第八章诱变育种
合集下载
第八章
第八章微生物的遗传遗传：亲代与子代相似。
变异：亲代与子代、子代间不同个体不完全相同。
遗传（inheritance）和变异（variation）是生命的最本质特性之一。
遗传型：生物的全部遗传因子及基因。
表型（表现型）：具有一定遗传型的个体，在特定环境条件下通过生长发育所表现出来的形态等生物学特征的总和。
表型饰变：表型的差异只与环境有关。
特点：暂时性、不可遗传性、表现为全部个体的行为。
遗传型变异（基因变异、基因突变）：遗传物质改变，导致表型改变。
特点：遗传性、群体中极少数个体的行为自发突变频率通常为10-6---10-9微生物是遗传学研究中的明星：微生物细胞结构简单，营养体一般为单倍体，方便建立纯系。
很多常见微生物都易于人工培养，快速、大量生长繁殖。
对环境因素的作用敏感，易于获得各类突变株，操作性强。
第一节遗传的物质基础一、DNA作为遗传物质Griffith的转化实验（DNA）；T2噬菌体感染实验（DNA）；植物病毒重建实验（DNA\RNA）。
二、RNA作为遗传物质生化提取分别获得含RNA的烟草花叶病毒蛋白质外壳（病毒1）和核酸（病毒2）抗血清处理，证明杂种病毒的蛋白质外壳来自病毒1，而非病毒2杂种病毒的后代的蛋白质外壳表现为病毒2，而非病毒1遗传物质是核酸（RNA）而非蛋白质三、朊病毒的发现与思考（一）发现：朊病毒是亚病毒的一种，是一种具有传染性的蛋白质致病因子，迄今为止尚未发现该蛋白内含有核酸。
致病机理：其致病作用是由于动物体内正常的蛋白质PrP c改变折叠状态为PrP sc所致，而这二种蛋白质的一级结构并没有改变。
引起人与动物的致死性中枢神经系统疾病，如羊搔痒症(scrapie)，牛海绵状脑病(spongiform encephalopathy)，人的库鲁病(kuru)、克雅氏病(Creutzfeldt Jakob disease, CJD)等。
Stanley B. Prusiner (1982)提出羊搔痒病因子是一种蛋白质侵染颗粒（proteinaceous infectious particle），并将之称做Prion或Virino，即朊病毒。
园林植物育种学——诱变育种
第八章诱变育种本章教学目的和要求1 ．明确诱变育种的概念与特点。
2 ．掌握辐射诱变与化学诱变育种的方法。
本章教学重点和难点重点：辐射诱变常用的射线种类、处理方法；影响诱变效果的因素。
难点：诱变剂量的确定；诱变后代的鉴定与筛选。
教学内容：第一节诱变育种的概念、特点及发展概况一、诱变育种的概念诱变育种（ mutation breeding ）：人为地利用物理和化学因素诱发植物产生遗传性的变异，经过人工选择、鉴定，培育出新品种的方法。
包括辐射育种和化学诱变育种。
辐射育种（ radiation breeding ）：利用辐射（射线）诱发植物遗传物质发生变异，从中选择培育新品种的方法。
化学诱变育种（ chemical induced mutation breeding ）：利用化学诱变剂诱发植物产生遗传变异，以选育新品种的技术。
二、诱变育种的特点1 ．突变率高，变异谱广自发突变：突变频率 10 -4 ～ 10 -5 ；变异范围狭窄。
诱发突变：突变频率 3 % ；变异范围广，类型多，甚至可以产生自然界尚未发现的新基因源。
如四川省原子能研究所，采用γ射线处理菊花插条 e 花期从 11 月提前到 4-10 月。
前苏联育种工作者，采用理化因素结合处理葡萄（137 Cs γ 射线照射种子＋ 0.2% 秋水仙素处理子叶期幼苗生长点） e 抗病性、枝型、叶形、果色、果形等大量的变异。
诱变频率为 1%～3%。
2 ．可有效改良品种的单一性状，保持其它优良特性诱发突变多为点突变。
