Comparative mutagenic effectiveness and efficiency of gamma rays and sodium azide in cowpea (Vigna unguiculata (l.) Walp.)
一项在2021-2022年间于印度进行的研究所表明，伽马射线与叠氮化钠的联合处理，特别是200 Gy + 0.02% SA的组合，与单一诱变剂相比，在产生豇豆多样且理想的遗传变异方面具有更优越的诱变效力和效率。
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长期以来，农民们一直依赖于大自然缓慢而稳定的作用来改良作物，等待植物遗传密码中出现罕见的有利变化。然而，对于像豇豆（cowpea）这样一种生长在炎热干燥地区、以其富含蛋白质的种子而闻名的强韧豆科植物来说，其天然的遗传多样性池相当狭窄。由于这些植物大多进行自花授粉，它们不像其他作物那样能自由地与邻近植物进行基因混合，这使得育种者在创造新颖、更优品种时面临选择有限的困境。为了克服这一问题，科学家们使用了一种被称为诱变育种的技术。这一过程涉及将种子暴露在特定的试剂中，从而刻意引起其 DNA 的微小随机变化。其目的并非破坏植物，而是旨在点燃一簇创新的火花，希望在众多的变化中，有一些能产生如早熟、生长更强壮或种子更好等理想的性状。用于这项工作的两种常用工具是伽马射线（一种能深入渗透进种子的高能辐射形式）和叠氮化钠（一种能对遗传密码进行微小、精确编辑的化学物质）。
在最近于印度斋浦尔进行的一项研究中，研究人员致力于寻找对豇豆使用这些工具的最有效方法。他们使用的是一种名为 RC-101 的流行品种，该品种因其耐旱能力和早收特性而备受青睐。团队使用不同强度的伽马射线和叠氮化钠对数千颗种子进行了处理，且两者分别单独使用或结合使用。他们测试的剂量范围包括 150 到 400 个单位的辐射，以及 0.01% 到 0.06% 的化学浓度。研究人员明白，这需要达成一种微妙的平衡：处理强度过低可能无法产生足够的改变，而处理强度过高则会直接杀死种子或导致植株过于虚弱而无法生长。他们种植了经过处理的种子并密切观察第一代植株的生长情况，测量了发芽数量以及幼苗的健康程度。随后，他们收获了幸存者的种子并培育出第二代，而遗传变化正是通过这一代显现出来的。在第二代中，科学家们观察了两类变化：作为遗传改变易于识别的标记，叶片颜色的转变；以及植物物理形态的变化，例如高度、叶片大小和种子外观。
结果显示出一个清晰的模式：随着处理强度的增加，发芽的种子减少，且存活的植株变得更加虚弱。这证实了这些处理确实引起了生物压力。然而，研究人员确定了一个“甜点位”（sweet spot），即损伤适中但遗传变化显著的状态。他们发现，200 单位的伽马射线结合 0.02% 浓度的叠氮化钠，在诱变效果与生物损伤之间提供了最佳的平衡，从而实现了最高的诱变有效性和效率。这种特定的组合是最有效的，这意味着它在产生新突变与存活植株数量之间创造了最佳比例。当观察产生的变化多样性时，两种处理结合使用的效果优于单独使用其中任何一种。经过伽马射线和化学物质共同处理的植物表现出了更广泛的新性状，包括不同的生长习性、叶片形状和种子特征。
虽然 200 单位辐射和 0.02% 化学剂的组合是最有效的，但研究人员还发现，一种稍强的组合——250 单位辐射和 0.03% 化学剂——产生了最高的突变频率和最广泛的理想突变谱系，尽管它对植物造成的压力略大。这种更高剂量的处理创造了广泛的变化谱系，包括矮化植物、丛生生长模式以及具有醒目白皮的种子等理想类型。研究证实，将物理试剂和化学试剂结合使用会产生协同效应，比单一方法能产生更多的遗传多样性。该团队成功回收了一批突变植物收藏，为改良豇豆作物提供了新的遗传资源。这些发现表明，通过仔细调节辐射与化学物质的混合比例，育种者可以可靠地产生开发更适应气候变化且对农民更有生产力的豇豆品种所需的原始材料。
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