人工诱变技术在植物抗病育种中的应用_综述_
变异在植物育种中的应用
科技 曩向导
◇ 职业教育◇
变异在植物育Байду номын сангаас中的应用
张月琴 李存胜 （ 焦作师范高等 专科学校 河南 焦作 ４ ４０ ） ５ ０ ０
【 要】 摘 遗传和变异是生物界普遍存在的现 象。 中， 其 变异是 生物进化发展的基础 ， 是产生生物新 品种 的内在动 力。生物 的变异分为可遗
的变异 如我 国学者利用一种普通的矮秆 小麦抗倒伏 能力强的特性 ． 将这种小麦 与高产 的高秆小麦杂交 ． 在后 代植 株中再 挑选秆较矮 、 抗 倒伏 、 产量较高 的植株 进行 繁殖 。经过若 干代的选育后 ， 得到 了高 就 产、 矮秆 、 抗倒伏 的“ 矮丰一号” 小麦新品种。 ２２人工诱变在育种 中的应用 ． 人工诱 变是指利用理化 因素来处理植物 ．使植物发生基 因突变 。 用这种方法可以提高突变率 ， 创造人类需要的变异类型 ． 中选择 、 从 培 育 出优 良的植物品种 本世 纪 ６ 年代 以来 ． Ｏ 我国在农作物诱 变育种方 面取得了可喜的成果 ． 培育 出了数百个农作物新品种 。这些新 品种具 有抗病力强 、 产量高、 品质好等优点 ， 在农业生产中发挥了巨大作用 。 ２ 人工诱 导多倍体在育种 中的应用 － ３ 与二倍体植株相比 ， 多倍体植株 的茎秆粗壮 ． 叶片 、 实和种 子都 果 程 中． 只有遗传的变异 才是育种 的原材料。 糖类和蛋 白质等营养物质的含 量都有所增高。例如 ， 四倍体葡 １ ． 的变异有以下三种来源 ： 因重组 、 遗传 基 基因突变 和染 色 比较大 ． 萄 的果实比二倍体 品种的大得多．四倍体番茄的维生素 ｃ的含量 比二 体 变 异 倍体品种的几乎增加 了—倍 。因此 ， 人们常常采用人工诱导多倍体 的方 １１ 因 重 组 ．基 培育新品种 。目前世界各国利用人工诱导多倍体 的方 基 因重组是指在植物体进行有性生殖的过程 中． 控制不 同性状 的 法来获得多倍体 ． 如含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等 ． 我 基 因的重新组合 。 因重组是通过雌雄生殖细胞的结合实现的 。 基 它有 法 已经培育出不少新 品种 ． 两种类型 ： 一是植物的的有性生殖细胞通过减 数分 裂形成 配子时 。 随 国科技工作者还创 造出自然界中没有的作物——八倍体小黑麦 此外 ． 人们还可利用 自 然条件下偶尔出现的单倍体植株或采用花 着非同源染 色体 的自由组合 ， 非等位基因也 自由组 合 ， 这样 ． 由雌雄配 经过人工诱导使染色体数 目 子结合形成的合子 ． 就可能具有与亲代不 同的基因型 ： 二是植 物细胞 药离体培养的方法 而获得 的单倍体植株 ． 重新恢 复到正 常植株 的染色体数 目。用人工诱导方法得到 的单 在减数分裂的四分体时期 ． 由于同源染色体的非姐妹染色单体之间发 加倍 ． 也可通过 自 交产生稳定遗传的后代。 因此 ， 用单倍体植株 利 生局部的交叉和互换 。 从而导致这些染色单体上的基因重新组合 。在 倍体植株 ． 只需要两年时 间， 就可以得到一个稳定的纯系品种 。 与常 有性生殖过程 中 ． 由于父本和母本 的遗传 物质基础不 同． 当二 者杂交 培育新品种 ． 明显地缩短 了育种年 限 早在 ２ 世 纪 ７ 年 Ｏ ０ 时 ． 因重新 组合 ． 基 就会使子代产生变异 ． 通过这种来源产生的变异是 规 的杂交育种方法相比 ． 我 育成 了“ 京花一号 ” 小 非常丰富 的． 这是 形成植物多样性 的重要 原因之一 ． 于植物进化和 代初 ． 国就 开始用 花药离体培养选 育新品种 ． 对 麦等新品种 。 京花一号” 麦穗大粒 多， “ 小 丰产性好 ， 而且适应性 和抗病 农作物的杂交育种具有 十分重要 的意义 。 