木薯是世界上重要糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，其遺傳改良日益受重視。現(xiàn)代生物技術(shù)在培育優(yōu)良木薯品種方面具有時間短、效率高等優(yōu)勢。本文介紹了近年來誘變育種、分子標(biāo)記輔助選擇育種、轉(zhuǎn)基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)在木薯育種中的研究與利用概況，為利用現(xiàn)代 生物技術(shù)加快獲得具有產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)高等優(yōu)良特性的木薯新品種提供參考。

木薯(Manihot esculenta Crantz)是大戟科(Euphorbiaceae) 木薯屬(Manihot)植物，與紅薯、馬鈴薯合稱世界三大薯類， 是該屬植物中唯一的栽培種。木薯起源于南美洲的亞馬遜河流域，距今已有 4 000 年的人類利用史，目前廣泛種植于非洲、亞洲和美洲等 110 余個國家或地區(qū)。19 世紀(jì) 20 年代木薯由華人從馬來西亞傳入中國廣東，再傳播到海南、云南及廣西等地。

木薯用途十分廣泛，作為熱帶地區(qū)第三大糧食作物、全球第六大糧食作物，被稱為“淀粉之王”[1]，是世界近 6 億人的口糧。同時，木薯是最廉價的淀粉來源，可加工成酒精等 各種工業(yè)產(chǎn)品，解決石油資源短缺等問題。我國每年木薯種植面積約 60 萬 hm2，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)對淀粉產(chǎn)品的需求。因此，保障木薯高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)這個目標(biāo)一直促使育種家去培育種質(zhì)更加優(yōu)良的木薯品種。

常見的木薯品種培育有 2 種方式，包括常規(guī)雜交育種和以現(xiàn)代生物技術(shù)為基礎(chǔ)的分子育種。木薯的常規(guī)育種由于木薯基因高度雜合、遺傳背景復(fù)雜、自交不親和、花粉育性低、后代性狀分離嚴(yán)重以及優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源匱乏等問題，導(dǎo)致常規(guī)育種具有時間長、選擇效率低等特點(diǎn)。近年來，植物生物技術(shù)迅速推廣，在改良植物品質(zhì)方面的應(yīng)用逐漸成熟。現(xiàn)代生物技術(shù)在培育木薯優(yōu)良品種方面具有以下幾個方面的 優(yōu)勢：一是木薯是以無性繁殖為主的作物，轉(zhuǎn)入基因不存在分離現(xiàn)象，可短時間內(nèi)得到優(yōu)良的抗性品種;二是木薯一般秋季開花，花期較長，成熟時即可收獲，不存在花粉漂移導(dǎo)致的外源基因擴(kuò)散等問題;三是木薯在我國主要作為工業(yè)原料，食用比例很小，基本無需擔(dān)心轉(zhuǎn)基因木薯的安全性。

本文重點(diǎn)介紹近年來的幾種主要生物技術(shù)中的一種：誘變育種。

木薯是一種無性繁殖作物，其育種過程中變異來源主要來自于自然變異與人工誘變產(chǎn)生的變異，但自然條件下外界環(huán)境的變化和遺傳結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性產(chǎn)生的突變頻率較 低。因此，利用 γ 射線、60Co 處理等輻射誘變的方式和秋水仙素等化學(xué)誘變成為木薯種質(zhì)創(chuàng)新研究的有效技術(shù)手段。另外，近年來利用 TILLING 等分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為無性繁殖作物細(xì)胞工程育種提供了新的動力[2]。

γ 射線誘變育種可創(chuàng)造高頻率的變異，獲得具有穩(wěn)定遺傳特性的突變體， 可作為木薯選育種的有效途徑。陸柳英等[3]利用輻射劑量率為 1 Gy/min 的 γ 射線對胚狀體子葉、體細(xì)胞胚和帶單芽莖段進(jìn)行不同劑量的輻射處理，結(jié)果顯示， 輻射劑量在 10～20 Gy 之間對胚狀體的子葉和體細(xì)胞胚更有效，而木薯單芽莖段 γ 射線輻射的劑量需低于 10 Gy。Asare 等[4]對 IITA 來源的幾個材料的種莖利用 γ 射線進(jìn)行輻射誘變，在 M1V3 和 M1V4 代進(jìn)行材料鑒定篩選，獲得高產(chǎn)和高抗病性的突變株系， 同時薯塊加工性也得到顯著提高。Joseph 等[5]利用輻射強(qiáng)度為 50、100、200、300 Gy 的 γ 射線對木薯 PRC60a 的不同時期體細(xì)胞胚、子葉和嫩葉進(jìn)行處理， 結(jié)果顯示，球形體細(xì)胞胚可獲得一系列在植株表型及塊根特性方面差異表現(xiàn)的突變株系，相對子葉和嫩葉可作為最適合的外植體;其中 S15 在直鏈淀粉含量和淀粉含量相比野生型分別下降 30%和 50%。Sanchez 等[6]對木薯種子進(jìn)行 γ 射線誘變，經(jīng)過 M1 與 M2 2 代鑒定篩選獲得一批淀粉顆粒小、直鏈淀粉含量高等性狀的突變株系，在木薯淀粉降解和食品工業(yè)上有重要經(jīng)濟(jì)應(yīng)用價值。因此，γ 射線誘變育種可創(chuàng)造具有穩(wěn)定遺傳性的突變體， 是有效的木薯育種途徑之一。

化學(xué)誘變育種是利用甲基磺酸乙酯(EMS)、秋水仙素等化學(xué)誘變劑處理植物材料， 使之產(chǎn)生形態(tài)特征的變異，然后通過多世代對這些變異進(jìn)行鑒定、選擇和培育，最終育成新品種。化學(xué)誘變是一種迅速發(fā)展的育種途徑， 具有成本低、誘變作用專一性強(qiáng)等特點(diǎn)。陸柳英等[7]利用 EMS 對木薯品種華南 124 和華南 8 號的組培苗帶芽莖段進(jìn)行誘變，初步建立了以帶芽莖段為外植體 EMS 誘變技術(shù)方法。胡小元等[8]用 EMS 和 NaN3 處理木薯組織的頂端 2 個莖節(jié)，相比 γ 射線和快中子處理等物理輻射產(chǎn)生相近的效果，其所產(chǎn)生的損傷相對較易恢復(fù)。另外，秋水仙素也是一種誘導(dǎo)效率較好的處理方式。Nassar 等[9]通過秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍、遠(yuǎn)緣雜交等技術(shù)，獲得 UnB201、UnB310 等各類木薯多倍體材料，且在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。GR4X 系類則是廣西壯族自治區(qū)熱帶作物研究所通過秋水仙素進(jìn)行木薯 多倍體誘變育種選育出來的優(yōu)良木薯品系。

現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)在木薯育種中得到迅速發(fā)展。相對于傳統(tǒng)的資源引進(jìn)的育種方法，誘變育種具有操作性強(qiáng)、突變率高等特點(diǎn)，但變異不定向，需大田田間表型鑒定公司鑒定。而為保障國家糧食安全，滿足國內(nèi)對木薯淀粉的需求，在較短時間內(nèi)培育出淀粉含量高、抗逆性強(qiáng)、食用安全的木薯新品種，可在常規(guī)育種技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代生育育種技術(shù)，建立高效的木薯綜合育種技術(shù)方法。