專利名稱：一種航天育種的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于植物育種技術領域，進一步的說，是涉及一種利用航天空間環(huán)境誘變植物種子進行育種的方法。
在生物學研究領域中，如何優(yōu)化植物、尤其是農作物的種子，以提高產量、質量及縮短成熟期等問題始終是一個重要的研究方向。特別對于我國這樣的農業(yè)大國這類研究更有著重要的價值。農業(yè)育種的方法多種多樣，如雜交育種、基因育種、輻照育種、低溫育種等。利用這些方法進行農作物的育種可以帶來改良品種，但往往培育周期長、種子優(yōu)化效果不顯著。
目前，利用航天空間環(huán)境這種特殊條件應用到植物種子育種方面的具體技術未見報道。
本發(fā)明提供了一種新型育種方法。通過航天空間環(huán)境對植物種子進行誘變，使種子內部發(fā)生生理突變，提高突變酶的活化，促使基因活化，形成變異遺傳。比現(xiàn)有的育種方法具有更大的優(yōu)勢，如變異效果明顯、育種周期短等。例如，與常規(guī)輻照育種法相比，空間誘變育種具有變異類型多、變異頻率高的特點。
在航天空間環(huán)境中，包括太空中宇宙射線、超真空、微重力等綜合因素的影響，導致植物種子的遺傳物質發(fā)生變化。本發(fā)明以此為基礎，利用空間環(huán)境誘變種子，從而使被處理的種子具有優(yōu)化特性，達到育種目的。
本發(fā)明的具體方法是，利用航天飛行器搭載種子進行航天飛行，通過航天的空間環(huán)境，使種子得到誘變，再將空間誘變處理后的種子經過常規(guī)播種選育、篩選而得到優(yōu)化種子。
在本發(fā)明的方法中，導致種子誘變的主要因素為空間環(huán)境中的太空射線輻照、真空度及微重力等。搭載的種子固定在航天飛行器的艙內，最好靠近或貼在艙壁上，使之更充分的接觸太空中的宇宙射線。種子所處的艙內環(huán)境為通常意義上的太空環(huán)境。具體來說真空度為10-3～10-6Pa，微重力為10-3～10-5g，種子被輻照的劑量為通常太空環(huán)境中所能受到的宇宙射線的輻照劑量。
本發(fā)明方法中的航天飛行器為目前應用于航天飛行、太空探索等的一切儀器設備及裝置，包括衛(wèi)星、飛船、航天飛機、航天火箭、高空氣球等。航天飛行器的飛行高度一般在175～2000公里范圍內。發(fā)明人經常實施的是在175～500公里范圍內。
種子所處環(huán)境的溫度一般為航天飛行器的艙內溫度，具體為10～20℃。在飛行器升空或落地的過程中溫度會產生一些波動。此外為了需要，可以對溫度進行調節(jié)至更高或更低。
種子空間誘變的時間即飛行器的航行時間，從1天到30天，甚至到六年或更長，一般根據飛行器的航行任務時間而定。發(fā)明人經常實施的為1～25天，其中15～25天種子的突變率較高，說明誘變時間長會一定程度的提高種子的突變率。
本發(fā)明的方法中，經過航天空間環(huán)境誘變處理的種子，回到地面后，利用通常的播種選育的方法進行優(yōu)選、穩(wěn)定性狀，而得到優(yōu)化的種子。具體的做法為，將航天飛行器搭載的種子在田間種植，注意設隔離區(qū)，以免其它花粉的傳入。每種搭載的種子與地面對照組及時對比，做好田間觀察，選擇性狀好的變異個體留種，進行下一代繁殖。并進行細胞學、生理學、分子生物學的檢測，不斷地純化有益變異株系，增加種植面積，使其優(yōu)良變異性狀盡快穩(wěn)定。從遺傳學角度看，一個優(yōu)良性狀應穩(wěn)定四代后才被認為是穩(wěn)定的。因此，對于航天空間環(huán)境誘變的種子也是經過四代培育，性狀穩(wěn)定的植株才被認為是最終得到的優(yōu)質株系。