性强 ． 现在 已经大面积推广种植 １ ＿ ２基因突变 ２ 转基因技术在育种 中的应用 ． ４ 基 因突变是指基因结构 的改变 ， 即碱基对的增添、 缺失或改变 。 一 转基 因技术是指人们根据 自身的需要 ． 通过 特定的技术 ． 控制 将 些 物理 因素（ 如辐 射 、 温度 、 激光 ） 化学 因素 （ 、 如烷 化剂 和碱基 类似 物 ）生物 因素 （ 、 如病毒和某些 细菌 ） 都能引起基因突变。 自然条件下发 有利性状 的目的基 因转移到其 它植物体 内．从 而获得新 的变异类 型 生 的基 因突变叫做 自然突变 ． 人为条件下诱发产生 的基 因突变 叫诱发 它不但可 以把不 同植物的基因进行组合 ．而且还可 以把动物的基因 ． 如 科学 突变 。基 因突变在植物育种上具有重要意义 ． 它是植物变异 的根本来 甚 至人 的基 因组合到植物里去。 比 ， 家将北极 熊的抗冻基 因分 植人番茄之 中， 培育出耐寒番茄 。通过转基 因技术可 培育高 源， 为植物育种提供了初选材料。 它具有普遍性 、 随机性 、 低频性、 有害 离取出 ． 产、 优质 、 抗病毒 、 抗虫 、 抗寒 、 旱 、 抗 抗涝 、 抗盐 碱 、 抗除草剂等 特性 的 性 、 向性等特点 不定 作物新品种 ． 以减少对农药 、 化肥和水 的依赖 ， 降低农业成本 ， 大幅度 １ ． ３染色体变异 改善食品的质量 ， 缓解 世界粮食短缺 的矛盾 。 染 色体变异是指植物细胞中染色体数 目的增减和结构的改变 染 地提高单 位面积 的产量 ， 马铃薯植人 天蚕素 的基 因后 ， 清枯病 、 抗 软腐病 的能力 大大提 色体数 目的增减包括染色体组数的改变及个别染色体数 目的改变 染 例如 ： 过去这两种病 每年会 带来近三成 的减 产 ： 一种抗科 罗拉多马铃薯 色体结构 的改变包括缺失 、 重复、 倒位和易位 。 些都可使排列在染色 高 ． 这 可使美 国每年少用 ３ 万千克的杀虫剂 ： ７ 阿根廷播种转 体上的基因的数 目 和排列顺序发生改变 ． 而导致植 物性 状的变异 甲虫的马铃薯 ． 从 大豆抗病和抗杂草 能力大为增加 ． 用农 药和除草剂 的 使 大多数染色体结构变异对植物体是不利的 ． 有的甚至会导致植物体死 基 因豆种后 ． 量减少 ． 生产成本 比原来下 降了 １％。此外利用 转基 因技 术还 可生产 ５ 亡。 如 本科学 家利用转基 因技术成功培育 般来说 ． 每一种植物 的染色体数 目都是稳定的 ． 但是 ． 在某些特 有利于健康和抗疾病的食品。 日 防止动 脉硬化 的水稻新 品种等 。 定 的环境条件下 ． 植物体 的染色体数 目会发生改变 ． 而产生可遗传 出可减少血清胆 固醇含量 、 从 ２５空间技术在育种中的应用 ． 的变异 。 利用返 回式卫星（ 或宇宙飞船 、 航天飞机） 和高空气 球 ， 把农作物 的 ２变异在植物育种 中的应用 ． 种子带 到太空 ． 使种子产生变异 ， 在地面种植 ， 然后 最后从中选育新 品 ２１ ． 杂交在育种中的应用 又叫做作物空间诱 杂交可以使不同品种的遗传物质在后代 中得到组合 ． 从而产生新 种 这样 的作物育种方法叫做作物空间技术育种 ， 变育种 。 例如 ，９ ７ 以来 ， 国学者利用作物空 间技 （ １８ 年 我 下转第 ２ ６页） ５
诱变育种的方法
诱变育种的方法引言：诱变育种是指通过诱变剂引起植物或动物基因发生变异，从而产生新的有用性状的育种方法。
诱变育种可以提高作物的抗病性、适应性和产量等特性，对农业生产和人类生活具有重要意义。
本文将介绍几种常用的诱变育种方法。
一、物理诱变方法：物理诱变方法是利用物理因素对生物体的基因产生变异的方法。
常用的物理诱变方法有辐射诱变和化学诱变。
1. 辐射诱变：辐射诱变是指利用电离辐射对生物体进行诱变。
