一切皆有可能辐射诱变育种.docx

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一切皆有可能辐射诱变育种

一切皆有可能——辐射诱变育种

大自然的物种形形色色，千奇百怪，你是否思考过如此丰富的物种是从何而来的吗？

现代进化论者认为，基因突变对物种的多样性起到了重要的作用。

所谓基因突变就是指生物的遗传物质发生可遗传的变异。

我们生存的自然界存在的各种因素包括人类肉眼看不到的宇宙射线、温度的骤变、某些化学物质甚至是人为的因素，都可能导致基因的突变，突变是物种的一种适应性状。

可以说，变异造就了我们这个五彩斑斓、精彩纷呈的世界。

如果人为创造基因突变的条件，在农业生产上，就衍生出一种新的育种手段，就是诱变育种。

你见过一个就能炒出一盘菜的巨型青椒吗？

你相信一株西红柿一次能结13000粒果吗？

你能想象一颗甜瓜结了90个果实的诱人景象吗？

你想咬一口长一米、重三斤的特大黄瓜吗？

这并不是童话王国里的异想天开，这些就是经过人工诱变而育成的奇特品种。

诱变育种最主要的方法就是辐射诱变育种。

通过这种育种方法，我国科研工作者创造了许多产量高、品质优的农作物新品种，在核辐射育种、激光育种、太空育种等方面取得了世界瞩目的成绩。

白手起家，开拓中国辐射育种的新领域

一提到“核”，人们就会自然联想到原子弹——被日本人称为“战争魔鬼”、被美国人称为“战争之神”的东西。

原子核决定着一切物质的性质，核内蕴藏着巨大的能量。

细胞核决定着各种生物的种种性状，其中的遗传物质（核酸）结构的变化蕴藏了无限的遗传变异的潜能。

二次世界大战后，各国科学家都在探索如何将核技术进行和平利用，他们在两“核”之间构建了一座桥梁，把由原子核中解放出来的巨大能量作用于生物细胞核，从而人工发挥了核酸惊人的变异潜能，无限地丰富了生物的变异类型。

我国农业生态区域复杂多样，各地人们对农作物品种的需求也是复杂多样。

但是，如果各地仅仅种植有限的品种，势必会导致育种资源的日渐匮乏，农作物多样性会消失。

农作物物种多样性的消失，意味着具有某些优良性状的基因的消失，从而杂交优势日益丧失。

到最后，就如同近亲结婚，生育出的后代可能出现各种缺陷。

这会严重影响我国农作物产量水平的提高。

因此，基于核技术的辐射诱变育种一兴起，我国的育种专家就踏上了开拓辐射诱变育种的新征程。

在无数前赴后继的核技术诱变育种工作者中，徐冠仁是这一领域发展的开拓者。

1950年，徐冠仁在明尼苏达大学完成作物遗传育种的博士学位后，留在该校从事小麦遗传育种研究。

时值原子能和平利用兴起，他采用热中子和X射线处理小麦种子，得到了抗秆锈病突变体，为抗病育种指出了新的途径，受到国际育种界的重视。

徐冠仁虽然身在异国，但心系祖国。

当在工作上做出成绩的时候，他总在想：

新中国刚刚成立，百废待兴，如果可以将我在这里学到的东西在那里用起来，那么对于整个国家而言，其意义将是多么重大啊！

1956年，徐冠仁毅然携妻儿转道日本回国。

对于他而言，在中国开创一番新的事业、为新中国带来无穷利益的激情和梦想，远远超过了他对于优渥生活和优越工作条件的留恋。

回国以后，徐冠仁召集了7位志同道合的专家，发挥集体的智慧，积极投入筹建工作。

可是，当时核辐射育种在世界上也是刚刚起步，中国在这一领域更是一片个空白，既没有人才，又没有资料，更没有设备，真可算是“白手起家”。

有个别专家流露出想打退堂鼓的意思，徐冠仁就给他们打气：

“将知识的力量，团结的力量，加上献身精神的力量，我们将无往而不胜”。

这个信念也支撑着他自己克服重重困难，走过了最艰苦的创业阶段。

没有实验室，他们就把就把几间平房进行改建；没有资料，大家就通过在国外的私人关系，获取有价值的文献和讯息。

1957年9月，我国第一个原子能农业应用研究机构——中国农业科学院原子能利用研究室终于诞生了。

徐冠仁深知人才是发展的关键。

实验室一边建设、开展工作，一边培养人才。

专家们通过授课、带研究生、举办培训班，为全中国输送了成千上白个可以从事辐射育种的技术骨干。

他们还经常邀在省、市、自治区召开的一些会议上做学术报告，阐述“在农业上和平利用原子能”的意义，并传授核辐射育种的方法。

当时，国际上这一领域的发展是日新月异，徐冠仁积极争取国际合作，沟通与国际原子能机构和世界各国的广泛联系。

先后出访苏联、美国、英国、法国、日本、奥地利、泰国、菲律宾和新加坡等国。

在出访期间，他往往放弃东道主安排的观光活动而去详细考察所在国科技发展状况和新动向，抓住一切可利用的时间进行学术交流，不失时机地宣传我国核农学的发展现状及所取得的重大成就。

