3-1诱变育种举例
诱变育种——精选推荐
诱变育种菌种选育(selection strain)的目的是改良或改变菌种的特性，使其符合工业生产或科研的要求。
菌种选育过程由三个环节组成：一是使菌种产生变异；二是筛选出变异的菌株；三是使变异菌株的特性得到表达。
根据使菌种产生变异的方式的不同，菌种选育可分为自然选育、诱变育种、杂交育种、基因工程这四种方法。
自然选育、诱变育种是利用基因突变来获得优良菌种，具有改良菌种特性的性质。
杂交育种、基因工程是通过DNA重组来获得优良菌种，具有改变菌种特性的性质。
菌种选育是一门应用科学技术。
是以微生物学、微生物遗传学、生物化学、分子生物学、基因工程等学科为理论基础。
菌种选育目的，从生产方面来说，为了提高产量，产生新的生物活性物质，改变产品质量和组分，简化工艺，缩短周期，抵抗不良环境，适应新的原材料。
从科研方面来说，是为了提供分子遗传研究材料，研究生物合成调控机理，分析生物合成途径，获得带遗传标记的菌株，了解菌种遗传背景。
诱变育种诱变育种是通过诱变剂处理提高菌种的突变几率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特性的变异菌株。
诱变育种和其他育种方法比较，具有速度快、收效大、方法简便等优点，是当前菌种选育的一种重要方法。
在生产中应用得十分普遍。
但是诱发突变缺乏定向性，因此诱发突变必须与大规模的筛选工作相配后才能收到良好的效果。
以下分别叙述诱变育种工作流程和诱变育种工作中的三个重要环节：突变的诱发、突变株的筛选突变基因的表达。
1、诱变育种的工作流程诱变育种的工作流程：①出发菌种（沙土管或冷冻管），②斜面（或肉汤培养24小时），③单孢子悬液（或细菌悬液），④诱变处理（处理前后的孢子液或细菌悬液活菌计数），⑤涂布平板，⑥挑取单菌落传种斜面，⑦摇瓶初筛®挑出高产斜面，⑧留种保藏菌种®传种斜面，⑨摇瓶复筛®挑出高产菌株作稳定性试验和菌种特性考察，⑩放大试验罐中试考察大型投产实验。
整个流程按诱变过程和筛选过程两部分说明如下：（一）诱变过程由出发菌种开始，制出新鲜孢子悬浮液（或细菌悬浮液）作诱变处理，然后以一定稀释度涂布平板，至平板上长出单菌落为止的各步骤为诱变过程。
3植物诱变育种的过程
太空育种
太空椒
巨型南瓜 太空莲 星空牡丹
总结
植物诱变育种最常选择萌发的种子进行处理， 该种子萌发的植株为子一代，往往单株或单穗收 藏种子，单行种植后得到子二代，子二代变异多， 是选择的关键时期，常常单行收藏种子，单片种 植后得到子三代，多代之后的变异性状趋于稳定， 完成育种。太空育种是植物诱变育种的新途径。
诱变子一代（M1)
水稻单株 分蘖期 抽穗期
单穗
诱变子一代（M1)
玉米单株、单穗
单株、双穗
诱变子二代（M2)
M1水稻的种子单穗收藏
单行种植
诱变子二代（M2)
将M1的种子单行种植，获得诱变子二代（M2)。 M2是变异最大的世代，选择的关键时期。绝大多 数变异是不利的，仅有0.1～0.2%的优良变异。 根据育种目标及性状遗传的特点再次选择优良的 单株、单穗或单行的种子收藏。
高中生物必修2 遗传与变异 2.5 基因突变及其他变异
基因突变 主讲人 王金海
高级教师 北京大学附属中学
版权所有 北京数字学校
植物诱变育种的概念
植物诱变育种是人为地利用物理诱变因素 （如射线、中子、激光、紫外线等）和化学诱变 剂（如硫酸二乙酯、亚硝酸盐、5-溴尿嘧啶等） 诱发植物遗传变异，经过复杂的筛选过程，在较 短时间内获得优良性状的育种方法。
诱变处理的材料
水稻种子
水稻幼苗
诱变处理的材料
水稻愈伤组织 再分化阶段 幼苗阶段
诱变子一代（M1)
经诱变剂处理的种子发育成的植物体为诱变子 一代，简称M1。M1发芽率、出苗率、成株率、结实率 一般都比较低，而且发育延迟，植株矮化或畸形， 并出现嵌合体。这些变异一般不遗传给后代，因此M1 一般不进行选择，而以单株或单穗为单位收藏种子。
微生物的诱变育种
2个主要环节：
诱变（随机）
选用合适的诱变剂和诱变剂量处理大量均匀 、分散的微生物细胞，以引起绝大多数细胞 致死的同时，使存活个体中的突变频率大大 提高。 设计有效的筛选方法，将少量正变株中的 优良菌株挑选出来。