常用的辐射诱变方法包括γ-射线辐射和X射线辐射。
辐射诱变可以产生大量的突变体，通过对突变体的筛选和评价，可以选育出具有优良特性的新品种。
2. 化学诱变：化学诱变是指利用化学诱变剂对生物体进行诱变。
常用的化学诱变剂有EMS（乙基甲磺酸甲酯）和NaN3（氮化钠）。
化学诱变剂可以引发DNA的突变，从而产生新的基因型和表型。
二、生物诱变方法：生物诱变方法是利用生物因素对生物体的基因产生变异的方法。
常用的生物诱变方法有基因工程技术和细胞诱变技术。
1. 基因工程技术：基因工程技术是指通过改变生物体的基因组成，从而产生新的有用性状的育种方法。
常用的基因工程技术包括基因克隆、基因转移和基因编辑等。
通过基因工程技术，可以将具有有益特性的基因导入到目标生物体中，从而实现育种目标。
2. 细胞诱变技术：细胞诱变技术是指通过处理植物细胞或动物细胞，使其发生基因突变，从而产生新的有用性状的育种方法。
常用的细胞诱变技术包括化学诱变、辐射诱变和基因转化等。
细胞诱变技术可以提高诱变效率，加快育种进程。
三、化学诱变方法：化学诱变方法是利用化学品对生物体的基因产生变异的方法。
常用的化学诱变方法有化学诱变剂和化学物质处理。
1. 化学诱变剂：化学诱变剂是指通过处理生物体，使其基因发生突变的化学物质。
常用的化学诱变剂有EMS（乙基甲磺酸甲酯）、NTG（亚硝酸乙酯）和NaN3（氮化钠）等。
化学诱变剂可以改变DNA的结构，引发基因突变。
2. 化学物质处理：化学物质处理是指利用化学物质对生物体进行处理，使其基因发生变异。
诱变育种的过程
诱变育种的过程诱变育种是一种利用诱变剂诱发植物基因突变，从而获得具有新性状或改良性状的植物品种的育种方法。
下面是诱变育种的详细过程：1.诱变剂选择：-选择适当的诱变剂，如化学诱变剂（如亚硝基尿、乙烯甲烯磺酰胺等）或物理诱变剂（如辐射，如γ射线、X射线等）。
-选择诱变剂的浓度或剂量，根据目标物种的敏感性和诱变效果进行调整。
2.诱变处理：-将目标植物种子或组织培养物暴露在诱变剂中，以诱发基因突变。
可以通过浸泡、喷雾、渗透、辐射等方式进行处理。
-控制诱变剂的浓度和处理时间，以避免过度损伤或死亡。
3.诱变后代选择：-从诱变处理的植物中收集诱变后代（如种子、离体培养物等）。
-对诱变后代进行初步筛选，筛选出具有感兴趣性状改变的个体。
例如，根据植株形态、生长速度、花器官特征等进行观察和评估。
4.重复诱变和筛选：-重复进行诱变和筛选过程，以获得更多具有目标性状改变的植株。
-可以采用不同的诱变剂浓度、处理时间、处理方法等来增加变异性和选择范围。
5.性状评估和选择：-对诱变后代进行详细的性状评估，以确定具有理想性状的个体。
-可以通过生理性状分析、分子标记检测、遗传分析等方法来评估目标性状的改变和遗传稳定性。
6.繁殖和稳定性选育：-选择具有目标性状稳定遗传的个体进行繁殖，以确保性状的传承。
-通过连续的自交或杂交选择等育种方法，稳定和提高目标性状的表达。
7.品种鉴定和推广：-对最有潜力的诱变品系进行品种鉴定，包括品质、抗病虫害性、适应性等方面的评估。
-将经过鉴定的优良诱变品系进行推广和应用，例如进行大田试验、推广种植或商业化生产。
重要提示：诱变育种过程中需要谨慎选择诱变剂和适当的处理条件，同时进行详细的性状评估和遗传分析，以确保获得稳定和优良的诱变品种。
此外，诱变育种也需要符合法律法规和伦理要求。
诱变育种的实例
诱变育种的实例随着人类对植物、动物的了解的日益深入，微观世界的探索也越来越深入，诱变育种的方法被广泛地运用到了植物、动物的育种上。
诱变育种是一种基于辐射和化学物质诱发基因突变的育种方法。
通过诱变育种，我们可以获取更多、更好、更健康的作物或动物品种。
接下来，我们将介绍几个关于“诱变育种的实例”，以此认识诱变育种的工作原理以及应用价值。
1. 隼鸽隼鸽源于对野生鸽子进行的诱变育种。
