航天育種工程

前言

　　宇宙空間具有高能離子輻射、微重力、超真空等特點(diǎn)，和平開發(fā)和利用外太空、開展植物航天誘變遺傳育種研究以及探詢空間環(huán)境對(duì)植物遺傳發(fā)育的影響，為人類造福是空間生物學(xué)研究的一個(gè)重要目標(biāo)?！　≈参锖教煺T變育種開始于20世紀(jì)50年代，美國(guó)和前蘇聯(lián)在返回式航天器中搭載了植物種子，其研究的重點(diǎn)在于觀察不同物種在空間生長(zhǎng)和繁育的變化，他們的目標(biāo)致力于解決生物學(xué)基本問題，為保障宇航員的安全和健康提供必要的科學(xué)數(shù)據(jù)，同時(shí)探索開發(fā)在空間站可以生長(zhǎng)栽培的植物以及為宇航員提供新鮮食物的可行性。我國(guó)的相關(guān)研究開始于1987年，在第9顆返回式衛(wèi)星首次搭載了植物種子。1987～1995年可以看做是我國(guó)航天育種的準(zhǔn)備階段，在“863計(jì)劃”中還設(shè)置了與航天育種相關(guān)的課題。1996年我國(guó)召開了第一次航天育種交流會(huì)，此后到2005年是我國(guó)航天育種的立項(xiàng)階段。2006年，“實(shí)踐八號(hào)”育種衛(wèi)星發(fā)射成功標(biāo)志著我國(guó)航天育種進(jìn)入了全面發(fā)展階段。我國(guó)的航天育種實(shí)踐與美國(guó)和前蘇聯(lián)的不同在于，我們的重點(diǎn)在于搭載植物材料返地后開展新品種選育。中國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是農(nóng)作物新品種的選育進(jìn)展緩慢，滿足不了日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要。結(jié)合我國(guó)航天技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以產(chǎn)生大量的優(yōu)良變異，進(jìn)而篩選出新品種，是我國(guó)育種技術(shù)的一個(gè)突破性舉措。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自1987年以來(lái)，我國(guó)陸續(xù)搭載了60多個(gè)種、500多個(gè)品種的植物材料。“實(shí)踐八號(hào)”衛(wèi)星搭載的材料中，目前已培育出新品種（品系）50多個(gè)，表現(xiàn)出有可利用趨勢(shì)正在培育的品種有200多種?！　≈袊?guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)草地所從2003年開始草類植物航天誘變的研究，并進(jìn)行了首批草種材料的搭載，同時(shí)建有航天育種選育基地，已選育出新麥草、紅豆草、野牛草、二色胡枝子草種的優(yōu)良株系近十個(gè)，并有望進(jìn)一步選育出新品種。為了配合國(guó)家航天誘變育種的重大行動(dòng)，解決草種航天誘變的關(guān)鍵技術(shù)，為科研實(shí)踐提供支撐，2008年，由國(guó)家科技部立項(xiàng)、農(nóng)業(yè)部組織實(shí)施的“牧草育種技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項(xiàng)目中，設(shè)立了“牧草多因素誘變育種及聚合選育技術(shù)研究”的課題。該課題由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所、中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所和黑龍江省農(nóng)科院草業(yè)研究所及相關(guān)單位共同承擔(dān)，聚集了全國(guó)草種航天誘變育種的大部分專家和研究力量。草類植物航天育種是該課題、也是該書的主體內(nèi)容?！　”緯€融合了“黃河三角洲地區(qū)耐鹽能源草篩選及新品種培育”及“生物固碳潛力評(píng)估與挖掘技術(shù)研究”的相關(guān)研究結(jié)果。草種航天誘變育種理論與技術(shù)的研究非常年輕，缺少方法和技術(shù)的參考，已有的研究成果少之又少，沒有一本專著可供參考。其他農(nóng)作物在航天誘變育種理論與技術(shù)方面雖有一些報(bào)道，但也處于研究的初級(jí)階段，加之草種的遺傳特性和利用特點(diǎn)與一年生農(nóng)作物的差別很大，借鑒作用也有限。因此，我們結(jié)合課題的開展，深入分析整理國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)資源，并將我們?cè)谘芯抗ぷ髦忻骱蛣?chuàng)新的最新成果一并呈獻(xiàn)給讀者。特別是在“主要草種的航天誘變育種研究進(jìn)展”一章，按草種分節(jié)介紹，我們力邀了對(duì)該草種研究最多及最權(quán)威的專家和科研人員親自撰寫，為讀者提供了最專業(yè)的分析和解讀?！　∵@本書是作者們多年來(lái)草種航天誘變育種工作的結(jié)晶，我們?nèi)w科研人員和撰寫人員為這部書的誕生感到非常欣慰。同時(shí)，由于航天誘變育種屬于新興的技術(shù)和研究，可參考的資料不多，我們也是邊摸索邊前進(jìn)，加之編者的認(rèn)識(shí)和能力有限，書中難免有疏漏和不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正?！　「兄x所有為本書付出努力的作者和編輯的辛勤工作。張?zhí)N薇、鄧波和楊富裕負(fù)責(zé)對(duì)全書的編寫、統(tǒng)稿和校稿等方面進(jìn)行組織和溝通。多位專家和研究生參與了本書的編寫和校對(duì)?！　‘?dāng)年是尊敬的洪紱曾教授引領(lǐng)我們開啟了草種航天誘變育種的工作，他生前也一直關(guān)心著研究進(jìn)展，謹(jǐn)以此書向他老人家致敬?！　【幷摺　?012年2月于北京

