而得到优化种子,其特征在于利用航天飞行器搭载种子进行航天飞行,利用航天的空间环境,使种子得到诱变。
2.一种根据权利要求1所述的育种方法,其中所述的航天飞行器包括卫星、飞船、航天飞机、航天火箭、高空气球。
3.一种根据权利要求1所述的育种方法,其中所述的航天飞行器的飞行高度为175~2000公里。
4.一种根据权利要求3所述的育种方法,其中所述的航天飞行器的飞行高度为175~500公里
5.一种根据权利要求1所述的育种方法,其中所述的种子在航天飞行器中真空度为10-3~10-6Pa,微重力为10-3~10-5g。
全文摘要
本发明提供了一种新型植物育种的方法。本方法具体为利用航天飞行器搭载种子进行航天飞行,利用航天的空间环境,使种子得到诱变。将种子进行诱变处理之后,再将处理后的种子经过常规播种选育、筛选而得到优化种子。本发明的航天空间环境诱变育种方法,具有有益变异多、变幅大、稳定性强等优点。因此不仅可以获得优质、高产、早熟、抗病的优化种子,还能够提供在自然环境下难以发现的、特异的变异类型,提供新种质资源。比现有的育种方法具有更大的优势。
文档编号A01C1/00GK1425270SQ0212522
公开日2003年6月25日 申请日期2002年7月17日 优先权日2001年12月10日
发明者刘敏, 潘毅, 薛淮, 张纯花, 佟一超, 郝连元 申请人:中国科学院遗传研究所
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