变异与诱变育种
常规育种方法
一、诱变育种：诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法原理：基因突变方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。
缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。
改良数量性状效果较差。
二、杂交育种：杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。
其原理是基因重组。
方法：杂交→自交→选优优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。
缺点：时间长，需及时发现优良性状。
三、单倍体育种：单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。
（主要是考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。
）其原理是染色体变异。
优点是可大大缩短育种时间。
原理：染色体变异，组织培养方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。
优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。
缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。
四、多倍体育种：原理：染色体变异（染色体加倍）方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。
缺点：只适于植物，结实率低。
五、细胞工程育种：细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。
原理：细胞的全能性方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养（2）动物克隆：核移植→胚胎移植优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。
动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。
我国诱变育种的成就
我国诱变育种的成就引言诱变育种是一种重要的遗传改良方法，在农业、园艺、林业等领域得到广泛应用。
通过诱发植物或动物的遗传物质发生突变，可以获得具有新特性的品种。
我国在诱变育种领域取得了丰硕成果，不仅为农业生产提供了新的品种资源，也为农民增加了收益，推动了我国农业的发展。
诱变育种的基本原理诱变育种是通过人工手段引起生物体的基因突变，进而筛选出具有有益性状的个体进行育种。
常用的诱变方法包括化学诱变、物理诱变和基因工程诱变。
这些方法可以在短期内大量产生突变体，并通过筛选和鉴定，找到具有良好性状的变异个体。
诱变育种的历史回顾我国的诱变育种起源于上世纪50年代，当时主要使用化学诱变剂进行实验，取得了一些进展。
随着科学技术的不断进步，我国逐渐引进了物理诱变和基因工程诱变等先进技术，取得了更大的突破。
诱变育种在农业上的应用1.水稻品种改良：通过诱变育种，培育出了多个高产、抗病虫害、耐逆性强的水稻品种，如超级稻系列品种、抗病虫害水稻品种等。
2.玉米品种改良：利用诱变育种技术，培育了多个抗病虫害、适应不同生态环境的玉米新品种，提高了玉米产量和品质。
3.蔬菜品种改良：通过诱变育种，培育出了多个抗病虫害、耐贮运、产量稳定的蔬菜新品种，如抗病虫害的番茄品种、抗逆性强的辣椒品种等。
诱变育种的优势1.诱变育种是一种快速、高效的育种方法，可以在短期内得到大量突变体，提高了育种的效率。
2.诱变育种可以提供丰富的遗传变异资源，为育种人员提供了更多选择的机会。
3.诱变育种可以通过改变植物或动物的性状，进一步提高其产量、品质和抗逆性。
我国诱变育种的成就1.培育了大量高产、抗病虫害、抗逆性强的新品种，如超级稻系列品种、抗病虫害水稻品种、抗逆性强的玉米品种等。
2.在农业、园艺、林业等领域推广应用了诱变育种技术，提高了生产力和经济效益。
3.建立了完善的诱变育种技术体系和育种资源库，为我国的农业发展提供了重要支撑。
