我国辐射诱变育种的现状分析王志东(中国农业科学院原子能利用研究所, 北京100094)我国自二十世纪五十年代后期开始进行植物辐射诱变育种技术的研究, 到六十年代后期, 我国的育种专家在农作物析品种选育上获得成功;从七十年代后期开始, 大批农作物新品种被陆续育成, 并在农业生产中得到大面积推广应用, 其中比较具有代表性的品种, 如: 水稻原丰早,水稻浙辐802, 小麦山农辐63, 小麦扬辐6号, 大豆铁丰18, 棉花鲁棉一号等都曾分别获得国家科技进步一等奖,特别是水稻浙辐802曾连续9年居全国水稻种植面积第一位. 利用辐射诱变育种技术育成新品种的年播种面织达到900万公顷,约占全国粮食播种面积的10%. 在新疆, 利用辐射诱变育种技术育成的春小麦品种长期占全疆春小麦播种面积的三分之二以上.植物辐射诱变育种技术以其独特的优势, 迅速发展为作物育种的重要方法之一. 与我国核农学的其他研究领域相比,诱变育种研究所产生的科研成果最多, 产生的经济效益最大, 对增加农民收入的促进作用最直接. 与世界各国相比,中国自二十世纪八十年代以来, 在植物突变品种的育成数量, 突变品种的种植物面积和产生的经济效益等方面, 均以较大优势领先于世界其他国家.根据国际原子能机构的统计数据, 在全世界利用辐射诱变育种技术育成的2316个作物新品种当中, 中国科学家育成的新品种达到625个,约占世界总量的27%.一. 发展现状近5年来, 在科技部和中国同位素与辐射行业协会的支持下, 辐射诱变育种技术的研究与应用得到继续发展.我国的诱变育种专家在提高农作物新品种的品质和产量,深入开展诱变育种机理研究以提高辐射诱变育种的诱变效率等方面,继续做出不懈努力并取得一系列研究成果. 在辐射诱变育种的诱变效率等方面, 育成一批高产, 优质, 多抗, 综合性状优良,适应当前国内各个不同生态区域农业生产需求的农作物新品种;5年间, 仅国家攻关项目内育成新品种的推广面积就超过1亿亩; 与此同时,创制出二千多份优异突变新种质, 新材料, 经过对其利用价值进行评价鉴定,已有相当一部分作为育种资源被育种学家作为原始材料用于新品种选育,并获得了良好的育种效果;通过对新诱变因素的诱变效果及其诱变育种方法的研究, 推动了诱变育种方法研究在深度和广度的进步;突变体鉴定技术得到改进, 鉴定效率得到提高; 利用空间环境进行的诱变育种研究也已取得重要进展并显示出良好的应用前景;更为突出的是我国的农业科学家研制开发出属国内外首创的新方法和育种工具材料. 主要进展如下:中国农业科学院原子能利用研究所利用辐射诱变技术育成国内第一个粮饲兼用玉米新品种中原单32号. 该品种产量高, 品质好,绿杆成熟, 适于青储, 氨化和微生物发酵处理. 中原单32号玉米不仅籽粒蛋白含量较高,而且秸秆蛋白含量达到7.8%-10.54%(美国出口到我国的玉米籽粒的蛋白含量是9%). 由于该品种的籽粒可以粮饲兼用,秸秆富含蛋白可以作青储饲料, 具有较高的生产效率, 因而, 可以有效地适应当前国内农牧业发展的迫切需要.该品种的选育成功和大面积推广应用, 对于促进农业产业结构调整, 增加农民收入具有良好的效果.该品种已分别通过农业部作物品种审定和饲草品种的审定; 农业部和科技部门分别下发文件, 组织在全国进行该品种的推广.江苏里下河地区农科所选育的水稻新品种扬稻6号, 是一个非常突出的优质, 高产, 多抗新品种, 大面积的亩产水平达600公斤,高产田块达826.2公斤; 解决了长期以来, 水稻生产中大面积丰产与优质, 多抗难以兼顾的问题. 目前国家水稻超级863计划中的育种研究, 均以该品种作为核心材料.黑龙江省农科院作物所选育的龙辐麦系列专用小麦, 不仅在黑龙江省占有较大播种面积化, 而且在产业化运作方面进行了积极的探索.他们与当地面粉厂签订科农贸一体化协议, 提高了新品种小麦的市场竞争力, 加快了科研成果的转化, 收到了较好的经济效益.中国农业科学院原子能利用研究所进行了新诱变因素的诱变效果及其诱变育种方法的研究与应用; 应用离子束,质子和同步辐射等不同诱变因素对稻, 麦作物进行诱变效果的研究分析与筛; 研究结果表明: 除同步辐射外,其他新诱变因毒的辐射损伤均小于Y射线, 诱变效果优于Y射线, 尤其是有益突变的效率高于Y射线.