La "creación de mutaciones espaciales" comenzó en la década de 1960. Actualmente, sólo los Estados Unidos, la Federación de Rusia y China han llevado a cabo con éxito la reproducción espacial a bordo de vehículos espaciales. En 1987, nuestro país lanzó al cielo semillas de hortalizas y otros cultivos a través de satélites. El satélite retornable lanzó más de 10 semillas de plantas, portadoras de más de 1.000 variedades que han sufrido variación genética, algunas de ellas de alto rendimiento y alto rendimiento. -Se han cultivado cultivos de calidad y alta calidad nuevas variedades, cepas y germoplasma de cultivos multirresistentes, muchos de los cuales son excelentes mutaciones con efectos revolucionarios. En los últimos 10 años, China se ha desarrollado rápidamente y ha logrado logros notables en el mejoramiento de mutaciones aeroespaciales.
La práctica ha demostrado que el mejoramiento por mutaciones aeroespaciales es una forma eficaz de cultivar rápidamente nuevas variedades excelentes. Guangxi, Fujian, Zhejiang, Jiangxi, Guangdong, Hunan, Heilongjiang y otras provincias han aprobado y promovido variedades de arroz aeroespacial a gran escala. Sin embargo, el trabajo de mejoramiento de arroz aeroespacial en la provincia de Hubei se llevó a cabo tarde y no recibió suficiente atención por parte de Hubei. criadores.
Basándose en la situación real del mejoramiento del arroz y la selección de nuevas variedades de arroz de alta calidad, el Instituto de Investigación de Cultivos de Cereales de la Academia de Ciencias Agrícolas de Hubei llevó 4 materiales de mejoramiento de arroz de alta calidad a Shijian- 8 satélite e inicialmente llevó a cabo el mejoramiento por mutación espacial de Rice.
1 El concepto y principio de la tecnología de reproducción por mutación espacial
La reproducción por mutación espacial, también conocida como "reproducción por mutación espacial", utiliza satélites o naves espaciales retornables para transformar semillas de cultivos o materiales mutagénicos experimentales. se envían al espacio a una distancia de 200 a 400 kilómetros de la Tierra. La fuerte radiación de los rayos cósmicos espaciales se utiliza para llevar a cabo tratamientos de mutagénesis en entornos especiales como alto vacío, microgravedad y campos magnéticos alternos, de modo que las semillas y los materiales de los cultivos sean transportados. puede producir efectos beneficiosos, regresar al suelo para realizar pruebas de reproducción y continuar utilizando técnicas de reproducción convencionales. Por lo tanto, la tecnología de mejoramiento por mutación espacial es una nueva tecnología de mejoramiento que combina tecnología espacial, biotecnología y tecnología de mejoramiento de cultivos.
2 La importancia de la reproducción de mutaciones espaciales
Con el desarrollo de la ciencia, la tecnología y la economía nacional, las actividades de supervivencia y producción humanas se han trasladado desde la tierra, el océano y la atmósfera iniciales a la Tierra. El espacio orbital y el espacio exterior han comenzado a adaptar, estudiar, comprender, utilizar y desarrollar el entorno espacial. Este es un gran salto en la historia de la civilización humana.
Las variedades excelentes son el factor decisivo en el desarrollo agrícola y desempeñan un papel insustituible en el aumento del rendimiento de los cultivos y la mejora de su calidad. En la actualidad, la mayoría de las nuevas variedades de cultivos de mi país se desarrollan en condiciones convencionales después de varios años de mejoramiento en el suelo. Combinar el sector aeroespacial, el campo tecnológico más avanzado, con la agricultura, la industria tradicional más antigua, y utilizar la tecnología de mutación espacial para el mejoramiento de cultivos será de gran importancia para acelerar el ritmo del mejoramiento de mi país, mejorar la calidad del mejoramiento y explorar nuevas campos de la investigación de mejoramiento con características chinas significado importante.
El arroz es uno de los cultivos alimentarios más importantes. Más de 65.438+0/3 personas en el mundo dependen del arroz como alimento básico. China es un importante productor y consumidor de arroz en el mundo. La superficie de siembra de arroz representa 1/3 de la superficie de siembra de cereales, y la producción representa casi la mitad de la producción total de cereales. Por lo tanto, el arroz se ha convertido en un candidato clave para el cultivo espacial. Nuestro país ha desarrollado nuevas variedades de arroz con alto rendimiento, alta calidad y resistencia a enfermedades a través del mejoramiento espacial, lo cual es de gran importancia para aumentar la producción de granos y los ingresos de los agricultores.
