辐射育种的方法及原材料选择

辐射原材料的选择
 
辐照原材料的正确选择是辐射育种成功的基础。根据辐射育种特点选择综合性状好、有某一两个须改良的性状的品种、无性系或杂交材料作为处理的原材料。应选用杂合程度高的材料处理。基因型杂合程序高的材料诱发产生隐性突变的性状比纯合材料易于显现，能提高后代的突变频率及选择机率。处理原材料的遗传背景可影响突变率、突变性状的表现，所以要选择易发生突变的基因型。贾思克(Jank)对射线处理不同花色的菊花进行研究，发现粉红色的菊花是诱发其他花色突变最适宜的辐照材料，其次是白色、青铜色、红色及紫色品种。对郁金香花色诱变研究，发现用粉红色的试材最适宜，用黄色品种就难于诱发花色突变。辐照风信子深色品种，可产生很多花色变异。中国对辐照菊花品种变异特性进行研究，发现品种间的可突变性有很大的差异，并筛选出13个易突变的品种。
 
辐照的方法和材料
 
辐照的方法分外照射和内照射两种，前者应用居多。外照射是指被处理的植物试材受体外某种辐射源发出射线的照射。在短期内(几分钟、几小时)对处理试材照射完所需的全部剂量称为急性照射，这种方法简便、安全，可处理大量的材料，是最常采用的方法。在植物生育期间较长时间内(7天、几个月、甚至几年)照射完所需的全部剂量称为慢性照射，这种方法需专门γ圃或γ温室辐照设施，目前中国仅四川、浙江、黑龙江等省的农业科学院开展了月季、菊花、君子兰等慢照射的研究。
 
处理材料有块茎、鳞茎、球茎、块根、枝条、幼苗、种子、生长植株和花粉等。由于突变发生在单个细胞中，受处理的芽原基或胚所包含的细胞越少越好，这样可产生较宽的突变扇形体，减少体细胞选择，易于突变性状显现。最理想的处理材料是单细胞材料或由单细胞长出的不定芽。在辐照球茎、块根等材料时，应尽可能在其上的芽处于最早的发育阶段时进行。由于以上这些材料的体积较大，在辐射过程中为保证接受均匀剂量，必须使被处理材料处在转动中或辐照一半剂量后进行翻转;在辐照休眠枝时，可把芽条剪成20cm长、捆粗直径3cm一束。辐照时，须将枝条基部和生根的扦条进行屏蔽，以保护根系不受射线照射，以免影响成活率;用射线处理种子主要诱发胚芽生长点细胞的突变。可处理干种子或萌动种子。处理干种子，便于远距离运输，手续方便，处理量大，且剂量较为精确。处理萌动种子，可利用细胞分裂的同步性，在诱变最有利的细胞分裂时期辐照，提高诱变效果;辐照花粉时辐照剂量应较低，产生嵌合体很少，诱发的突变率高。其方法是先将花粉装入容器，置钴源室中辐照后立即授粉。
 
辐照后的分离鉴定
 
植物组织是多细胞构成的，辐照后，只是分生组织中某些细胞发生突变，易导致嵌合体的形成，降低突变率和诱变效果。为使体细胞选择减少到最低程度，使突变细胞分离显现，成为稳定的同质突变体或周缘嵌合体，常用摘心、短剪、嫁接或连续扦插等方法将试材中产生的体细胞突变分离并显现出来。为此，必须掌握产生突变细胞最多的部位。据研究，辐照芽长出初生枝的低位芽(基部芽)具有最多数量的突变细胞。因此可对处理过的试材，长出的一年生初生枝留几个基部芽摘心或短剪，或把初生枝上的若干低位芽转接，或是对插枝连续扦插，分离出同质突变体，作进一步选择与鉴定;还可采用诱生不定芽的技术，减少体细胞选择，获得同质突变体。世界上已有350种植物可在离体叶的不同部位产生不定芽，而后长成完整植株。这种不定芽往往起源于单细胞，可获同质突变体。如荷兰用X射线处理杂种扭果花的半叶，由诱发的不定芽获得同质突变体小植株达30%以上，在大量突变体中有5个突变体在试验后的第三年就定为商品品种投放市场。
 
观赏植物的种子或营养器官经辐照后，长成的枝条或植株是由遗传性不同的体细胞构成的嵌合体，对这种扇形嵌合体一般不进行选择，即使表现出形态变异，一般不能遗传到下一个世代。经辐照后长出的初生枝或M1代必须经过重复修剪或扦插获得VM2(第二营养世代)VM3植株或M2代使扇形嵌合态转化为稳定的周缘嵌合体(或同质突变体)后，才能进行初步的选择。初选时，因多数选择株型、花和叶色泽、形状、大小等变异，且试验群体较大，可用官能鉴定或简单的测量方法发现变异，选出符合育种目标的突变体，并与对照进行比较。如选择的是耐低温、抗病的突变体，则需要给予一定低温条件或病原接种进行鉴定。初选出的突变体经营养繁殖后确定其突变稳定性，决定入选后，再对其他特性进一步用仪器或其他方法鉴定，如用细胞遗传学方法检查染色体数和染色体畸变;用生物化学方法鉴定酶谱、生理生化特性的差异;用层析技术分析花色素变异性质等。
 
围绕提高辐射育种效果，很多国家开展了多方面的研究，中国农业科学院原子能利用研究所以两种菊花品种的种子、插条、生根小苗、组培用外植体、愈伤组织、丛生芽为试材，以使种子活力指数(VI)和成活率(L)比对照下降50%的剂量值为指标，研究其辐射敏感性差异，其敏感程度：叶>茎>愈伤组织>丛生芽>生根小苗>插条>种子。荷兰对菊花采用累进辐射诱发突变体的方法取得了较好的效果。他们首次用射线辐照浅粉红色品种‘粉色霍里姆’(cv.Pink Horim)的插条，第二年获得大量的花色突变体，其中‘米隆卡’(cv.Milonke)等4个突变体定为商品种。以后对全部选株进行再次辐照，营养后代花色发生了大幅度变异，又选出花深红色、茎生长强健，花序大的突变体‘米罗司’(cv.Miros)。第三年再次对其辐照，又选出‘深色米罗司’(cv.Dark Miros)等几个优良突变体。采用这一方法，仅用了4年时间就获得了几百个花色突变体。它们不仅具有原品种优良性状，而且改善了商品质量与产量，选出的‘米罗司’(cv.Miros)品种群成为荷兰主要商品切花品种。近年来国外突变育种的目标为选育耐低温、耗能少的突变品种。荷兰首次用射线辐照菊花生根插条及以低温处理，选出了耐低温的突变体。‘帕莱而’(cv.Preil)辐照细胞悬浮培养物在低温条件下由细胞再生小植株，获得耐低温的菊花突变体。组织培养技术迅速发展为辐射诱变与离体组织培养结合的技术和选择新品种，开辟了广阔的前景。如江苏省太湖地区农科所对经射线处理的菊花幼嫩花器官进行离体培养，获得了13个突变类型。德国用X射线60GY处理…品红(Euphorhia pulcherrima)的细胞悬浮培养物，通过细胞再生植株，获得8.9%的突变率。