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太空花是指利用返回式衛星和飛船或高空氣球將花卉種子或其它繁殖材料帶到太空環境,利用太空特殊的環境(空間宇宙射線、微重力、高真空、弱磁場等因素)對花卉種子或其它繁殖材料的誘變作用使其產生基因變異,再返回地面選育的花卉新品種。
原本紫色的「醉蝶」變成了白色和玫瑰紅,萬壽菊長成了球形,紅的麥稈菊鑲上了白邊。這就是「太空花卉」帶來的驚喜。我國首批6種太空花卉於2002年9月在北京繁育成功,這批花卉是1996年利用國土普查衛星首次搭載的。
主要特點
太空花的花卉種子或種植材料在太空中經過多種輻射線、微重力、磁場等因子共同作用下部分種子和材料體內發生基因突變。返回地面種植後與常規株系相比表型形狀發生較大變異,主要表現為:
1、提前開花,花期延長或縮短;
2、抗逆性增強,如抗病蟲害、耐寒、抗高溫、高濕、鹽鹼等能力增強;
3、植物長勢粗壯,速生、葉片加厚、也色濃綠、出現黃綠相間的嵌合體,葉緣常出現不規則的波浪狀捲曲;
4、單一花色分離出多種花色,部分株系出現雄蕊退化和雄性敗育,花型花色呈多樣化變異分離;
5、第一代群體植株長勢較為一致,從第二代起會出現較大的分離現象,表現為植株生長不整齊,花型花色產生較大的分離,是篩選優良變異株系的最好時機。
搭載材料的選擇
選擇市場前景好的作物種類或品種作為搭載材料,為以後的產業化作準備。選擇搭載材料要有前瞻性,作為梯隊產品作準備,也為占有先機,搶先占有太空搭載資源、材料。
太空搭載後的地面選育
劃分突變世代
1、太空搭載處理的種子長成的植株或直接搭載處理的植株、營養器官稱為突變一代(SP1)。SP1 植株的突變通過配子受精形成的種子為突變二代 (SP2)。SP2 入選的突變繁殖體是SP3,如此類推。
2、無性繁殖世代劃分一般以營養繁殖的次數作為突變世代數。無性繁殖植物的各世代:親本世代、突變一代、突變二代、突變三代 分別以VSP0、VSP1、VSP2、VSP3表示。
地面選育的基本程序
1、以種子為誘變材料者
(1)SP1 的種植和選擇
- SP1 代種植:將太空搭載種子,分別播種。為了提高SP1 代的存活率,應注意精心管理。
- SP1 代的選擇:SP1 代往往出現明顯的形態變異,如株型變高,生育期提前等異常現象,進行單株觀察、記錄、選育。
- SP1 代的收穫方式主要有:分株單收,混收;部分變異株單收,其餘混收。
(2)SP2 的種植和選擇
- SP2 的種植:SP2 代一般點播,應有一定的株距和行距,有利於性狀充分表現,並要求地力均勻管理一致,以便準確鑑定和選擇。SP2 代變異較多,所以擴大種植足夠的SP2 群體十分必要。隔離種植,或套袋、授粉,進行自交。
- SP2 代的選擇:SP2 代分離現象明顯,變異類型多,是選擇突變體的關鍵世
代。SP2 常有幾萬個植株,一般每一SP1 的後代(SP2)種植20-50 株,個別作物視情況而定。SP2 的工作量是太空育種中最大的一代。
(3)SP3 及以後世代的種植和選擇
- SP3 的種植:將入選的SP2 代單株分別採種,分別種成一個小區,稱為「株系區」,一般每株系2 行。隔離種植,或套袋、授粉,進行自交,進行鑑定。
- SP3 的選擇:因為在SP2 中入選的植株不是很多,所以SP3 的工作量較小。SP3 代是大多數突變性狀顯現的世代,但也有一些突變性狀,尤其是微突變性狀,要遲至SP3、SP4 代等才能顯現。SP3 代主要是鑑定各株系優劣,也是選擇微突變的關鍵世代。
- SP4 及SP5 的播種及試驗:將優良SP3 株系中的優良單株分株播種成為SP4,進一步選出優良「株系」,如果該「株系」內各植株的性狀表現相當一致,便可將SP4 優良株系內的優良單株混合播種為一個小區,成為SP5。
2、以無性繁殖材料為搭載對象者
無性繁殖材料經太空搭載處理後發生的變異在當代就可表現出來,因此,後代選擇可從VSP1 開始。
同一無性繁殖材料的不同芽,對誘變敏感性及反應不同,可能產生不同的變異,故誘變後的芽要分別編號、分別繁殖,以後分別觀察變異情況。如果發現有利突變,用無性繁殖法使之固定成為新品種。
試驗記錄
包括記錄時間、記錄頻率、記錄內容、記錄操作等。記錄時間可根據物候期確定,也可定時記錄,或隨時發現苗頭,隨時記錄。記錄內容:如:物候期、生物學特性、抗性、環境條件、氣象數據等。可根據主要育種目標選擇相關的性狀進行記錄。
主要變異品種
- 矮牽牛:粉紅,變為紅,白,紅白相間等多種顏色。
- 孔雀草:黃花,變為紅色。
- 石竹:紅花,變為紅花白邊。
- 萬壽菊:黃花,大花,變為小花,多花型。
- 醉蝶:粉紅色變為多種顏色,由粉紅到紫紅的漸變色,也有變為鮮紅色。
- 秋石斛:粉紅色,變的帶有香味。