化学诱变及其在园艺植物育种中的应用探究
化学诱变及其在园艺植物育种中的应用探究
1 园艺植物诱变育种存在的问题
为了使园艺植物具有更多的优良特性，人们利用化学诱变的方式使园艺植物变异出新的特性，现阶段仍存在一系列的问题。首先化学诱变在园艺植物中的应用目前仍然处于摸索阶段，缺少严谨的实验数据作为支撑，对于不同种类的植物来说，诱变剂的种类和浓度无法准确把握。其次，诱变出来的优良特性无法持续，且不具有遗传性，部分植物的特性无法长时间保持。第三，诱变剂本身存在问题，普通化学诱变剂均含有致癌物质，人们使用时存在安全隐患，目前还没有对应的安全措施和适宜的实验环境，无法实现智能化操作。
2 化学诱变在园艺植物中的应用
化学诱变常用于园艺植物中，利用诱变剂促进植物细胞的变异。对于不同方向的变异应使用不同的诱变剂，常见诱变剂的种类包含亚硝酸、叠氮化钠、秋水仙素等。
对植物不同部位的变异所使用的诱变方法应有所不同，例如浸渍法、涂抹法、滴液法、套罩法、注射法等。对植物不同的部位进行诱变可能产生不同的效果，如对花朵进行诱变，可以改变花朵颜色；对茎叶部位进行诱变，可以使茎叶更加粗壮；对植物的根系进行诱变，可以使根系更加发达，吸水能力更强。
诱变剂的浓度是影响诱变效果的关键因素，在确定好诱变剂的种类以及植物的诱变部位后，就可以调整诱变剂的浓度了。首先可以采用控制变量的方法设置多个对比实验，观察同一植物的同一个部位在不同浓度的诱变剂中产生的诱变效果，通过控制变量的方法选出最符合诱变设想的植物，同时记录对应的诱变剂浓度。其次确定好诱变剂的浓度后，需要小规模地对园艺植物进行诱变，观察诱变的稳定性是否符合要求，如诱变具有稳定性，则可以大范围操作，若诱变稳定性不足，则需要重新调整方案进行实验。
化学诱变育种的目的不仅仅是使植物产生变异，还需要植物的变异具有遗传性，只有诱变出来的优点能够稳定遗传才能说明诱变成功。
化学诱变剂本身含有致癌物质，使用时需要非常谨慎，目前还没有实现机械化操作，无论是采用哪种诱变方法，均需要人为操作。因此一定要避免与诱变剂直接接触，出入实验室时要注意安全防护，避免用口吸，使用过的工具也要隔离处理，避免伤害到他人。
3 总结
园艺植物具有较高的观赏价值，未来可以产业化发展，化学诱变在园艺植物中的应用前景广阔，国家应该投入较多的人力、财力系统化地研究化学诱变在园艺植物中的应用，探索出稳定高效的诱变剂以及更加详细的诱变剂种类、浓度的使用标准，使诱变的植物具有更多的优良特性，提高名贵植物的存活率和繁殖率，同时使诱变出来的特性更加稳定、可遗传。未来或许可以期望智能机器人帮助人们操作化学诱变，提高诱变效率以及诱变的安全性。
【农科智库原创报告】美国植物育种研究布局及对中国的启示（简版）
作者：郑怀国
单位：北京市农林科学院农业信息与经济研究所
报告节选
美国农业科技水平处于世界领先地位，其农业科技进步贡献率已超过70％。在植物育种领域，美国在一定程度上影响着国际种业发展的方向。
ARS承担的研究项目几乎覆盖了美国农产品“从农田到餐桌”的整个产业链。NSF是美国唯一一个致力于支持除医学之外的所有基础科学与工程领域研究的联邦机构，其主要任务是识别科学前沿，资助在前沿探索中有想法和发展前途的科学家，并以此确保美国科学技术始终处于世界领先水平。因此，通过梳理ARS和NSF发布的植物育种研究计划，能够及时洞察美国植物育种领域的研发布局和研究动态，为中国未来植物育种领域的科研布局提供参考。
美国的ARS和NFS通过相关植物育种计划，支持了保护、保持、增强和扩展美国遗传资源、信息资源库的研究，提高了对植物基因、基因组、生物和分子过程的结构和功能的认识，在开发和策划作物基因组和表型数据库方面发挥了领导作用。通过研究工具和方法的创新，管理、整合并向美国乃至全球用户提供了大量遗传、分子、生物和表型信息。通过阶段性计划，向提高美国作物的生产效率、产量、可持续性、适应力、植物健康和产品质量的最终目标不断迈进。同时,培养了新一代的植物科研和育种人才，促进了研究成果向实际应用的转化。在这些研究计划的支持下，美国在植物育种方面取得了一系列重大突破。
美国植物育种研究布局对中国有如下启示：
（1）重视基因资源的保存和信息化管理及共享
美国非常重视基因资源的保存，在国家层面建立了顶级基因库，用以妥善保管国家植物和微生物基因资源及相关信息数据，美国抗性育种的多项成果就是充分利用国家植物种质体系(NPGS)所获得的。此外，美国非常注重利用信息化手段促进对基因资源库和遗传多样性的有效管理，为相关人员提供优质基因及信息资源，扩大种质的利用。中国已建立国家作物种质资源库，应进一步加强对种质资源信息的管理和挖掘，建立可对遗传资源的描述信息进行组织、存储、挖掘并提高种质资源可获得性的强大信息管理系统，促进种质信息资源共享。
（2）加强作物遗传改良的新方法与新工具的研发
中国应借鉴美国的研发计划，加强与细化植物育种方法和工具的创新。研究发现、评估和分析新性状的新方法，并应用于作物品种改良，提升作物的遗传多样性。如针对重要性状开发新的表型分型和基因分型的新方法；开发新的生物技术工具来测试基因功能，通过功能基因组分析和基于基因图谱的基因识别，加速性状的发现。使用创新手段，实现基因组重组和有效特性基因渗入，通过诱变、生物技术、基因组编辑和其他手段创造具有重要农业价值的新变体。
（3）注重作物分子生物学层面的基础研究
加大对基础研究的支持力度,以基础研究带动种业的全面突破,实现种业的原始创新和源头创新。注重对植物生物及分子过程的基本认知的研究，在分子、基因组及系统层面探索作物与生命及非生命环境因素、微生物群的相互作用以及作物生长发育调控机制、影响作物性状及改良的生化途径和代谢过程等；深入认识基因功能和蛋白质功能.合力突破种业关键性技术和技术瓶颈,打通基础研究和技术创新衔接的绿色通道。
（4）注重信息技术在育种领域的应用
大数据技术与生命科学的结合,将推动育种领域思维方式和研究模式的重大变革,促进突破性技术的产生。应加强育种信息化技术的研发和运用,将现代信息技术运用于植物育种的全过程，开发智能化管理工具，推动高通量表型及基因分型数据信息的获取与处理.构建基于大数据技术的育种数据信息化平台，为解析生物学数据与目标农艺性状的关系提供信息，为加快育种进程提供数据支撑。
综上所述，从对美国植物育种相关计划的分析可以看出，其育种正从单纯的关注技术向关注粮食安全、环境和可持续性转变，植物育种已进入大数据时代，多学科融合将催生育种领域突破性技术的产生。这些动向应当引起中国农业与科技部门的高度重视，积极应对，以抢占现代种业科技的制高点。
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