专利名称：重离子束对小麦种子定点诱变育种的方法
技术领域：
本发明属于诱变育种技术，利用重离子侧向发散小、能量损失空间分辨高的特性，对小麦胚部、胚乳采用不同能量、注量进行定点离子束注入，引起作物发生特异性遗传变异。
背景技术：
农作物的遗传育种通常是通过品种的自然突变和人工诱变来实现的。但自然突变的频率太低(约10-7)，人类靠它来诱变育种效率低、时间长。人工诱变可以采用物理因子、化学因子或生物技术等手段来完成，物理因子中经常被采用的是以γ射线和中子为主的中性粒子辐射。这类辐射育种的不足是突变谱不够广，突变体稳定不够快，突变频率还不够高(约10-3-10-4)，更重要的是没有方向性，仍属于随机育种。上世纪80年代中期，我国采用离子束注入，离子种类已达近十种(C、N、O、Ar、Fe、Cn、Zn等)，能量已从超低能(＜150keV)到低能(10MeV/u以下)，诱变对象已不限于农作物(也有微生物、动物、花卉、药材等)。诱变育种成果累累，产生了明显的经济效益和社会效益。然而，这种诱变仍停留在一般的随机突变上，缺乏方向性、影响了育种效率的提高。
发明内容
本发明的目的利用离子束传能线密度大、能损的空间分布好、重离子参数多样、有能量转移，电荷交换，又有质量沉积，具有物理诱变与化学诱变的双重特性。采用不同种类、能量、电荷组合的离子束定点(位)注入小麦风干种子的胚部(胚根、胚芽、外子叶等)或胚乳。观察其大田农艺性状变异与注入部位间的关系，找出它们的相关性，实现人们对小麦育种方向的控制和选择。
本发明的目的可以通过以下措施来实现一种重离子对小麦定点(位)诱变育种的方法，将小麦干种子垂直插入样品盘内，在注入胚部(注根、注芽)情况下，胚部朝上，面向离子束，离子束垂直注入胚部的能量为15MeV/u16O+8，离子注量为1×107-1×108ions/cm2，离子停留深度0.5∽0.7mm；在注胚乳的情况下，种子的顶部朝上，面向离子束，注入胚乳的能量为36MeV/u16O+8，离子注量为1×107-1×108ions/cm2，离子停留深度为2-3mm。
本发明的优点及产生的效果是1、作物种子胚部在宏观上可以区分为胚根、胚芽、外子叶等，由于它们在作物的生命过程中所发挥的功能不同，若伤及胚芽或胚根，它们在萌发、生长过程中，以至最终在结实结果中，在生理、生化和遗传上表现有所不同。本发明采用降能技术，将离子能量调节到使其注入深度为0.7mm(胚部厚度约1mm)，同时对胚根、外子叶实行屏蔽，让离子束只能注入胚芽，而不伤及别的部位的细胞，这时，有可能会诱发生育期变短、穗数、穗粒数增多等突变性状，因而出现了倾向性的突变。
2、重离子束注入农作物胚乳(采用了“嫁接”技术，以免除辐照装置环境辐射对胚的影响)能诱发突变效应，这是传统遗传学观念不可理解的一种新现象。通常认为，胚部能对遗传突变起作用，胚乳只是提供胚在种子萌发过程中所需要的营养物，而不可能诱发后代遗传性突变，但我们通过重离子处理胚乳后，在细胞学和大田选育中确实都观察到了变异和遗传(已到M5代)的现象，而且有它的倾向性。
图1是本发明的示意2是本发明对胚芽实行屏蔽示意图具体实施方式
实施例1，选取大小均匀、籽粒饱满、无破损、无霉菌污染的小麦高代稳定材料14615风干种子作试材，将其垂直插入样品盘内，在注根的情况下，胚部朝上，面向离子束。能量为15MeV/u16O+8、半致死注量为8×107ions/cm2，离子停留深度为0.7mm，其效果见下表1
注入注入半致死 注入 M1代根尖细胞 大田中M1代 M2代突类型能量注 量 深度 中染色体畸变率 生理损伤程度 变频率 后代突变倾向(ions/cm2) (mm)(以半致死注量为例) 及表现(以出苗率50％为准)注根 15MeV/u16O+88×1070.7 较高12.1％ 较强生长势弱，分蘖少 4.3-6.1％ 矮杆，无芒，白粒实施例2，选86336风干种子作试材，能量为15MeV/u16O+8、半致死离子注量为2×107ions/cm2，垂直注入种子胚芽，离子停留深度为0.7mm，其后代突变的倾向性见表2注入 注入 半致死 注入 M1代根尖细胞 大田中M1代 M2代突类型 能量 注量 深度 中染色体畸变率 生理损伤程度 变频率 后代突变倾向(ions/cm2) (mm) (以半致死注量为例) 及表现(以出苗率50％为准)注芽 15MeV/u16O+82×1070.7 较低73％强幼苗畸形，发育迟缓 4.9-7.0％ 早熟，千粒重高实施例3，选82166风干种子作试材，在注胚乳时，让顶部朝上，面向离子束。能量为36MeV/u16O+8、半致死离子注量为1×108ions/cm2，从种子顶部注入胚乳，离子停留深度为3mm，其后代突变的倾向性见表3注入 注入 半致死 注入 M1代根尖细胞 大田中M1代M2代估类型 能量 注量深度 中染色体畸变率 生理损伤程度 变频率后代突变倾向(ions/cm2) (mm) (以半致死注量为例) 及表现(以出苗率50％为准)胚乳36MeV/u16O+81×1083 次之8.7％次之叶片小，穗部扭曲 6.5-7.0％ 矮杆，穗型成棍棒
权利要求
1.一种重离子束对小麦种子定点诱变育种的方法，其特征在于离子束垂直注入胚部的能量为15MeV/u16O+8，离子注量为1×107-1×108ions/cm2离子停留深度0.5∽0.7mm；离子束从种子顶部注入胚乳的能量为36MeV/u16O+8，离子束注量为1×107-1×108ions/cm2，离子停留深度2-3mm。
全文摘要
本发明属于春小麦诱变育种。利用重离子侧向发散小，能量损失的空间分辨高的独特优势，采用离子束不同能量，不同注量，对小麦胚部(胚根、胚芽)和胚乳不同部位注入不同深度。在当代大田中生理损伤表现为幼苗发育畸形、迟缓、生长势弱、分蘖少、叶片小、稳部扭曲等性状，后代突变表现出矮杆，早熟，千粒重高，穗型、芒型、粒色、粒质的变化等不同倾向性。其方法对于农学界所追求的定向育种，无疑是一次有益的尝试。
文档编号A01H1/06GK1547894SQ0313429
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月23日 优先权日2003年5月23日
发明者卫增泉, 颉红梅 申请人:中国科学院近代物理研究所