Progreso de la investigación y aplicación de la tecnología de reproducción de mutaciones espaciales en el país y en el extranjero
3.1 Progreso de la investigación de la reproducción de mutaciones espaciales en el extranjero
Investigación extranjera sobre reproducción de mutaciones espaciales Comenzó en la década de 1960. En los últimos años, las potencias espaciales no sólo han devuelto satélites y transbordadores espaciales, sino que también han realizado experimentos biológicos con semillas de cultivos en estaciones espaciales establecidas. Por ejemplo, la Academia Rusa de Ciencias Agrícolas y la NASA cultivaron con éxito trigo espacial en un invernadero espacial en la estación espacial Mir. Mediante la investigación y la aplicación de la tecnología de reproducción por mutación espacial, los principales países espaciales han cultivado con éxito más de 100 nuevas variedades de cultivos para la producción, lo que no solo sentó las bases para la investigación teórica sobre la reproducción por mutación espacial, sino que también sentó las bases para el desarrollo y La aplicación de la tecnología de reproducción por mutación espacial abre amplias perspectivas.
Según estadísticas incompletas, en los 40 años transcurridos entre 1957 y 1997, * * se lanzaron 120 satélites para la investigación de las ciencias de la vida espacial, incluidos 38 satélites retornables (veces), incluidos 16 de la antigua Unión Soviética y 16 de Estados Unidos 65438 piezas.
3.2 Progresos en la reproducción de mutaciones espaciales en China
China es el tercer país del mundo en dominar la tecnología de satélites retornables. Anteriormente se habían lanzado 22 satélites retornables y 21 satélites habían regresado con éxito. Desde 1978, se han llevado a cabo más de 10 experimentos con satélites retornables y se han cultivado con éxito varias nuevas variedades de cultivos, cepas y germoplasma con alto rendimiento, alta calidad y resistencia múltiple. China ha entrado en las filas más avanzadas del mundo en la investigación experimental sobre reproducción de mutaciones espaciales y en la investigación de mecanismos en citología, fisiología y biología molecular de plantas.
El 22 de julio de 2006, la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional celebró una reunión de verificación de fábrica para el primer satélite de reproducción espacial de China, el satélite de reproducción Shijian-8. Será lanzado con el cohete Gran Marcha 2 desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan en septiembre de 2009 y regresará a tierra después de volar durante 15 días. El satélite transporta más de 2.000 semillas en 180 grupos en 9 categorías. Los materiales de semillas incluyen principalmente cultivos alimentarios, cultivos comerciales y cultivos forrajeros, así como cepas microbianas y materiales de biología molecular.
Según el responsable de la Comisión de Ciencia, Tecnología e Industria para la Defensa Nacional, el satélite de reproducción espacial Shijian-8 combinará la tecnología de satélites retornables madura de mi país y la tecnología de genes de mutación para llevar a cabo investigaciones. investigación de reproducción en el espacio profundo mediante el lanzamiento de un satélite de reproducción dedicado. Experimentos terrestres de factores ambientales espaciales simulados, explorar exhaustivamente los mecanismos, métodos y teorías de la tecnología de reproducción aeroespacial y cultivar variedades excelentes.
4 Características del mejoramiento por mutación espacial del arroz
En comparación con los métodos de mejoramiento convencionales, los métodos de mejoramiento por mutación espacial tienen ventajas y características obvias. En primer lugar, algunas variedades tienen una alta frecuencia de mutación, una gran amplitud de mutación, un aumento de mutaciones beneficiosas y la mayoría de los rasgos mutados son estables y rápidos. Los resultados de la investigación sobre mejoramiento del arroz de Li Yuanxiang muestran que existe una fuerte separación de amplio espectro de los principales rasgos agronómicos y económicos entre las plantas individuales de la población de segunda generación. La variación de varios rasgos es en direcciones opuestas, favorables y desfavorables; algunos caracteres se desarrollan en una dirección favorable; algunos tienen variaciones fisiológicas, y las variaciones no pueden preservarse para las generaciones futuras; algunos tienen variaciones genéticas y sus excelentes propiedades pueden heredarse de manera estable; . En segundo lugar, se acorta el ciclo de reproducción. Se necesitan un promedio de 10 años para obtener una nueva variedad mediante el mejoramiento tradicional y tiende a ser estable en 5 a 6 generaciones. Sin embargo, la reproducción espacial sólo toma unos 5 años y se estabiliza en 3 a 4 generaciones. En tercer lugar, existen algunos mutantes especiales ventajosos entre las plantas, que son difíciles de obtener mediante mutagénesis de otros factores físicos y químicos del suelo. Por ejemplo, la línea de mutación del gen de restauración de la fertilidad del arroz japonica creada mediante reproducción espacial puede restaurar la fertilidad de la línea masculina estéril del arroz índica. El arroz característico (arroz morado y arroz integral) obtenido son mutaciones raras que actualmente son difíciles de obtener en otros terrenos. Métodos de reproducción por mutación.