挑战和展望尽管我国在诱变育种方面取得了显著成就，但仍面临着一些挑战。
基因突变和诱变育种
第二十九页，编辑于星期六：二十一点 二十四 分。
置换的机制
① 直接引起置换的诱变剂 一类可直接与核酸的碱基发生化学反应的化学诱变剂
，在体内（in vivo）或离体（in vitro）条件下均有作用。
第三十页，编辑于星期六：二十一点 二十四分。
亚硝酸
羟胺
各种烷化剂（alkylating agent）等
倒位（inversion）
染色体数目的变化
第四十三页，编辑于星期六：二十一点 二十四 分。
DNA序列通过非同源重组的方式， 从染色体某一部位转移到
同一染色体上另一部位
或其他染色体上某一部位的现象， 称为转座（transposition）。
第四十四页，编辑于星期六：二十一点 二十四 分。
凡具有转座作用的一段DNA序列，称转座因子 （transposible element，TE），又称跳跃基因 （jumping gene）、可移动基因（moveable gene）、 可移动遗传因子（mobile genetic element）。
突
例如，突变率为10-8的，
变
率 某一单指位该群细体胞在在每1一亿世次代细（胞即分分裂裂1中次，）会中发产生生1突次变突株变。（
mutant，即突变型）的数目来表示
例如，一个含108个细胞的群体，当其分裂为2×108个细胞时 ，即可平均发生一次突变的突变率也是10-8。
第九页，编辑于星期六：二十一点 二十四分。
工干预下自然发生的低频率突变。
第四十九页，编辑于星期六：二十一点 二十四 分。
自发突变的原因
（1）背景辐射和环境因素
例如，天然的宇宙射线等
（2）微生物自身有害代谢产物
例如，过氧化氢等
诱变育种的过程和优缺点
诱变育种的优点与缺点
1、诱变育种优点：变异类型多，时间短，改变育性；扩大突变谱，提高突变率一般诱变率在0.1%左右，多种诱变因素是突变率提高到3%，比自然变异扩大100～1000倍。
改良个别的单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难有效改良推广品种的熟期、抗倒伏、矮秆、抗病等单一性状。
诱发的变异较易稳定，可缩短育种年限诱发的变异大多是一个主基因的改变，稳定较快，一般经3～4代基本稳定。
2、诱变育种缺点：易对人体产生危害，化学诱变剂多为有毒物质安全性不高，难以确定诱变的变异方向。
诱变产生的有益突变体频率低；难以有效地控制变异的方向和性质；另外，诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。
扩展资料：
中国的诱变育种同样成绩斐然，在过去的几十年中，经诱变育成的品种数一直占到同期育成品种总数的10%左右。
如水稻品种原丰早，小
麦品种山农辐63，还有玉米的鲁原单4号、大豆的铁丰18、棉花的鲁棉I号等都是通过诱变育成的。
另外，诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。
因此，诱变育种应该与其它技术相结合，同时谋求技术上的自我完善。
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。
诱变育种相关知识点总结
诱变育种相关知识点总结1. 什么是诱变育种诱变育种是通过化学物质或辐射来诱发植物遗传变异，达到变异性状的目的，然后再通过选择和育种方法来固定和优化这些性状，从而获得具有新性状的植物种质资源。
诱变育种是一种以人为手段来诱发植物遗传变异的育种方法，与传统的育种方法相比，具有变异程度大、种质资源丰富、育种速度快等优点。
2. 诱变种类根据诱变的方法和途径不同，可以将诱变分为两种类型：化学诱变和辐射诱变。
化学诱变是利用化学物质来诱发植物遗传变异的方法。
这种方法主要是通过化学物质对植物体内生成物质代谢和遗传物质的变异，从而诱发植物的新性状。
具体的化学诱变剂包括EMS（乙基甲磺酸甲酯）、DEPC（二乙醇二氯甲烷）、MNU（N- 亚硝基-N-甲基脲）、DMC（二甲胺）等。
辐射诱变是利用辐射来诱发植物遗传变异的方法。
这种方法主要是通过辐射对植物细胞的核酸、酶系、蛋白质等生物大分子的损伤和变异，从而诱发植物的新性状。
具体的辐射诱变包括X射线、γ射线、紫外线、中子射线等。
3. 诱变方法诱变育种的主要方法包括传统育种方法、分子育种方法和生物技术育种方法。
传统育种方法是指通过遗传资源的收集、鉴定以及杂交和选育等方式来获得植物品种的育种方法。