1961年，苏联莫斯科大学教授迈克尔•泰切尔用一个放射性源给一群野鸽照射了辐射，然后从照射者的子孙中挑选出一只头型发生了明显变化的鸽子。
这只鸽子的头自上而下变成了一个类似鹰的头。
就这样，第一只隼鸽诞生了。
这是用辐射诱变实现诱变育种的经典实例之一。
今天，隼鸽已经成为了研究人员了解突变机制、进化研究和育种改良的重要模式生物之一。
2. 紫色大麻近年来，针对于大麻长期以来被世人所忽略的价值，许多国家都在加紧研究大麻及其衍生物的成分和功效，众多品种的大麻也得到了相应的改良。
其中一种用诱变育种获得的品种是紫色大麻。
这种大麻不仅色彩美观，而且植株高大，产量高。
它是通过在大麻的生长过程中使用亚硝酸甲酯来进行的诱变育种的一例。
这个过程中，亚硝酸甲酯抑制了大麻植株当中的色素合成，从而在某些植株中引起突变，使得植株发生了染色体减数分裂，继而诱导了植株的紫色或蓝色突变。
3. 小麦对小麦进行诱变育种，是已经被广泛运用于育种的重要方法之一。
它是一种经典的“突变优劣选择法”，诱变剂被用来引起基因的突变，以期获得产量更高、更抗病虫害、品质改良更优的小麦新品种。
最近，一个莎普爱思公司的小麦品种–古兰麦，就是用化学诱变剂诱发小麦基因突变培养而来的。
这种小麦种子少，但每个种子都十分大，而且小麦本身也非常耐高温、干旱环境的影响，因此古兰麦被冠以“适合全球气候变迁”的美誉。
以上是用诱变育种来获取品种改良的三个经典实例：隼鸽、紫色大麻和适合全球气候变迁的小麦。
不同于传统育种方法，诱变育种具有选择性强、速度快、突变率高等特点。
杂交育种与诱变育种
杂交育种和诱变育种是现代农业中两种重要的育种方法，它们的原理和应用 有着独特的优势和挑战。让我们一起探索这两种育种技术的奥秘。
杂交育种的定义和原理
定义
杂交育种是通过在不同品种或种属间进行交配，利用杂种优势培育出更强大和优良的后代。
原理
通过结合两个有益基因的品种，杂交育种可以增强抗病性、提高产量和质量，并改进植物的各种特性。
诱变育种应用
通过诱发植物基因的突变，改良品种的耐逆性和抗病性。
未来育种发展方向和前景
1
基因编辑技术
利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，精确
遗传信息研究
2
修改植物基因，提高育种效率和精准性。
深入研究植物基因组，解析遗传信息，
探索新的育种策略和解决方案。
3
可持续农业
针对气候变化和资源短缺等挑战，培育 具有抗逆性和高效利用资源的新品种。
诱变剂包括化学物质（如EMS）和物理辐射（如X射线），它们能够诱导基因的突变。使用适当的浓度和处理 时间是诱发育种成功的关键。
应用
诱变育种被广泛用于改良农作物、蔬菜和花卉的抗病性、耐逆性和产量，以及培育新的农业与园艺品种。
比较和分析杂交育种和诱变育种的优劣
1 杂交育种优势
快速培育出高产和高质量的品种，利用优势 互补提高植物性状。
应用
杂交育种广泛应用于农作物、蔬菜和花卉的改良，以及品种选育和疾病抗性的培育。
诱变育种的定义和原理
定义
诱变育种是通过人工诱发植物基因组的变异，创造新的遗传多样性，以改善植物的性状和性能。
原理
通过使用化学物质或物理因素（如辐射）引起植物基因的突变，诱变育种可以产生新的品种并改进现有品种。
诱变育种的特点
诱变育种的特点诱变育种是一种通过人为诱导植物或动物的遗传变异，以达到改良品种的目的的育种方法。
它在农业、园艺和畜牧业等领域得到广泛应用，具有许多特点。
诱变育种具有高度可变性。
通过诱变育种，可以引发植物或动物中的遗传变异，产生新的品种。
这些变异可以涉及形态特征、生长习性、抗病性、产量等多个方面。
通过选择和筛选，可以获得具有理想特征的新品种。
诱变育种具有高效性。
相比传统育种方法，诱变育种不需要长时间的繁育周期，可以在较短的时间内获得大量的变异体。