浙江大学核农学研究所经过多年研究, 利用辐射诱变育种技术选育出白化转绿型叶色突变体;在国内处首次建产起利用辐射诱变培育带叶色标记的杂交水稻不育系的技术休系并首先育成一批带叶色标记的实用不育系, 该不育系具有苗期白化,后期转绿的叶色标记功能; 这一遗传育种工具材料的创制, 大大提高了农作物种子生产过程中剔除假种, 杂种的可操作性,为生产杂交水稻放心种子提供了可靠的技术支撑.福建农林大学作物遗传育种研究所运用辐射诱变技术获得穗颈伸长新基因eui2;该基因除可直接用于培育水稻新品种外,最大的创新点是它在一定程度上实现了育种方向的调控, 并使我们从分子不平上了解eui基因的表达机理.利用这一技术突破可以很方便地解决水稻制种中存在的穗颈伸长基因隐性表达带来的问题, 从而大大减少农用激素的使用, 减少对环境的污染,并大幅度降低生产成本, 在经济效益和社会效益主面具有良好的发展前景, 因而具有很高理论价值和实用价值.作为辐射诱变育种技术的拓展与延伸, 利用空间环境进行诱变育种, 也称航天育种技术的研究与应用正在不断取得新的进展.1998年以来, 中国农业科学院原子能利用研究所组织国内十五个科研单位的专家, 在航天育种机理研究,地面模拟实验和新品种选育方面开展了大量的艰苦细致的科研工作并取得一系列科研成果. 通过将航天技术与现代育种技术相结合,创制出特异新种质, 新材料, 培育出优质, 高产, 抗病的农作物新品种. 到目前为止, 已有50多个利用航天育种技术育成的农作物优异新种质, 新品系进入省级以上品种区域试验; 包括水稻, 小麦, 番茄,青椒和芝麻等10个农作物新品种或新组合通过品种审定. 例如:杂交水稻新组合特优航1号, 实现了优质与超高产的有机结合, 是中国水稻航天育种的重大突破. 该组合在福建省晚杂优区试中,产量比对照平均增产9.61%, 达到极显著水平, 创“六五”攻关以来该省所有区试品种, 组合产量的最高纪录;且品质达到国家优质米二级标准. 该品种已通过福建省农作物品种审定, 正在加速进行示范推广.太空5号小麦是第一个利用航天技术育成并通过审定的优质, 高产小麦新品种, 该品种比对照平均增产9.67%,品质达到国际优质弱筋小麦标准. 现已通过河南省农作物品种审定, 并获国家“十五”新品种后补助二等奖.航天1号芝麻是集高产, 高含油量, 抗病, 抗倒伏等多个优良性状于一体的突破性芝麻新品种.该品种在全国12个试验点进行区域试验时全面增产, 比对照平均增产12.7%, 增产幅度居“九五”以来全国所有参加区试品种的首位.该品种已通过湖北省农作物品种审定和全国芝麻鉴定委员会的鉴定.与此同时, 我国的核农学专家在航天育种关键技术的创新研究方面也取得重要进展. 从粒子生物学,物理场生物学和重力生物学等不同角度研究了空间环境各因素的诱变物异性; 开创了地面模拟空间环境诱变农作物遗传改良的新途径,为全面探索航天诱变育种机理和建立航天育种技术体系奠定了坚实的基础.上面术及的科研成果实例, 是近5年来, 在辐射诱变育种领域取得的众多科研成果中比较有代表性的一部分.这些科研成果不仅在辐射诱变育种的技术方法上有突破,有创新, 推动了技术进步和学科发展; 而且这些科研成果的大面积推广应用,对于满足现阶段国民经济发展对农产品数量和质量的双重需求, 促进农业产业结构调整, 增加农民收入等方面都取得了良好的效果,产生了巨大的社会效益和经济效益. 在总体水平上, 中国在辐射诱变育种领域继续保持了在国际上的领先地位.“十五”以来, 面对不断变化的科研环境, 中国农业科学院原子能利用研究所作为国家攻关项目的承担单位,为充分利用有限的国拨经费的支持, 使辐射诱变育种技术的发展能够满足国家目标和学科目标, 积极开拓思路, 加强内部改革与创新;在组织全国核农学科研队伍, 联合开展攻关研究时, 注意择伏与稳定队伍相结合, 注意学科渗透和以核为主, 注意兼顾短期目标和长远目标;实践证明: 一批新品种的成功选育, 直接带来社会效益和经济效益, 扩大了核农学的显示度, 而新技术, 新方法的突破, 带动了学科的发展.看到辐射诱变育种技术已经取得的成绩的同时, 还应该看到: 上述科研成果的取得在相当程度上有赖于“九五”期间基至“八五”期间科研单位在技术, 人才和育种材料等方面的和累和储备. 近十年来. 