这种方法主要是通过选择和育种的方式来固定和优化诱变得到的新性状，最终获得具有新性状的植物品种。
分子育种方法是指通过对植物基因组的解析和改良等方式来获得植物品种的育种方法。
这种方法主要是通过对植物基因组的修改和介入来获得具有新性状的植物品种。
生物技术育种方法是指通过生物技术手段来获得植物品种的育种方法。
这种方法主要是通过生物技术手段来获得具有新性状的植物品种。
4. 诱变机理诱变发生的机理主要包括两个方面：一是遗传物质的突变，二是染色体的不稳定性。
（1）遗传物质的突变：遗传物质的突变是指植物遗传物质DNA序列的变化。
这种变化可以通过点突变、基因缺失、重复序列、整个染色体的遗传变异等多种方式来实现，从而使植物出现新的性状。
园艺植物育种学
园艺植物育种学一、名词解释1.诱变育种：是人为的利用物理和化学等因素诱发作物产生遗传变异，在短时间内获得有利用价值的突变体，根据育种目标要求，对突变体进行选择和鉴定，直接或间接地培育成生产上有利用价值的新品种的育种途径。
2.品种：在一定时期内主要经济性状符合生产和消费市场的需求，生物学特性适应于一定地区的生态环境和农业技术的要求，可用适当的繁殖方式保持群体内不妨碍利用的整齐度和前后代遗传的稳定性，以及具有某些可区别于其他品种的标志性状的家养动植物群体。
3.特殊配合力：是指某两个亲本所配特定的杂交组合与所涉及的一系列杂交组合平均值相比，其生产力高低的指标。
4.亲和指数：平均授粉一朵花所结点的种子粒数。
5.品种审定：指对新选育或新引进的品种由权威性专门机构对其进行审查，并作出能否推广和在什么范围推广的决定。
6.品种退化：品种在繁殖过程中，由于种种原因使其逐渐丧失优良性状，失去原品种典型性，这一现象通常称为品种退化。
7.母系选择：无隔离系谱选择法。
8.芽变：来源于体细胞中自然发生的遗传变异。
9.选择育种：利用现有品种或栽培类型在繁殖过程中自然产生的变异，通过选择纯化及比较鉴定获得新品种的一种育种途径。
10.多倍体育种：利用染色体加倍技术，按照一定的育种目标，在其加倍后代中选育亲品种的方法。
11.集团选择法：根据不同的特性把性状相似的优株归并成几个集团，将从不同集团收获的种子分别播种在不同小区，一边集团间或和对照品种进行比较鉴定，从而选出优良集团。
12.自交系：一般是指异化或常异花授粉植物，经连续多代自交，使异质基因分离、纯合，获得性状一致，遗传性相对稳定，能够自我繁殖的群体，广义的自交系包括自花授粉植物的纯系。
13.雌性系：雌雄同株异花的作物通过选育获得的植株上只生雌花不生雄花，并且这种性状能够稳定遗传的系统。
14.一般配合力：是指一个亲本系或品种在一系列杂交组合中的平均生产力（如产量或其他性状）。
即是该亲本与其他亲本配成的F1的平均值与该试验的全部F1的总平均相比的离差。
考向三 生物的变异、育种与进化-2023年高考生物二轮复习
在进行减数分裂时，有可能形成正常的生殖细胞
9.替代年年制种，获取无子西瓜的方法一是_________________________________________________________________________；方法二是____________________________________________________________________________________________________________________________________。
13.工蜂虽然不能繁殖后代，但它们适于采集花粉的性状在进化上仍是有意义的。因为__________________________________________________________________________。也正是由于工蜂有这些性状，才能使蜂王获得充足的食物来繁殖后代。
决定这些性状（有利变异）的基因存在于蜂王和雄蜂的基因组中，可以遗传给后代
10. 射线照射野生型链孢霉能使其不能在基本培养基上生长，但在基本培养基中加入某种维生素后又能生长，说明______________________________________________________。
ห้องสมุดไป่ตู้ 基因突变可能影响了酶的合成从而影响了某种维生素的合成
5.生物的进化
（1）现代生物进化理论的“两、两、三、三”
