植物突变育种

植物突变育种又称变异育种，是一种利用物理辐射或化学手段诱发植物的自发遗传变异的方法，以开发新的作物品种。“突变”是大多数遗传变异的来源，也是进化的动力。这是一个自然过程，在人、植物、动物和所有生物中世世代代自发和缓慢地发生。该过程涉及它们的DNA改变，导致生物体内发展变化。突变可通过利用辐射（或“辐照”）等化学或物理方法进行加速，以获得例如在农业上有用的特性。

辐照可用于生产具有改良品质的植物品种，如具有更高的产量、较短的栽培时间、抗病虫害和耐受极端天气事件等气候变化影响。这些植物品种的栽培和推广有助于使全球粮食生产更加稳定，并满足农民的需求，特别是在发展中国家和最易受到气候变化影响的地区。

利用辐射培育的植物品种与通过常规或标志物辅助育种开发的品种同样安全，因为辐射不会传给所培育品种的后代。因此，植物可以经过多代培育，达到最佳结果，而不会遭受损害或变得具有放射性。

IAEA突变体品种数据库载列了70个国家开发的3000多个品种，其中最主要的生产国是中国、日本、印度和俄罗斯，占到约半数。

突变育种利用在植物育种过程开始时诱发的遗传变异，迅速培养出大量的改良作物种群，这些种群可进一步培育，直至达到所期望的结果。这使突变育种方法具有许多比较优势：成本效益好、快速、成熟和稳健以及可转让、普遍适用、无危害和环境友好。此外，它还经受住了时间的考验。几十年来，这种自发的遗传变异一直是在各地实验室中通过辐照诱发的。

辐射照射诱发DNA改变，使突变率提高1000至100万倍，这使得培育植物更加有效，在较短的时间内就能产生更多的作物变异。例如，2021年在孟加拉国开发出具有改良的农艺性能和纤维质量的新的棉花品种，该品种开发仅用了五年时间。

突变育种科学有两个层面，突变诱发和突变体选择。

突变诱发

突变诱发是一个通过生物、化学或物理因素加速自然自发突变以改良所期待的或定向的植物特性的过程。这些因素包括但不限于病毒和细菌（生物）、抗生素和烷化剂（化学）或电离辐射照射（物理）。最常见的是辐照植物种子以诱发突变。然而，在某些实验中，还会对整株植物、幼苗或植物的某一部分（花粉、孢子或植物的茎）进行辐照。如果所致突变没有被细胞自身的修复机制所消除，可遗传的突变就会生成。对最具突变前景的植物进行进一步培育，直至研究人员得到一个可以满足农民需求的实质性改良的变种。

通常，科学家使用钴-60放射源或X射线等特定技术进行植物辐照，因为γ射线过去几十年来一直是最常用的诱变剂。其他类型的辐射，如α和β粒子、快中子或紫外光，也一直用于植物突变诱发。离子束辐射和宇宙辐射也在越来越多地用于这一目的，以探索这些方法相比于其他类型辐射的优势。

突变体选择

突变体选择是识别通过辐照诱发突变得到改良的植物的过程。正常情况下，突变发生的频率很低，以至于必须历经不同世代对大量的种子进行辐照、种植和培育，直至开发出所期望的性状。这一过程所需的时间各不相同，因为开发和分析往往有成千上万单个植物的突变体群体是一项巨大的工程，而且取决于作物。

识别和选择具有改良性状的新植物品种的过程涉及两个主要步骤：筛选和验证。筛选和验证一个新作物品种可见和易辨认的特征，如早开花或矮植株，是很简单的。其他不那么容易识别的特性则需要开发和应用专门针对定向特性的筛选程序，例如水培耐盐性或病害筛查。

在太空中诱发突变

太空可以认为是最恶劣的生长环境，因为种子、植物和植物材料在太空中受到宇宙辐射和微重力的影响。另一方面，宇宙射线能够有助于产生突变，可使植物品种更能耐受地球上因气候变化和其他胁迫因素而不断恶化的条件。

太空诱变是涉及利用外太空中宇宙射线诱发自发突变的方法。科学家通常将植物种子送入太空，然后在它们返回地球后对其进行种植、筛选和培育。与利用传统突变育种方法一样，科学家设法找出具有最有用性状的植物，以及可能比更多传统作物品种有优势的植物。小麦、水稻和棉花业已到访过太空。

此外，宇宙射线和微重力会影响植物生物学本身。在为不同的目的进行的天体植物学研究中正在对此进行探索，以确定在太空种植植物的最佳方式。

摘译自IAEA网站