辐射诱变育种技术的发展速度在减缓, 具有重大影响的,获得国家级奖励的科研成果的产出数量在减少, 技术创新和技术储备的数量在下降, 科研队伍人才流夫严重;年轻科技人才的培养存在质量和数量的不足.二. 发展前景当前, 我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高, 对农产品的产品数量和质量都提出了越来越高的要求; 与此同时,我国的农业生产面临着人口数量增加加耕地面种减少两个不可逆转的刚性限制条件. 因此, 依靠科技进步来提高农业生产效率和产出水平,增加农民收入将成为最主要的和最具有潜力的途径. 在提高农作物农业生产效率诸多因素中, 新品种选育的贡献率为30%--60%,依靠新品种选育是改善和提高农产品品质的重要途径, 也是进一步提高农业资源利用效率的重要途径. 作为世界上人口最多的国家,农作物遗传育种研究在中国将是一个长期的, 带有战略性的任务.在作物遗传育种研究领域, 辐射诱变育种技术具有其独自的特色和优势; 它不仅可以创制出现有种质库中所没有的新材料, 新种质,如具有特殊品质的育种材料和工具材料等等, 而且不存在安全性方面的问题. 我国农业生态区域复杂多样,因而对农作物品种的需求也是复杂多样的. 近十年来, 在我国的作物遗传育种工作中, 由于种植品种的日趋单一化而导致了育种资源的日渐匮乏.农业专家认为: 这个问题将成为限制我国农作物产量水平提高的重要障碍. 针对这引起问题,辐射诱变育种技术可以充分发挥其自身优势,创制出各具特色的新种质, 新材料, 弥补常规育种方法的不足辐射诱变育种技术在创制具有高产, 矮杆, 早熟等农艺性状的新品种和新材料方面已经取得了一大批丰硕的成果,但与真正意义上的调控诱变育种, 尚存在相当大的差距.现有技术方法仍然存在着相当大的随机性,要在实际应用中实现调控诱变育种,有针对性地解决物遗传种中的主要问题, 包括根据市场需求选育具有各种不同内在质量和各种抗病性的新品种,就必须加强机理研究和技术方法的创新, 尤其是需要加强与分生物技术等其他新技术的结合, 不断提高诱变效率, 最终实现调控诱变育种. 此处,包括航天育种技术在内的新诱变因素的研究, 开发与利用, 必将进一步拓宽辐射诱变育种的研究领域, 带来新的生长点和创新点,推动辐射诱变育种技术不断取得突破和进步; 从而推动农业科研和农业生产取得突破和进步.综上所述, 辐射诱变育种技术是农业科研和农业生产所心不可少的重要方面.辐射诱变育种技术本身也面临着许多属于基础研究和应用研究方面的问题有待于我们去进一步控索和研究. 因此,辐射诱变育种技术无论是在实际应用方面, 还是在科学研究方面都有其存在和进一步发展的心要性和巨大空间. 它的历史和它的发展现状,已经证明了它的独特优势, 它的创新能力和它对农业科研与生产的巨大影响力; 随着科学技术的不断进步和科技与经济的一体化发展,辐射诱变育种技术的发展前景必将会更加清晰, 更加诱人三. 建议应该指出的是: 农业科研, 特别是农作物的遗作育种研究具有其自射的特点, 需要有一个长期稳定的工作环境和工作条件,需要对实验材料进行长期, 连续的积累;需要一支相对稳定而又具创新活力的科研队伍. 当前, 由于科技体制改革在政策,措施等方面存在的问题,我国核农学特有的两个网络一科研项目协作网络和学术交流网络面临着新的困难和考验; 在对内交流和对外交往方面都面临着许多不利因素.为尽快扭转这种局面, 我们建议:1. 加强组织领导的协调, 完善国家核农学研究体系;2. 建立和健全持续有效的科研投入机制;3. 在研究目标的设定上, 加强基础研究和科研成果的产业化水平, 重视创新能力和在农业生产中的贡献率;在作物品种的选择上应注意加强花卉, 蔬菜水果等经济作物的辐射诱变育种.与常规育种方法相比, 辐射诱变育种还是一个非常年轻的学科, 它还处于发展和完善之中, 希望各级领导和不同学科的专家继续关心,爱护和支持辐射诱变育种技术以及整个核农学事业的发展, 促进它的进一繁荣.注: 本文内容得到中国农业科学院作物科学研究所刘录祥研究员的帮助.参考文献:1. 王志东, 胡瑞法, 中国粮食作物辐射诱变育种及其影响因素分析, 核农学报, 2002, (16) :62. 王志东, 我国核农学发展规律的探索, 核农学报, 2003, (17):53. 徐冠仁, 核农学导论, 北京:原子能出版社, 1997,。