3 ．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。
如一、二年生草花， F 3 可稳定， 3-4 年即可出品种。
园林植物多数采用无性繁殖，变异易固定。
4 ．打破原有的基因连锁，有利于基因重组5 ．克服远缘杂交不亲和性，改变植物育性6 ．诱发突变的方向和性质难以掌握，有利突变频率较低突变位点随机；突变方向偶然（有益或无益）7 ．改良的性状有限诱变往往是点突变，对某些受多基因控制的数量性状改良作用不大。
第8章诱变育种
2、剂量率
单位时间内被照射植物所所受的剂量。R/h、 R/min或R/S。
辐射诱变效果与剂量大小有关，也与“剂量率” 有关。一般情况下，剂量率过高（急性照射），会显 著影响幼苗成活率和生长速度。通常干种子剂量率为 60~100 R/min，花粉为10 R/min左右。
3、 作物的辐射敏感性
（1）敏感性：在一定剂量的射线照射下，生物 体、组织、细胞或细胞内含物在形态上和机能 上发生变化的大小。
（二） 处理方法
1、材料：种子、幼苗、花粉、愈伤组织等 2、方法： 浸渍法：诱变剂溶液浸渍受处理材料。 注入法：用注射器将药液注入处理材料。 涂抹和滴液法：将药剂涂抹在植株、枝条或块茎等材 料的生长点或芽眼上，也可用吸管吸药滴于芽、侧芽上。 熏蒸法：将花粉、花序或幼苗置于一密闭小箱内，使 药剂（挥发性的）产生蒸汽进行熏蒸。 施入法。注意污染问题
中子照 射装置
加速管
靶室装置
高压发 生器
不同剂量的中子处理后长出的小麦幼苗 （剂量：低→高）
2、非电离辐射线
紫外线：波长较长、能量较低、穿透力不强，
多用于照射花粉、孢子、组织培养中产生的愈 伤组织等。通常以低压水银灯作为紫外线源。 有效波长为250~290nm（核酸吸收光谱区）。
其它物理诱变因素
（2）局限 有利变异少。 难以综合改良。 诱变的方向和性质尚不能控制。
株高变矮 果皮变深
熟期变早
辐射引起甘薯叶和块根的变异
3、我国作物诱变育种成就
1957年我国开始诱变育种工作。全国有50多个研究机 构从事各种植物的诱变育种研究。
截止到2001年，利用辐射诱变或诱变与其他相关技术 相结合，在42种植物上共育成了625个突变品种。著名 的有，原丰早（水稻）、鲁棉1号（棉花）；铁丰18 （大豆）；山农辐63（小麦）、粤油22（花生）等。
《诱变育种》课件
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
诱变育种的应用
农业育种
抗逆性改良
通过诱变育种，可以培育出抗旱 、抗盐碱、抗病虫害等具有较强 抗逆性的农作物品种，提高农作 物的适应性和产量。
品质改良
诱变育种可以改善农作物的品质 特性，如蛋白质含量、脂肪含量 、纤维长度等，提高农产品的营 养价值和加工性能。
02
加速育种进程
03
解决传统育种局限
诱变育种可以大幅度提高突变频 率，加速育种进程，缩短育种周 期。
传统育种方法难以实现的一些性 状改良，如抗病、抗虫、抗逆等 ，可以通过诱变育种实现。
诱变育种的历史与发展
历史
发展
自20世纪初开始研究诱变育种，经历 了近百年的发展历程。最早的诱变育 种实践可以追溯到1927年美国科学家 通过X射线处理烟草种子，成功获得 了突变体。
DNA损伤修复机制包括同源重组修复、非同源末端连接修复 、碱基切除修复和错配修复等。这些修复机制在维持基因组 稳定性和防止突变发生中起着重要作用。
基因突变与表型变异
基因突变是指基因序列的改变，包括 点突变、插入和缺失等。这些突变可 以导致蛋白质结构和功能的改变，进 而影响表型变异。
表型变异是指基因突变导致的个体或 群体在形态、生理和行为等方面的可 观察变化。这些变化可能对生物的适 应性、生存和繁殖能力产生影响。
定义与特点
定义
