航天育种作为一种有着广泛应用前景的诱变育种技术,在国内已经发展了20多年。最早进入太空的是一些常见农作物的种子,直到最近几年才开始搭载少数园林植物种子。“神州七号”宇宙飞船搭载了三峡“鸽子树”,三清山秀丽槭、青钱柳等濒危植物,大连普兰店千年古莲种,深圳蝴蝶兰、袋鼠花、球根海棠等园林植物遨游太空。植物育种专家将检测和研究这些在太空中经过辐射之后的园林植物。
航天育种技术应用到园林植物育种领域具有如下优势:
1.太空辐射的不确定性与园林植物育种的多样性不谋而合。太空中存在着微重力、宇宙射线、重粒子、高真空和交变磁场等地球上很难同时出现的复杂环境,这些空间环境处于不断的变化之中。因此,太空中的辐射环境具有很大不确定性。在这种条件下,植物的遗传物质在复制过程中会发生一些错乱,辐射将其DNA链打断了,有时转录因子也会遭到破坏,遂导致植物种子发生体细胞遗传物质的变异。由于太空辐射剂量的不可确定性,植物种子有可能发生致死突变、有利突变及不利突变等。一般来说,致死突变只占航天育种中很少一部分,更多的变异则是其花色、单重瓣、株型高矮、有无刺毛、抗病性强弱等基因的改变。
园林植物育种追求的目标是植物的“新、奇、特”等观赏效果多样性,太空辐射为此提供了良好的育种环境。在辐射环境无法测定和调控的条件下,观赏植物发生的变异可能形成多种性状。
2.航天育种不存在生物安全性问题,园林植物育种优势明显高于农作物。
现代生物技术育种是将外源DNA导入生物体基因组,引起了遗传改变。如今,利用现代生物技术生产出来的转基因产品已受到多个国家的抵制,理由是转基因产品存在生物安全性问题。而太空辐射改变的只是种子自身的基因序列,整个育种过程中,不会引入任何外来基因。而且太空辐射不会在种子上有任何存留。很多情况下,花卉若外形发生变异,就能提升品位。比如说经过辐射,花卉叶子边上多一条金边或银边,就是很好的卖点。随着生活水平的提高,人们对鲜花的需求也越来越大,高、新、奇、特的花卉品种总是受到了众多市民的追捧。
3.航天育种突变频率高,可大大缩短园林植物育种年限。在生物体中,自然突变率最高能达到万分之几的概率,一般的诱变育种可以达到千分之几,而航天育种的突变率竟然可以达到百分之几。如此高的突变频率极大地减少了育种专家对表现出优良性状的育种材料的选择时间。
利用航天育种,我们可以在对育种材料一无所知的情况下,将该繁殖材料载入太空,待返回后,对这些种子进行繁殖,将那些符合育种目标的植株挑选出来进行扩繁,待申请鉴定后,便可确定是否为新品种。
经过太空辐射的观赏植物种子在种植后,第一代由于在太空中受到很大损伤,大多是不能遗传的,需要得到稳定的第2代种子,在第2代种子里选择有利变异。然后通过无性繁殖,扩繁,鉴定,形成新品种。如果是种子繁殖的一二年生花卉,则需要经过三至四代自交最终形成相对比较纯和的,后代不分离的品种。
传统植物育种方法育成一个新品种一般需要5~8年,但通过航天育种技术途径有可能将时间缩短一半,能够有效地加快育种进程和效果。