筛选（定向）
（一） 出发菌株（original strain）
出发菌株指用于诱变育种的起始菌株。 出发菌株的选择标准： • 具有有利性状（如高产、生长速度快、营养要求粗放、 标记明显等）； • 对诱变剂敏感 出发菌株的来源： •野生型菌株； •从生产中选育的自发突变菌株； •诱变获得的高产菌株
三种遗传型： 野生型（wild type） 从自然界分离到的、发生营养缺陷型突变前的原始菌株。 [A+B+], 可在[-]生长。 营养缺陷型（auxotroph） 野生型菌株经诱变剂处理后，由于发生了丧失某种酶合成能 力的突变，因而只能在加有该酶合成产物的培养基中才能生长的 突变菌株（主要指合成维生素、氨基酸及嘌呤、嘧啶的能力）。 [A+B-]：能在[+]、[B]生长 [A-B+]：能在[+]、[A]生长 [A-B-]：能在[+]生长 原养型（prototroph） 营养缺陷型经回复突变或重组，回到原来野生型的营养要求 [A+B+], 可在[-]生长
如：异烟肼（“雷米封”）是吡哆醇的结构类似物 ，利用含异烟肼梯度平板筛选异烟肼抗性突变株， 可达到定向培育吡哆醇高产突变株的目的。 加入不含异烟肼的底层 敏感
菌苔
为什么在筛选突变株时 ,不能直接用代谢产物, 抗性 菌落 而必须用其结构类似物 ? 加入含异烟肼的上层
2. 营养缺陷型突变株的筛选
（1）几个概念： 三类培养基： 基本培养基（MM, minimal medium）[-]： 某野生型能生长的最低成分的组合培养基。 完全培养基（CM,complete medium）[+]： 各种营养缺陷型能生长的天然或半组合培养基 补充培养基（SM, supplemental medium）[A]:[-]+A [B]:[-]+B 相应营养缺陷型能生长的组合或半组合培养基
第七章 诱变育种
第七章诱变育种诱变育种是利用理化因素诱发变异，再通过选择育成新品种的方法。
第一节诱变育种的成就及特点一、诱变育种的成就二、诱变育种的特点优点1. 提高突变率、扩大突变谱突变率：突变体占总个体数的百分率。
突变谱：各种突变类型组成突变谱。
2. 有效地改良个别性状诱变多为点突变、改变一两个基因，对主效基因控制的性状较有效，如：矮秆、早熟、抗病性。
3. 缩短育种年限诱发的变异大多为一个或少数几个主效基因的改变，稳定较快。
第二节常用物理诱变剂及其处理方法一、物理诱变剂的类别与性质紫外线X射线Γ射线粒子辐射电子束激光离子注入航天搭载航天搭载（航天育种或太空育种）育成的品种：水稻农垦58搭载卫星丰产品系ZR9搭载高空气球航育1号麦类扬麦5号搭载卫星小麦新品系蔬菜龙椒2号搭载高空气球卫星87-2离子束诱变育种离子注入引起生物产生变异，对改良数量性状效果显著。
目前在农作物诱变育种方面，离子注入改良的范围几乎涉及所有主要粮食和经济作物。
育成新品种：水稻品种 D9055和S9042小麦品种皖麦32蔬菜品种鲁番茄7号二、物理诱变剂处理方法（一）诱变处理的材料1、种子2、绿色植株3、花粉4、子房5、合子和胚细胞6、营养器官7、离体培养中的细胞和组织外照射 ---- 种子等所受的辐射来自外部的辐射源。
急性照射----采用较高的剂量率进行短时间的处理。
慢性照射----用钴（或铯）圃，每天将钴（或铯）源升到地面进行一定时间的慢性照射。
内照射---将辐射源引入生物体组织和细胞内进行照射的一种方法。
利用放射性同位素32P、35S、14C或65Zn的化合物，配成溶液进行浸渍种子，或使作物吸收，或注射茎部。
内照射的主要方法：•浸泡法•注入法•施入法•合成法（三）辐射处理的剂量①不同的科、属、种和品种，其辐射敏感性差异很大。
敏感作物：豆科作物、玉米、黑麦中等敏感作物：禾本科作物及棉花钝感作物：十字花科、亚麻、红麻、烟草②不同器官和细胞及不同发育时期、不同生理状况敏感性有差异。
园艺植物育种学：第十章 诱变育种
注量率
是指单位时间内进入单位截面积的中子 数。 单位为n/cm2·min（中子数/平方厘米·分）。
放射性强度单位