这样可以加快育种进程，提高育种效率。
诱变育种具有广泛适用性。
几乎所有植物和动物都可以通过诱变育种进行改良。
无论是粮食作物、蔬菜水果，还是家禽、牲畜等，都可以通过诱变育种获得更好的品种。
诱变育种还具有创新性。
通过诱变育种，可以获得许多新的、前所未有的品种。
这些新品种可能具有更高的产量、更好的品质、更强的抗逆性等特点，为农业和畜牧业的发展带来新的机遇和挑战。
诱变育种还具有遗传稳定性。
虽然诱变育种引发了植物或动物中的遗传变异，但经过选择和筛选，可以获得稳定的品种。
这些品种的遗传特征能够在繁殖过程中保持相对稳定，不易发生进一步的遗传变异。
诱变育种还具有经济效益。
通过诱变育种获得的新品种不仅可以提高农作物和畜禽的产量和品质，还可以降低生产成本。
这对于农民和畜牧户来说，都是具有重要意义的。
诱变育种还具有环境友好性。
相比传统的化学育种方法，诱变育种不需要使用大量的化学物质，对环境的污染较小。
同时，通过诱变育种获得的新品种可能具有更好的抗病性和适应性，减少了对农药和化肥的依赖，有利于生态环境的保护。
诱变育种具有高度可变性、高效性、广泛适用性、创新性、遗传稳定性、经济效益和环境友好性等特点。
通过诱变育种，可以获得更好的品种，推动农业和畜牧业的发展，为人类提供更多的粮食和动物产品，同时也有助于减少对环境的压力。
简述诱变育种的典型流程及步骤
简述诱变育种的典型流程及步骤一、诱变育种的概述诱变育种是通过人为手段诱导植物基因发生突变，进而筛选出具有理想性状的新品种。
它可以通过物理、化学或生物学方法对植物进行诱变，使植物基因发生突变，产生新的遗传变异。
通过筛选和选择，最终获得具有经济和农艺价值的新品种。
二、诱变育种的典型流程及步骤1. 选择育种材料：选择适合诱变的育种材料是诱变育种的第一步。
通常选择普通品种、自交系或近缘种作为育种材料，以确保诱变后能够产生有用的突变体。
2. 诱变处理：诱变处理是诱变育种的核心步骤。
诱变处理可以采用物理、化学或生物学方法进行。
常见的物理方法包括辐射诱变和离子束诱变，化学方法包括化学诱变剂处理，生物学方法包括基因工程技术等。
3. 突变体筛选：在诱变处理后，需要对诱变体进行筛选，以筛选出具有目标性状的突变体。
通常可以通过形态学、生理学、生物化学等多种方法进行筛选。
例如，通过观察植株生长状况、花期、产量等形态指标，或通过测定植株的生理指标如抗病性、耐逆性等，以及通过分析植物的化学成分等来筛选突变体。
4. 突变体鉴定：在突变体筛选后，需要对突变体进行鉴定。
鉴定的目的是确定突变体的突变类型和突变位点。
常用的鉴定方法包括遗传分析、分子标记和基因组测序等。
通过鉴定突变体的突变类型和突变位点，可以更好地理解突变体的性状变化，为后续的育种工作提供依据。
5. 基因型固定：在鉴定突变体后，需要进行基因型固定。
基因型固定是指将突变体与优良品种进行杂交，通过连续的自交和选择，逐步固定突变体的基因型，同时消除不良性状和杂质基因。
这一步骤是为了确保突变体的稳定性和纯度，为后续的品种选育奠定基础。
6. 品种选育：在基因型固定后，可以进行品种选育。
根据突变体的优良性状，结合农业生产的需求，选择具有经济和农艺价值的突变体进行品种选育。
通过连续的选育和筛选，最终可以获得具有理想性状的新品种。
7. 品种测试：在品种选育后，需要对新品种进行测试。
测试的目的是评估新品种的农艺性状、适应性、产量等。
诱变育种原理
诱变育种原理
诱变育种原理是指通过人为方式诱发植物或动物的遗传变异，从而产生新的有用基因型和表现型，并将其用于育种改良中的方法。
具体而言，诱变育种原理包括以下几个方面：
1. 辐射诱变：通过辐射（如X射线、γ射线、紫外线等）照射
种子、芽或花粉等植物生殖细胞，使其DNA发生突变。
这些
突变可导致不同表型的出现，包括形态、结构、生理和生化性状等方面的变异。