（2）隔离、物种形成与进化的关系①生物进化≠物种的形成生物发生进化，并不一定形成新物种，但是新物种的形成要经过生物进化，即生物进化是物种形成的基础。②物种形成与隔离的关系：物种的形成不一定要经过地理隔离，但必须要经过生殖隔离。③协同进化并不只包括生物与生物之间的协同进化，还包括生物与无机环境之间的协同进化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
诱变育种的操作方法
选择菌种 纯化培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
诱变育种的主要环节
（1）以合适的诱变剂处理细胞悬浮液
——诱变 （2）用合适的方法淘汰负效应变异株， 选出性能优良的正变异株——筛选
一、常见诱变剂
1、诱变剂的种类
①物理诱变剂 射线如紫外线、X-射线、γ-射线，快中子 ②化学诱变剂 碱基类似物、5-氟尿嘧啶、烷化剂、亚硝基胍和甲基 磺酸乙酯等。 化学诱变剂，比物理诱变剂电离辐射有效，而且很经 济，但大部分诱变剂是致癌剂，危害性大。
资料1：在北京培育的优质甘蓝品种，叶球最大的有3.5KG，当引种到拉 萨后，由于昼夜温差大、日照时间长、光照强，叶球可重达7KG左右。 但再引回北京后，叶球又只有3.5KG。为什么会这样呢？
拉萨 甘蓝
北京
3.5kg
7kg
3.5kg
资料2：在种植花卉时，发现红花的后代出现了蓝紫花，蓝紫色花的后 代仍是蓝紫色。这种现象是哪类变异呢？
§2 诱变育种的步骤与方法
选择菌种 纯化培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
一、出发菌株的选择 1 要具备一定生产能力或某种特性的菌株。 也就是说出发菌株应该对目的产物有一定的生产能力， 至少能少量产生这种物质。 2 选择纯种作为出发菌株 3 选择遗传性状比较稳定的菌株 4 连续诱变育种过程中如何选择出发菌株？ 由于产量变异是数量遗传，只能逐步累加，一次大幅度 提高发酵水平不太容易。在选择出发菌株时，应挑选每 代诱变处理后均有一些表型改变的菌株。 微生物中还存在一类“增变菌株”。
红 花 的 后 代 变 了 蓝 紫 色
蓝 紫 色 花 后 代 仍 是 蓝 紫 色
第六章 人工诱变育种
原理：人工诱变菌种使其增加基因 突变的频率，从而更多机会筛选得 到优良的子代菌种。 优点： 1 能大幅度地提高产品的产量和 质量 2 突变频率比较大 缺点： 1 疲劳效应，指某一菌株长期使 用诱变剂处理之后，会对诱变剂不 再敏感 2 会引起菌种生长周期的延长、 孢子量减少和代谢减慢等 3 仍有一定的盲目性
⑶温度、pH、氧气等外界条件对诱变效应的影响
2.3 诱变育种的操作方法
选择菌种 同步培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
5、筛选的方法
随机筛选 平皿快速检查 理性化筛选
依靠经验，挑选菌落，测定发酵单位。 平板培养基可直接反应菌种的能力。
从产物形成的生理生化途径着手，进 行有的放矢的筛选。如营养缺陷型菌 株的筛选等，筛选而产生的这些特性， 称为遗传标记。
3 培养条件和环境条件 ⑴前培养（诱变前预培养）
前培养一般加入咖啡因、蛋白胨、酵母膏、吖啶黄、b-重氮尿嘧啶、 嘌呤等物质，能显著提高突变率。若加入氯霉素、胱氨酸等还原性 物质，会使突变率下降。
⑵后培养
后培养一般加入酪素水解物、酵母膏等富含氨基酸、生长因子、 ATP等，有利于突变体重新调节代谢。
赭石 火泥棕 海螺橙 淡可可棕
13
0.4
平滑紧密
白
鱼鳃红
6911
§2 诱变育种的步骤与方法
选择菌种 纯化培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
二、菌株的纯化培养ຫໍສະໝຸດ 做一次自然选育） 保存的菌种斜面活化培养划线分离（获稀释分 离）挑选优良性状的单菌落 三、菌悬液的制备
目的： （1）细胞均匀分散，能均匀的接触诱变剂 （2）避免以后的筛选的菌落不纯。 方法： （1）细菌菌体：液体培养、震荡打匀、棉花过滤 （2）孢子：液体培养至孢子刚萌发、震荡打匀、 棉花过滤 （3）丝状菌体：取菌丝尖端处菌体进行诱变 （4）制备原生质体：
无芽孢菌和革兰氏阴性菌：0.5－2min
（3）紫外线的诱变机制 紫外线的诱变作用 机制主要是引起 DNA链上相邻的嘧 啶形成二聚体。导 致复制时不能正常 配对。
嘧啶的紫外线光化产物