放射性同位素引入植物体内照射时，常以引入体 内的放射性同位素的强度表示剂量的大小。 放射性强度是指放射性物质在单位时间内发生的 核衰变（原子蜕变）数。单位时间内发生的核衰 变数目愈多，放射强度就愈大。 国际单位是Bq（贝克雷尔），定义是放射性核衰 变每秒衰变一次为1Bq。 暂时并用单位是Ci（居里，Curie）。定义是任何 放射性同位素每秒钟有3.7×1010核衰变。单位太大 ，常用mCi（毫居里）和μCi（微居里）。
意义和成就
将构成非生物的基础和核心的原子核，与构成生物的 基础和核心的细胞核或核物质（核酸），联系起来。
即把由原子核中释放出来的巨大能量，作用于生物细 胞核或核酸，它孕育着惊人的变异潜能，可大大加速人 工进化的进程，丰富生物的变异类型，给育种工作开创 了新的局面。
新中国成立以来，我国育成了很多的水稻、小麦、棉 花、玉米、大豆、油菜、绿肥、花卉、蔬菜、果树等作 物的辐射新品种。
缩短育种年限
园艺作物多年生营养系品种，用辐射育种 处理营养器官，可省去杂交育种时的杂交、 播种等程序，不需经历杂种实生苗的童期。
如法国的德考提亚（L.Decourtye，1970） 用 辐 射 诱 变 育 成 的 苹 果 品 种 Lysgolden ， 从 处理树苗到定为商品品种仅8年，而用杂交 育种法育成一个苹果品种一般需15—20年。
其他特点和用途（2）
⑹创造不育性，获得无籽果实新类型。日本用染色体易 位法，诱发染色体结构变异，获得了无籽西瓜。 ⑺创改伴性遗传。创造具有伴性标志性状（伴随性别出 现的性状）的品种。例如在家蚕养殖中，日本根据雄蚕 高产优质，用电离辐射使雌蚕带有伴性标志性状，而淘 汰雌蚕，使蚕丝产量、质量提高。 ⑻产生平衡致死效应(balanced lethal)。即导致同质基因 结合的合子个体死亡，异质基因结合的合子个体生存。 诱发染色体易位，使其后代成为“永久杂合体”，以固 定杂种优势，获得稳定的杂种。 ⑼诱发非整倍性染色体数目变异。以获得单体、缺体、 三体等材料，在遗传育种研究上具有特殊用途。 ⑽创造无性繁殖作物新品种。即诱发体细胞突变。
2023年高考生物一轮复习(新人教新高考) 第7单元 第3课时 生物变异在育种上的应用
第3课时 生物变异在育种上的应用课标要求 阐明生物变异在育种上的应用。
1．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。
(2)过程(3)优点：明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理：染色体(数目)变异。
(4)实例：三倍体无子西瓜的培育①两次传粉⎩⎪⎨⎪⎧第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实 ②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。
③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
3．杂交育种(1)原理：基因重组。
(2)过程①培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F 1(即为所需品种)。
②培育隐性纯合子品种：选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F 1――→⊗F 2→选出表型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种 a ．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1自交→获得F 2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。
b ．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1雌雄个体交配→获得F 2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F 2个体。
(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种 (1)原理：基因突变。