诱变育种是一种利用物理、化学或生 物诱变剂诱发遗传物质发生突变，从 而产生具有优良性状的新品种的育种 方法。
特点
突变率高，可创造新的遗传资源；可 大幅度改良品种性状；方法简单易行 ，适用范围广。
第8章 诱变育种
• 7、高能电子表
• 利用高能电子束进行辐射育种是近几年才采 用的一种新的诱变手段。这些高能电子束主 要是利用电子直接加速器产生的。用高能电 子束诱变的植物，具有在诱变一代（M1代） 损伤轻，而诱变二代（M2代）效率高等特 点。由于高能电子束当能量不同时，它穿透 的植物体厚度不同，所以进行诱变育种时， 一定要了解所用加速器的主要性能指标，束 流能量，束流强度，辐射后应记下照射时的 靶距、扫描宽度、照射时间等。
• 在花卉辐射诱变育种中，60Coγ射线是使用普 遍的辐射诱导源。γ射线分急性照射、亚急性照射 和慢性照射。急性照射即用较高射量率在几分种 至几小时照射完毕；慢性照射是用低照射量率在 几天或整个生长期内长期照射；亚急性照射则是 照射时间常介于急性、慢性照射之间。
• 2、X射线
• 又称阴极射线，由X射线发射器（X光机） 产生，波长10-10～10-5cm，属核外产生 的电磁辐射，穿透力不如γ射线。当X光和 工作电压较低时，X光管放出的X射线波长 较长，穿透力较小，在被照射物质中引起的 电离较密集，叫做软X射线。反之，则为硬 X射线。在育种中，希望用穿透力强的硬X 射线。X射线是最早应用于诱变工作的射线。
４、子房
射线对卵细胞影响较大，相引起 后代较大的变异，它不仅引起卵细胞 突变，亦可影响受精作有时可诱发孤 雌生殖。
（二）内照射： 是指辐射源被引进到受照射的植物体的内部。 1.照射源：32P、36S、14C等放射性元素的化合物。 2.照射方法： • 浸泡种子或枝条； • 注射入植物的茎杆、枝条、芽等部位； • 施入土壤：施于土壤中使植物吸收； • 饲养法：用放射性的14C供给植物，借助于
居里：是放射性强度的单位，用Ci或C表示。
5、剂量率
剂量率在辐射育种中很重要，往往用同一剂 量处理同一个品种的种子，剂量率不同， 辐射效果也不相同。剂量率即单位时间内 射线能量的大小。单位以伦/分或伦/小时 来表示。
第八章 诱变育种
二、诱变育种的类别
物理诱变和化学诱变 物理诱变主要指利用辐射，诱发基因突变或染色体变异。 物理诱变主要指利用辐射，诱发基因突变或染色体变异。辐 射是能量在空间传递的现象，可分为非电离辐射和电离辐 射是能量在空间传递的现象， 射。 化学诱变是应用有关化学物质诱发基因和染色体变异。 化学诱变是应用有关化学物质诱发基因和染色体变异。烷化 剂类、核酸碱基类似物及其他诱变剂。 剂类、核酸碱基类似物及其他诱变剂。
三、基因突变和表观异常变异
基因突变可分为自发突变和诱变突变。 基因突变可分为自发突变和诱变突变。 自发突变是指在自然状态下基因发生的突变。 自发突变是指在自然状态下基因发生的突变。由自然界各种辐 射、环境中的化学物质、DNA复制错误等原因引起。 环境中的化学物质、DNA复制错误等原因引起。 复制错误等原因引起 诱变剂：所有能诱发基因突变的因子。 诱变剂：所有能诱发基因突变的因子。 自然突变的频率是很低的，可用突变率来表示。 自然突变的频率是很低的，可用突变率来表示。 突变率指在一个世代中或其它规定的单位时间内， 突变率指在一个世代中或其它规定的单位时间内，一个细胞发 生某一突变事件的概率。 生某一突变事件的概率。
三、基因突变和表观异常变异
