突變育種自20世紀30年代就開始用于加快開發和選擇有價值的新型農藝性狀,突變育種利用植物自身的基因組成,模仿天然自發突變過程。突變過程產生隨機遺傳突變,使突變體產生新的有用性狀。
突變育種
在傳統育種中,最簡單的方式就是選擇具有期望特征的植物進行繁殖,同時消除或“剔除”具有不理想特征的植物。通常被稱為雜交育種的另一種技術,對近親或遠親但具有性親和的親本系進行慎重雜交,形成具有期望性質的新的作物品種或品系。這兩種技術都涉及多代,往往耗時五年或更多時間,以消除不理想特征,形成需要的性狀。
原子能機構與糧農組織聯合,協助其成員國利用伽馬輻射和X射線,發展并實施能夠誘發植物突變的技術,從而大大加速育種過程。這類技術還利用相關生物技術識別并選擇所需的突變。
一種更快且環保的工具
對于通過種子傳播的自花授粉作物,突變育種以突變體的自體受精或自交為基礎,直至在后代突變體中穩定地表現出期望的突變特征。通常情況下,需要與原始無突變基因型(決定其具體特征的細胞DNA序列的一部分)回交,以保留其有利特征。
突變育種建立在誘發突變和突變檢測的基礎上,具有多種比較優勢:極具成本效益、迅速、成熟且穩健。此外,突變育種是可傳遞的、普遍適用、無害且環保。有超過210種植物的3200多個突變品種——包括大量農作物、觀賞植物和樹木,已經在超過70個國家正式推廣用于商業用途(來源:糧農組織/原子能機構突變品種數據庫)。
植物生物技術在突變育種中具有重要作用。植物組織培養技術是強大的工具,可縮短形成育種突變系(總是能將某些性狀傳遞給后代的植物)所需的時間。這是作物隱性基因(在遺傳學中,指的是由于更顯性基因的存在而導致其特征未表現出來的基因)突變研究中的一個瓶頸。
其中一種此類植物育種工具是雙單倍體技術,即:使單倍體的染色體加倍,單倍體指每一對染色體只有一個成員的有機體或細胞。
另一種方法是識別與期望性狀關系密切的分子標記,然后利用這些標記迅速識別這些性狀。這種分子標記的發展和傳播能夠進一步加強植物突變育種方案,尤其是在諸如大米等主要糧食作物方面。