2. 化学诱变：利用化学物质（如乙烯甲烷、二甲基亚砜、硝酸、硝基尿素等）处理植物，诱发DNA发生突变。
这些化学物质
可干扰 DNA复制和修复过程，导致基因改变。
3. 同源及异源杂交：通过同种植物（同源杂交）或不同种植物（异源杂交）进行杂交，使杂交后代获得来自不同亲本的遗传信息。
异源杂交还可以增加种间杂种的遗传多样性，有利于新品种的选育。
4. 基因工程：利用分子生物学和遗传工程技术，将外源基因导入目标物种或个体中，以实现特定基因型和表现型的引入或改变。
这项技术广泛应用于农业、医学、工业等领域。
诱变育种原理通过引入新的遗传变异，扩大了基因库和表型空间，为育种改良提供了更多的选择。
通过筛选和选择，可以获得更有利于人类需求的植物和动物品种，提高农作物产量、产品质量和抗逆性，推动农业的可持续发展。
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2007,36(3):69-73.Subtropical Plant Science人工诱变技术在植物抗病育种中的应用(综述)张燕玲，吴立蓉，贺 红（广州中医药大学中药学院，广东广州 510405）摘要：介绍人工诱变技术在植物抗病育种中的主要成就，并探讨其发展方向及前景。
人工诱变技术与杂交育种、基因转移及离体筛选等手段相结合，提高了育种效率，拓宽了抗病育种的范围。
该技术在植物抗病育种中的成功应用，将有利于培育植物抗病新品种，促进农业的增产增收及可持续发展。
关键词：人工诱变；植物；抗病育种中图分类号：S335 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2007)03-0069-05Application and Prospect of Artificial Mutation Technology on Breeding forResistance to the Diseases of PlantsZHANG Yan-ling, WU Li-rong, HE Hong(College of Chinese Materia Medica, Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine Guangzhou 510405, Guangdong China)Abstract:This paper introduces the main achievements of breeding for disease resistant of plants.It elaborates that artificial mutation connected with crossbreeding，gene transfer and in vitro selection could raise the breeding efficiency and enlarge the field of breeding for disease resistant.The application of artificial mutation technology is favorable to cultivate new disease-resistant varieties, and promote the development of agriculture.Key words: artificial mutation; plant; the disease-resistant breeding植物病害是植物在生长期内面临的主要威胁之一，直接影响其生长发育和繁殖，尤其是农作物的病害更是给农业生产带来极大损失。
喷施化学农药是目前防治植物病害的常用方法，但长期使用对生态环境造成了严重污染，同时，农产品中的农药残留直接危害人的健康。