(2)过程(3)优点①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。
考向一 分析单倍体育种与多倍体育种的应用1．(2022·宁波高三模拟)如图为二倍体玉米花粉培育成植株的过程。
下列有关叙述错误的是( )A．过程①是花药离体培养B．过程②若正常培养，则植株B是单倍体C．过程②若使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，则植株B是二倍体纯合子D．若该过程为单倍体育种，则育种原理是基因重组答案D2．一粒小麦(染色体组AA,2n＝14)与山羊草(染色体组BB,2n＝14)杂交，产生的杂种AB经染色体自然加倍，形成了具有AABB染色体组的四倍体二粒小麦(4n＝28)。
第十节诱变育种
一般用双重平板法：
0.8%琼脂
第十节诱变育种 2%琼脂
取0.1ml 原生质体
再生率的计算
A A-B B
再生再 率 C生 -＝ B养培 生 B 培养 C－ 原 :再酶 基 质 生 生酶 培上 养解 的 基后 的菌未 菌 落原 落 1生 数 0％ 0 A-总菌落数，未经酶＝ 处A C理 B B的1菌0％ 悬0液涂布于平板上长 的菌落。
⑤酶解前的预处理
在用酶处理前，根据细胞壁的不同结构加入某 些物质先行预处理，以抑制或阻止某一种细胞壁 成分的合成，从而有利于酶的渗入。
试验表明：
✓ SH-化合物广泛应用于酵母菌和某些丝状真 菌，效果好
✓ 腐霉中，加入TritonX-100或脂肪酶后，可 以除去细胞壁上的脂层，促进酶进入细胞壁。
✓ 酵母菌常用EDTA或EDTA加巯基乙醇。
第十节诱变育种
常规诱变育种选用材料为孢子，
（3） 这些休眠体对诱变剂比较迟钝，
获得的大部分为负变株， 而制备原生质体的出发材料一般为对数期的 细胞，活力较强，对环境和诱变剂较为敏感， 破壁和再生过程中又淘汰了大量弱势菌株， 能再生的菌株不论初级代谢与次级代谢过程 均较活跃，故高产优质菌株比例比较大
第十节诱变育种
（4）原生质体的活力的鉴定
分离纯化后的原生质体，用作再生或融合的出发 材料，必须具有活性和再生能力： （1）荧光素双醋酸染色法
活细胞吸收脂解FDA，能发荧光的具有活性。 （2）酚藏花红染色法
用0.01%浓度的染料染色，活性原生质体吸收 染料为红色，无活性的为白色。 （3）伊文思蓝染色法
第十节诱变育种
育种学11 诱变育种
作用于微管蛋白
五、辐射剂量和剂量单位
（一）辐射剂量：单位体积或单位质量的 空气吸收的能量。
（二） 吸收剂量：单位体积或单位质量被 照射物质中所吸收能量的数值称为吸收 剂量。 D=E / M（尔格）
D– 辐射剂量 E– 被照射物质吸收的能量 M– 被照射物质的体积
（三）剂量单位：辐射剂量的单位常因不同射线的 不同计量方法而不同：
粒子流是具有一定能量的电子流。可以 被铝箔或玻璃挡住。
中子衰变 中子
质子 电子 反中微子
质子衰变 质子
中子 正电子 中微子
类似的还有宇宙射线、中子射线、 统称粒子射线。
ß 射线：又称乙种射线。它是由放射性同 位素（如32P、35S等）衰变时放出来带负电 荷的粒子。重量很小，在空气中射程短， 穿透力弱。在生物体内电离作用较 γ 射线、 X射线强。
• 可有效改良品种的单一性状，保持其它优良特性
二、诱变育种的特点
• 可打破原有的基因连锁，实现优良基因的重组 辐射可诱发染色体发生断裂、易位等，
从而打破不利基因与优良目标性状的连锁关 系。
• 育种程序简单，变异稳定快，育种年限短 诱变多为一个主基因的改变，后代稳定快。
一、二年生草花， F 3 可稳定， 3-4 年即可出品种。
选择适宜剂量的原则"活、变、优"。 活--后代有一定成活率； 变--指成活个体中有较大变异效应； 优--指变异中有较多有利突变。
◎致死剂量：辐射育种中，当剂量增加到一定 限度时，材料全部死亡时的剂量值（LD100）。 ◎半致死剂量：照射后存活率为对照的50%时 的剂量值（LD50 ）。 ◎临界剂量：照射后存活率为对照的40%时的 剂量值（LD40 ）。
适宜剂量：一般选“半致死剂量”或“临界剂量” ， 实践