在徐冠仁的倡导和努力下，我国核辐射育种的事业得到了长足的发展，半个世纪以后的今天，中国在该领域中的贡献已跃居于世界领先地位。

我国辐射育种育成的新品种已有500多个，占世界总数的1/4，特别是粮、油、棉等作物的推广，取得了显著的增产效果。

新品种每年为国家增加粮食30到40亿千克，棉花1.5到1.8亿千克，油料0.75亿千克，创经济效益每年达33.2亿元人民币。

中国核农学的创始人——徐冠仁

放在餐桌上的核技术成果——核辐射育种

在从事核辐射育种的队伍中，浙江大学原子核农业研究所无疑是名佼佼者。

核农所是核农学家陈子元院士于1958年成立的，自1962年就开始从事水稻诱变育种研究。

在50多年历代育种工作者的共同努力下，核农所共选育浙辐系列水稻新品种22个,让核技术的成果成为了南方许多家庭餐桌上的“家常便饭”。

不同于转基因食品，这些农作物是在特殊条件下基因组重组所引起的性状变异，与自然变异相同，不会产生新的有害物质，可放心食用。

在这么多的品种中，“浙辐802”是最为著名的一个。

如果说在育种工作者的眼里，每一个新育成的品种是自己孩子的话，那么夏英武教授就是“浙辐802”的父母，他既赋予它生命又克服万难将他拉扯成人。

这话说得毫不为过，夏英武时常说：

“在我眼里，水稻就是自己的孩子，每天要去田里看看，随时掌握他们最新最细微的变化。

”每次到田头，他都要脱鞋亲自下泥田里看看自己种下的“宝贝”。

他的学生都开玩笑地说：

“只要夏老师的脚轻轻碰一下那些水稻，就知道他们长得好不好了！

”多年以后，夏英武成为浙江农业大学的校长的时候，还保留着这个习惯，以至于最终得了个“赤脚校长”的诨号。

“浙辐802”的诱变因子是由60Co发射的γ射线，这种电离辐射的第一代很少能产生遗传性变异,且突变多为隐性,只有在第二代、第三代乃至第四代才能表现出来。

而且发生的变异不仅有有利变异，也有不利变异。

要想选育出一个优异的诱变品种，必须经过繁琐的筛选工作。

水稻成熟的时候正值三伏天，夏英武率领着他的“赤脚团队”在田头挥汗如雨，几年如一日，终于在众多的品种中选出801、803、804和822四个籼稻品系，其中以“802”的性状最为优良，他早熟、高产、稳产、抗病性好、苗期耐寒。

“浙辐802”是水稻核诱变育种史上的里程碑——只要是诱变育种方面的书籍，包括教科书在内，必然会提到这一经典案例。

从1986～1994年，该品种连续9年创下种植面积全国第一，最辉煌时曾达到1.8亿亩，是世界上播种面积最大的突变品种水稻。

60Coγ射线辐照室

但是，历史远没有文字材料上写的那么波澜不惊。

每个水稻新品种必须进行品种区试，区试成功后才能审定，从而获得大面积推广的资格。

“浙辐802”选育出来进行品种区试后，当时浙江省的一位育种学术权威认为“浙辐802”在肥力较好的土壤中种植，容易出现倒伏现象，以此为理由反对其审定，并把意见与当时育种界的学术权威季道藩先生进行了交流。

面对着权威质疑的压力，夏英武鼓励选育小组成员：

“我们对自己一定要有信心，认准了的事情不要轻言放弃！

”

经过反复的比较和利弊的权衡，课题组成员得出“浙辐802”省肥、较耐肥力、适宜在广大土壤肥力中等地区种植的结论，虽然在土壤过于肥沃的极少部分的地区可能出现倒伏的现象，但是在当时我国很多地区土地较为平脊的国情下，还是极具推广价值。