因此，对植物进行性状改良，培育抗病品种显得尤为重要。
传统的杂交育种和系统选育经历了一个多世纪的发展，已形成一整套较为完善的育种理论和技术体系，在植物抗病育种中发挥了巨大的作用[1-10]。
在现有种质资源中拥有相关抗源，是进行杂交育种与系统选育的基础，而对于抗源单一或缺乏的植物而言，有其局限性。
此外，在基因高度连锁，或者某些基因类型与有害性状相联系，或者存在基因多效现象的情况下，利用传统育种进行基因转移难以成功。
植物人工诱变育种是人为地利用物理诱变因素（如X射线、γ射线、中子、激光、离子束和宇宙射线等）或化学诱变剂，对植物器官、细胞及DNA等进行诱变处理，诱发基因突变和遗传变异，在较短时间内获得有利用价值的突变体，根据育种目标，选育新品种。
诱变育种可以诱导产生自然界不存在的或者非常罕见的新性状、新类型，弥补资源的缺乏，为植物抗病育种开辟新途径。
1 人工诱变在植物抗病育种中的应用Standler于l928年首次发现并证明X射线和镭对禾谷类作物存在诱变效应。
1934年，Tollener利用X射线诱变育成了第一个农作物突变品种——“Chlorino” 烟草，从而开创了作物诱变育种的新纪元。
收稿日期：2007-03-15基金项目：国家自然科学基金项目（30472152）作者简介：张燕玲（1982-），女，广东梅州人，硕士研究生，从事药用植物诱变育种研究。
注：贺红为通讯作者。
第36卷 ﹒70﹒从最初的辐射及化学诱变剂处理，到随后发展的激光诱变育种、空间诱变育种和离子注入诱变育种等，诱变育种的方法和手段不断得到拓展。
在抗病育种中，Freisleben和Lein于1942年首先使用X射线处理获得抗大麦白粉病的突变体。
20世纪70年代初，Murray利用热中子处理感染枯萎病的工业用薄荷品种Mitcham，育成了抗病品种Todd’s Mitcham和Murray Mitcham，有效控制了枯萎病对薄荷的严重危害。
利用辐射诱变并结合系统选育，日本培育出具有抗稻瘟病基因Pita的“幸稔” 水稻新品种，匈牙利选育出高抗稻瘟病的突变新品种核稻，希腊筛选出对3种锈病和霜霉病有中抗性的G-'-07783小麦新品种，瑞典育成抗白粉病的突变体RefoITlla。
在我国，利用辐射技术与常规杂交育种相结合，成功培育出高抗条锈病、赤霉病和后期叶枯病的“川辐1号” 小麦以及高抗花叶病、灰斑病和紫斑病的诱变30号大豆等[11]，取得了显著的经济效益和社会效益。
随着现代生物技术的进一步发展及其与其它相关学科的紧密结合，人工诱变育种方法不断得以改进创新。
人工诱变和其它技术相结合，显著地提高了抗病育种的效率。
1.1 人工诱变技术与杂交育种相结合诱变育种突变率高，变异范围广，随机性大，获得可供选择的资源多，有效地弥补了抗病育种中抗病材料缺乏的不足。
但一般情况下，诱变处理难以获得多种性状同时得到改进的优良突变体，因此，多数突变体不能直接应用于生产。
但突变体具有个别突出性状，可作为杂交亲本，与相应品种杂交培育新品种。
杂交育种是通过不同基因型亲本间的有性杂交和基因重组，对所创造的变异实施多代选择、鉴定而育成新品种的方法。
通过杂交育种，可以将双亲的优良性状综合在一起，目标准确，选择群体较小。
杂交育种与诱变育种两者结合，能相互取长补短。
毛新余等[12]利用60Co γ射线3万伦琴辐射处理IR36水稻得到IR36辐，然后以IR36辐为父本，珍汕97A为母本，配组育成优质抗病的汕优36辐型水稻。
吕秀珍等[13]以晚熟抗病毒病感灰斑病品种与感灰斑病感病毒病丰产品种杂交，经辐射处理，利用辐射单点突变和亲本抗病遗传的各自优点，育成了抗病毒病兼抗灰斑病大豆新品种合丰33号。
刘刚等[14]选育出的新桑品种川826系，其母本是人工有性杂交种子用60Co γ射线处理后选出的优良单株，父本为优良的地方品种。