本發(fā)明的航天空間環(huán)境誘變育種方法，具有有益變異多、變幅大、穩(wěn)定性強等優(yōu)點。因此不僅可以獲得優(yōu)質、高產、早熟、抗病的優(yōu)化種子，還能夠提供在自然環(huán)境下難以發(fā)現(xiàn)的、特異的變異類型，提供新種質資源。比現(xiàn)有的育種方法具有更大的優(yōu)勢。
衛(wèi)星返回地面后，在育種基地種植了四代。第一代就出現(xiàn)了性狀分離現(xiàn)象，如有的植株變的高大健壯，有的植株矮小細弱，甚至有的停止生長。通過對各種變異植株進行細胞學檢測、生理檢測(過氧化物同二酶檢測)和RAPD分子初步檢測，發(fā)現(xiàn)搭載后的種子比地面對照組的種子細胞壁面積增大出現(xiàn)了扭曲現(xiàn)象，葉綠體膨脹、淀粉粒增多；過氧化物酶的活性發(fā)生了較大變化，比地面對照組種子的酶活性增強；分子圖譜也相應出現(xiàn)了與地面對照組不同的譜帶，證明了搭載后的種子遺傳物質發(fā)生了變異。從中篩選出植株高大健壯、結果多、果實大的株系留種，在進行第二代、第三代、第四代種植，并每一代都加以細胞學、生理學、分子生物學的檢測并結合地面只管篩選，第四代時獲得了性狀穩(wěn)定的優(yōu)良黃瓜株系。對比地面對照組其特點是果型大、口感好、肉質脆爽、抗沖、耐旱、抗霜霉變。Vc含量比地面對照組增加了10～12％，可溶性固型物增加了15～20％。單果平均重800～1000g(地面對照組單果平均重300～400克)，畝產平均5500公斤(地面對照組畝產3500～4000公斤)。
權利要求
1.一種育種方法，將種子進行誘變處理，再將處理后的種子經過常規(guī)播種選育、篩選而得到優(yōu)化種子，其特征在于利用航天飛行器搭載種子進行航天飛行，利用航天的空間環(huán)境，使種子得到誘變。
2.一種根據權利要求1所述的育種方法，其中所述的航天飛行器包括衛(wèi)星、飛船、航天飛機、航天火箭、高空氣球。
3.一種根據權利要求1所述的育種方法，其中所述的航天飛行器的飛行高度為175～2000公里。
4.一種根據權利要求3所述的育種方法，其中所述的航天飛行器的飛行高度為175～500公里
5.一種根據權利要求1所述的育種方法，其中所述的種子在航天飛行器中真空度為10-3～10-6Pa，微重力為10-3～10-5g。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型植物育種的方法。本方法具體為利用航天飛行器搭載種子進行航天飛行，利用航天的空間環(huán)境，使種子得到誘變。將種子進行誘變處理之后，再將處理后的種子經過常規(guī)播種選育、篩選而得到優(yōu)化種子。本發(fā)明的航天空間環(huán)境誘變育種方法，具有有益變異多、變幅大、穩(wěn)定性強等優(yōu)點。因此不僅可以獲得優(yōu)質、高產、早熟、抗病的優(yōu)化種子，還能夠提供在自然環(huán)境下難以發(fā)現(xiàn)的、特異的變異類型，提供新種質資源。比現(xiàn)有的育種方法具有更大的優(yōu)勢。
文檔編號A01C1/00GK1425270SQ0212522
公開日2003年6月25日 申請日期2002年7月17日 優(yōu)先權日2001年12月10日
發(fā)明者劉敏, 潘毅, 薛淮, 張純花, 佟一超, 郝連元 申請人:中國科學院遺傳研究所