內(nèi)容概要

　　《航天育種工程：草類植物航天誘變效應(yīng)及育種技術(shù)》是第一部關(guān)于草類植物航天育種研究的專著。在較為全面地綜合歸納整理了國(guó)內(nèi)外相同領(lǐng)域的研究進(jìn)展和成果的基礎(chǔ)上，作者又融入了多年來(lái)草類植物育種工作基礎(chǔ)及近十年的航天誘變育種工作經(jīng)驗(yàn)，匯集了“十一五”科技支撐“牧草多因素誘變育種及聚合選育技術(shù)研究”、“黃河三角洲地區(qū)耐鹽能源草篩選及新品種培育”及“生物固碳潛力評(píng)估與挖掘技術(shù)研究”等課題的最新研究成果。書中較全面地介紹了植物航天誘變育種的發(fā)展現(xiàn)狀、誘變機(jī)制以及地面模擬技術(shù)的研究進(jìn)展，結(jié)合實(shí)例從不同研究角度對(duì)植物航天誘變效應(yīng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)介紹紫花苜蓿等主要草種航天誘變育種的相關(guān)研究?jī)?nèi)容和成果。力求將草類植物航天誘變育種的綜合理論、最新進(jìn)展及前沿動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)給讀者?！　　逗教煊N工程：草類植物航天誘變效應(yīng)及育種技術(shù)》可作為國(guó)內(nèi)高等農(nóng)林院校的農(nóng)學(xué)及草業(yè)科學(xué)學(xué)科的本科生、研究生學(xué)習(xí)參考書，也可供植物育種、農(nóng)學(xué)及草業(yè)科學(xué)工作者參考查閱。

書籍目錄

第一章 植物航天誘變育種技術(shù)的歷史與發(fā)展現(xiàn)狀第一節(jié) 航天誘變育種的概念和特點(diǎn)一、概念二、特點(diǎn)第二節(jié) 航天誘變機(jī)理一、微重力二、零磁空間三、重離子輻射四、其他第三節(jié) 植物航天誘變育種發(fā)展現(xiàn)狀一、糧食作物二、蔬菜與園藝植物三、草類植物參考文獻(xiàn)第二章 地面模擬航天誘變技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用第一節(jié) 模擬微重力一、回轉(zhuǎn)器二、模擬微重力對(duì)植物生理生化特性的影響三、模擬微重力對(duì)植物的細(xì)胞效應(yīng)四、模擬微重力對(duì)植物鈣水平及分布的影響第二節(jié) 模擬零磁空間一、模擬零磁空間在農(nóng)作物上的應(yīng)用二、模擬零磁空間在草類植物上的應(yīng)用第三節(jié) 高能混合離子場(chǎng)一、高能混合離子場(chǎng)在農(nóng)作物上的應(yīng)用二、高能混合離子場(chǎng)在草類植物上的應(yīng)用第四節(jié) 其他重離子參考文獻(xiàn)第三章 植物航天誘變效應(yīng)第一節(jié) 生物學(xué)效應(yīng)一、航天誘變對(duì)種子活力的影響二、航天誘變對(duì)誘變當(dāng)代和后代植株農(nóng)藝性狀的影響第二節(jié) 生理生化效應(yīng)一、航天誘變對(duì)酶系統(tǒng)的影響二、航天誘變對(duì)生理代謝水平的影響三、航天誘變對(duì)呼吸和光合作用的影響第三節(jié) 細(xì)胞學(xué)效應(yīng)一、航天誘變對(duì)植株染色體行為的影響二、航天誘變對(duì)細(xì)胞器的影響第四節(jié) 分子水平誘變效應(yīng)參考文獻(xiàn)第四章 草種航天誘變育種技術(shù)第一節(jié) 航天誘變前期準(zhǔn)備一、確定主要育種目標(biāo)二、合理選擇育種材料三、種子的預(yù)處理四、種子航天搭載的注意事項(xiàng)第二節(jié) 航天誘變材料的種植和保存一、種植規(guī)范二、種子保存和利用注意事項(xiàng)第三節(jié) 航天誘變突變體鑒定和篩選技術(shù)一、田間鑒定和篩選技術(shù)二、通過(guò)生理生化指標(biāo)間接鑒定和篩選三、突變體的快速鑒定和篩選方法四、航天誘變新品種選育參考文獻(xiàn)第五章 主要草種的航天誘變育種研究進(jìn)展第一節(jié) 苜蓿航天誘變育種研究進(jìn)展一、苜蓿種及品種概述二、航天搭載情況三、誘變效應(yīng)四、誘變育種成果第二節(jié) 紅豆草航天誘變育種研究進(jìn)展一、種及品種概述二、航天搭載情況三、誘變效應(yīng)四、誘變育種成果第三節(jié) 柱花草航天誘變育種研究進(jìn)展一、種及品種概述二、航天搭載情況三、誘變效應(yīng)四、誘變育種成果第四節(jié) 禾本科牧草航天育種研究進(jìn)展一、披堿草屬牧草航天育種研究進(jìn)展二、新麥草屬航天育種研究進(jìn)展三、冰草屬航天育種研究進(jìn)展四、其他禾本科屬牧草航天育種研究進(jìn)展第五節(jié) 草坪草航天誘變育種研究進(jìn)展一、草地早熟禾二、紫羊茅三、高羊茅四、多年生黑麥草五、野牛草參考文獻(xiàn)第六章 航天育種的發(fā)展趨勢(shì)和展望一、航天育種存在的問題二、發(fā)展趨勢(shì)及前景展望參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　《航天育種工程：草類植物航天誘變效應(yīng)及育種技術(shù)》可作為國(guó)內(nèi)高等農(nóng)林院校的農(nóng)學(xué)及草業(yè)科學(xué)學(xué)科的本科生、研究生學(xué)習(xí)參考書，也可供植物育種、農(nóng)學(xué)及草業(yè)科學(xué)工作者參考查閱。

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