就这样，在课题组人员的坚定信念、精心呵护和各方的积极推广工作下，“浙辐802”的种子破土而出，迎来了一个又一个丰收年。

温和的变异——激光育种

植物诱变育种发展到20世纪60年代开始，激光、中子、电子束、离子束等开始作为新的物理诱变因子，其中以激光诱变育种在我国的发展最快。

发展至今，就参加的单位、人员的数量、使用的激光器种类、波长之多以及育成品种的数量方面，当居世界首位。

激光诱变方法应用的作物品种达200多种，包括水稻、小麦、大豆、玉米、谷子、蚕豆、油菜等，据统计，我国育成并推广了新品种38个，其中小麦突变品种8个。

相对于核辐射育种，激光诱变作用温和、成活率高；诱变类型广，有益突变多；激光能促进远缘杂交；当代可能发生遗传突变、育种周期短；当代植株形态变异不甚明显，诱变率小。

如果说核辐射诱变是孔武有力的男子，在用它的能量改善世界的同时也对其造成破坏；那么激光诱变更像是温柔多变的女子，静静地以其独特的魅力使我们的世界变得更加美好。

这个比喻用于小麦优良品种“偃麦6号”的问世的例子中最为贴切。

“偃麦6号”是西北植物研究所的小麦育种工作者李振声把偃麦草和普通小麦杂交而来的，它既是小麦，又具有耐旱、耐干热风、抗多种小麦病害的杂草的优良品质。

“偃麦6号”被广为栽种，是我国北方麦区的主栽品种，创造了巨大的社会和经济效益，荣获国家科技发明一等奖。

但是，很少有人知道：

在这个广为人知的品种的育成过程中，激光诱变发挥了不小的作用。

将牧草与小麦杂交，是个大胆的假设，源于小麦一种极易泛滥的病害——条锈病。

这种病只要风一吹，就会大面积传播。

受感染的小麦，叶片提早枯萎，继而导致小麦死亡。

条锈病流行时，小麦产量会减少20%到30%。

基于条锈病造成的损失，李振声的大胆设想得到了国家和学术权威的大力支持。

但牧草和小麦不是同一种植物，亲缘关系较远，这种杂交容易造成不亲和，即远源种之间的精子和卵细胞不能融合的现象。

从技术的角度来讲，克服远缘杂交不亲和的方法有20余种。

其中的工作量可想而知。

科研工作是繁琐、枯燥的，李振声爱好书法艺术，也鼓励团队的工作人员培养兴趣爱好，借此打发千篇一律的实验操作所带来的苦闷，寻求创新的灵感。

实验的结果证明，在这20多种方法中只有激光诱变的方法是有效的，经红宝石激光诱变处理后，远缘杂交不亲和的问题迎刃而解。

神奇的天外来客——太空育种

辐射诱变育种发展到80年代，又有了新的突破。

1987年7月，中国首次将大麦、青椒、萝卜等纯系种子和大蒜无性系种子放入卫星中搭载。

当这些种子返回地面后，有关科研人员立即进行了种植实验。

奇迹真的发生了。

经空间搭载的萝卜种子幼苗茁壮，叶片上没有一个虫眼。

有人甚至将害虫捉来放到叶片上，虫子掉头就跑。

而地面对照组的幼苗，则是虫眼密布。

看来，经历了“太空旅行“以后的萝卜种子获得了特有的抗虫性。

更为奇妙的是，经空间处理后的大蒜种子生长时假茎丛生，一个蒜头竟重达150克。

原中国科学院遗传研究所研究员蒋兴村回忆起昔日的情景，仍会兴奋地说：

“真是太神奇了。

这种结果常在想象之中，没想到真的看到，还是不敢相信自己的眼睛。

”

在外太空有完全不同于地球的环境，包括具强辐射的宇宙射线、微重力、高真空、弱磁场等，植物细胞在这些特殊的环境因子下更易被诱变，从而产生各种性状。

整个育种界都兴奋不已，所有的工作人员仿佛都看到了抗虫萝卜和丰产大蒜的美好前景。

但是，上帝却和他们开了一个玩笑。

第二年，科研人员把萝卜和大蒜的第二代种子种植后发现，新长的萝卜和大蒜与普通对照组完全一样。

通过实验，人们认识到：

经空间处理的种子，如当代均产生相同性状变异，一般不是突变而是生理变异，在后代中不会遗传。

但是，也有一些种子获得了许多可遗传的变异，要甄别清楚，需要付出更多的汗水和时间。

经过反复试验，抗病番茄、大型青椒、优质棉花、高产小麦等相继诞生。

事实证明：

空间特殊条件能够引起农作物种子的基因突变，其变异频率高、幅度大，变异后代容易稳定，是诱变育种的一条好途径。

在太空环境里，生物的变异和进化要比地面快成千上万倍。

比如在自然界中，水稻变异的频率在二十万分之一，而经空间处理的水稻变异频率在百分之几。

目前，中国是世界上能发射返地卫星和飞船的三个国家之一，发射成功率很高，中国的太空育种也走在其他国家的前面。

率先提出空间植物和微生物变异理论的美苏科学家，多年来却与航天诱变育种这一领域失之交臂，捷足先登的是“太空俱乐部”的后来者———中国。

硕大的太空辣椒

高产的太空樱桃番茄