（4）诱变后细胞的修复
A、光复活作用——把经紫外线照射后的微生物立 即暴露于可见光下时，可明显降低其死亡率的现 象，称为光复活作用。
• 紫外线诱变 (265nm)，搅拌；避光，提前 20min预热紫外灯。结束时冰浴1-2h。
(2)化学诱变剂
• 烷化剂（硫酸二乙酯，芥氮等）——与碱基发生化学反应，导 致DNA复制时错配。 • 碱基类似物（5-溴尿嘧啶等）——DNA复制时代替碱基参与 DNA复制，造成复制错误。 • 移码突变诱变剂（吖啶类染料）——诱变剂分子能插入相邻的 DNA碱基对之间，引起移码突变。 • 脱氨剂（亚硝酸）——引起嘌呤和嘧啶上的氨基变成酮基，引 起DNA复制时的错配。
光复活机理：经紫外线照射所形成的带有胸腺嘧
啶二聚体的DNA分子，在黑暗中与光激活酶结合， 形成的复合物暴露在可见光（300~500nm）下时， 此酶会因获得光能而发生解离，从而使二聚体重 新分解成单体。
PRE为光复活酶
由于光复活作用，所以在进 行紫外线诱变育种时，应避光 （或在红光下）进行照射及处 理照射后的菌液。
菌悬液的制备要求 1 在细胞生理活性方面既要同步，又要处在最旺盛的对数 期，这样突变率高，重现性也好。对细菌来说，常常通过 前培养达到要求。
菌悬液的制备要求 2 菌悬液中的菌体应该是单细胞或单核的孢子，不但能 均匀地接触诱变剂，还可减少分离现象。
3 菌悬液的浓度，要求霉菌孢子约为106个/mL，放线菌 孢子约为106~107个/mL。
表：灰黄霉素高产菌寻麻青霉D-756诱变 系谱菌株表型变异与产量递增的关系
诱变代数 菌落大小/cm 菌落表面结构 菌落颜色 可溶性色素 效价变化 （%） 100 2011 2642 3547
1 10 11 自然分离
1.3 0.8 0.6 0.5
平滑疏松 平滑紧密 平滑紧密 平滑紧密
龟背灰绿 白 白 白
B、暗修复作用 核酸内切酶切开二聚体 的5’末端,形成3’-OH和 5’-P的单链缺口 核酸外切酶从5’-P到 3’-OH方向切除二聚体 ，并扩大缺口
DNA聚合酶以另一条互 补链为模板，从原有链 上暴露的3’-OH 端起合 成缺失片段
连接酶将新合成链的3’OH与原链的5’-P相连接
紫外线诱变育种中的注意事项
低剂量 较缓和的诱变剂、低剂量
诱变史短的野生型菌株
多核的细胞菌株
先用较高剂量，然后用较缓 和的诱变剂、低剂量
较高剂量
五、影响突变率的因素 1 菌种遗传特性
（有的诱变剂只作用于DNA复制期，有的可作用于各期细胞）
2 菌体细胞壁结构
（有的菌种孢子壁厚、有保护层、均减弱诱变剂的作用效果）
四、诱变剂及诱变剂量
选择菌种 纯化培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
一）诱变剂种类的选择
1.诱变剂的种类？
2.选何种诱变剂？ （没有定论，参考：菌株的特性，诱变史，或做实 验确定）
二）选择最适诱变剂量
亚热带链霉菌（白霉素）与X射线剂量之间的变异关系
前人的经验
长期诱变高产菌株 遗传性状不稳定的菌株
诱变育种的操作方法
选择菌种 纯化培养 细胞悬液 诱变处理 筛选变异菌株
§1 诱变育种前的准备
1、了解菌种特性（生长情况、菌落类型，最佳培养条件， 有效产物合成的最佳条件） 2、建立一个准确、简便、快速检测产物的方法。 3、确定菌种保藏的方法。 4、制定好整个诱变育种实验的实施计划，包括实验的时 间安排，每天的工作计划，耗材购买计划，人员的安排。
2、诱变剂的作用原理
(1)物理诱变剂
• 紫外线——引起DNA上相近的两个胸腺嘧啶成为二聚体。
(2)化学诱变剂
• 烷化剂（硫酸二乙酯，芥氮等）——与碱基发生化学反应，导 致DNA复制时错配。 • 碱基类似物（5-溴尿嘧啶等）——DNA复制时代替碱基参与DNA 复制，造成复制错误。 • 移码突变诱变剂（吖啶类染料）——诱变剂分子能插入相邻的 DNA碱基对之间，引起移码突变。 • 脱氨剂（亚硝酸）——引起嘌呤和嘧啶上的氨基变成酮基，引 起DNA复制时的错配。
3、常见诱变剂的诱变原理及使用方法
1）紫外线
(1)、紫外线的有效光谱（40~390nm）
能诱发微生物突变的紫外线的有效波长范围是 200～300nm，最有效的波长为260~265nm。 (2)、紫外线的用量（相对剂量：用致死率表示） 15W紫外灯、30cm灯距、杀菌率90％－99.9％时不同微生 物的照射时间： 一般芽孢：10min 一般微生物营养体：3－5min