杨爱珠等[15]用250Gy 60Co射线处理原武02×齐31杂交一代得到玉米原齐123自交系，再以原齐123为母本，黄早4为父本，杂交获得鲁玉5号，该品种具有早熟高产，抗大、小斑病和青枯病等优点。
郑伟等[16]以合丰35号为母本，公交84112-1-3为父本进行有性杂交，然后对F2代辐射诱变，育成具有抗病性强、高产及高油等优点的高油大豆“合丰46号”。
任作瑛等[17]以杂交育种与辐射诱变技术相结合选育出高抗桑黑枯型细菌病的优质高产新桑品种“激7681”系。
采用类似的方法，尚勋武等[18]育成了抗条锈、根腐病能力较强的面包型春小麦新品种“甘春20号”。
1.2 人工诱变技术与基因转移相结合人工诱变可诱发染色体易位。
自然状态下，染色体易位的发生几率很低，但通过辐射处理便能大大提高其出现频率。
辐射可以诱发染色体断裂和融合，从而形成易位系。
在抗病育种工作中，可以通过辐射诱发染色体易位来促使抗病基因转移[19-24]。
随着生物技术的发展，人们采用DNA导入法，通过花粉管通道将外源DNA导入受体来实现遗传转化，但由于导入的总DNA片断较大，影响了遗传转化效果。
辐射处理可以引起外源DNA分子降解，使片断变小，提高整合率和转化率。
因此，导入经辐射处理的外源DNA，可以更好地实现遗传转化，有目的地进行种质改良，在短时间内获得有价值的种质资源。
孙光祖等[25]将诱变与DNA导入法相结合，成功获得抗黄矮病的大麦品种。
上世纪八十年代开发的诱变源——离子束，近年来已被成功应用于介导植物转基因技术中。
利用离子束介导转基因可直接转入裸露DNA大分子，取材方便，程序简化。
生物组织具有疏松结构，由活泼的有机分子构成，是热和电的不良导体，通过大剂量的低能离子刻蚀可以使生物体表面减薄、生物沟道连通，形成转基因通道，从而使外部DNA直接导入细胞成为可能。
同时，离子注入引起细胞内DNA第3期张燕玲,等：人工诱变技术在植物抗病育种中的应用（综述）﹒71﹒损伤诱导的修复作用，有利于外源基因向受体基因组的整合。
程备久等[26]将克氏棉和红麻DNA导入泗棉2号，获得了高抗枯萎病的棉花新品系。
吴丽芳等[27]用低能氩离子束介导将水稻几丁质酶基因导入小麦，获得一批抗赤霉病的转基因小麦植株。
1.3 人工诱变技术与离体筛选相结合最初的人工诱变技术大多在个体水平上进行，如以成株、种子、种球等为诱变材料，存在诱变效率低及出现嵌合体等问题。
而人工诱变与离体培养筛选相结合，有其优越性。
离体培养材料较小，诱变剂容易被吸收，更易获得数量较大的诱变群体，从而可以在有限的空间内对大量的诱变群体进行选择，周年都可进行繁殖，提高选择效率；而且植物离体培养中通过不定芽（或器官）发生和体细胞胚胎发生通常被认为是单细胞起源的，可以降低诱变中产生嵌合体的比例。
应用细菌或真菌等病原菌所产生的致病毒素作为选择压力进行离体筛选，是目前培育抗病突变体较为成功的方法。
Carlson[28]用0.25EMS处理单倍体烟草细胞，然后在含有烟草野火病菌毒索类似物的培养基上培养筛选抗病细胞系，获得了3个抗病突变体。
Heinz(1973)用500～2 000rad的60Co射线照射甘蔗培养细胞，获得了抗芽斑病毒的突变体。
Behnke(1977)用1 000rad 60Co射线处理离体培养的马铃薯细胞，在含有马铃薯晚疫病菌毒素的培养基中进行筛选，成功获得抗马铃薯晚疫病的突变体。
采用类似的方法，国外研究者筛选出油菜抗黑腥病突变体，甘蔗抗眼斑病突变体，玉米抗小斑病突变体等[29,30]。
我国这方面的研究起步较晚，但进展较快，郭丽娟等[31]用1 500rad的射线照射小麦花药愈伤组织，然后转移到含赤霉病菌毒素的选择培养基上，获得4个抗赤霉病突变体。
孙立华等[32]用水稻白叶枯病菌作为筛选压力，通过离体培养筛选出5个抗白叶枯病突变体。
孙光祖等[33]研究了辐射对小麦不同外植体离体培养的影响和根腐病毒素的筛选效果，获得3个抗根腐病突变体。