（一）点突变 单碱基对置换，也称点变。置换的方式有两种： 转换： 单碱基对置换，也称点变。置换的方式有两种：① 转换：一种嘌 呤转换了另一种嘌呤，或一种嘧啶置换另一种嘧啶； 颠换： 呤转换了另一种嘌呤，或一种嘧啶置换另一种嘧啶；② 颠换： 嘌呤和嘧啶之间的互换。 嘌呤和嘧啶之间的互换。 转换和颠换如发生在基因的蛋白质编码系列中根据基因转录和翻 译产生的蛋白质可把点突变分为三种： 译产生的蛋白质可把点突变分为三种： （1）同义突变：基因的蛋白质编码系列中发生单个碱基对的置 同义突变： 换突变，但没有改变最后产生的蛋白质的结构， 换突变，但没有改变最后产生的蛋白质的结构，这类突变称为 同义突变或中性突变。 同义突变或中性突变。
第八章 诱变育种
和幼芽细胞分裂时染色 体畸变率
⑤以细胞分裂间期细胞体积、染色 体体积作指标。
（2 ）作物对辐射敏感性的差异
① 不同科、属、种、品种辐照敏感性不同 豆科 > 禾本科 > 十字花科 ② 不同倍数植物辐照敏感性不同 二倍体 > 多倍体 ③ 不同器官、组织、细胞、成分辐照敏感性不同 植株 > 种子 根 > 叶 分生组织 > 其它组织 性细胞 > 体细胞 卵细胞 > 花粉细胞
3.衡量作物对辐射敏感性常用哪些指标？ 4.影响作物辐射敏感性的因素有哪些？
3. 化学诱变剂处理的方法
方法： 浸渍法、滴液法、注射法、 涂抹法、施入法、熏蒸法。 注意： 诱变剂浓度、处理时间、 温度、PH、种子含水量。
第四节 诱变育种的方法与程序
一、处理材料的选择
1. 2. 3. 4. 综合性状良好，只存在个别缺点的品种 杂交材料 单倍体 多倍体
二、处理部位的选择
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 种子 绿色植株 花粉 子房 合子 营养器官 组织培养物
第七章 诱变育种 Chapter 7 Mutation Breeding
第七章 诱变育种
诱变育种：利用物理和化学因素 诱导农作物发生变异，通过选择 培育出新品种。
第七章 诱变育种
第一节 诱变育种的成就及特点
第二节 常用物理诱变剂及其处理方法
第三节 常用化学诱变剂及其处理方法
第四节 诱变育种的方法与程序
突变的修复问题 生物遗传发生的损伤， 许多可以通过生理生化代谢过程得 到修复。只有未被修复保存下来的突变，才能表现出遗传 性状。
2. 辐射处理的剂量单位
（1）放射强度 居里（Ci）:放射性同位素每秒有 3.7×1010 次核衰变为1居里 通常用mCi (10-3Ci) 、μCi (10-8Ci)
⑤以细胞分裂间期细胞体积、染色 体体积作指标。
（2 ）作物对辐射敏感性的差异
① 不同科、属、种、品种辐照敏感性不同 豆科 > 禾本科 > 十字花科 ② 不同倍数植物辐照敏感性不同 二倍体 > 多倍体 ③ 不同器官、组织、细胞、成分辐照敏感性不同 植株 > 种子 根 > 叶 分生组织 > 其它组织 性细胞 > 体细胞 卵细胞 > 花粉细胞
3.衡量作物对辐射敏感性常用哪些指标？ 4.影响作物辐射敏感性的因素有哪些？
3. 化学诱变剂处理的方法
方法： 浸渍法、滴液法、注射法、 涂抹法、施入法、熏蒸法。 注意： 诱变剂浓度、处理时间、 温度、PH、种子含水量。
第四节 诱变育种的方法与程序
一、处理材料的选择
1. 2. 3. 4. 综合性状良好，只存在个别缺点的品种 杂交材料 单倍体 多倍体
二、处理部位的选择
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 种子 绿色植株 花粉 子房 合子 营养器官 组织培养物
第七章 诱变育种 Chapter 7 Mutation Breeding
第七章 诱变育种
诱变育种：利用物理和化学因素 诱导农作物发生变异，通过选择 培育出新品种。
第七章 诱变育种
第一节 诱变育种的成就及特点
第二节 常用物理诱变剂及其处理方法
第三节 常用化学诱变剂及其处理方法
第四节 诱变育种的方法与程序
突变的修复问题 生物遗传发生的损伤， 许多可以通过生理生化代谢过程得 到修复。只有未被修复保存下来的突变，才能表现出遗传 性状。
2. 辐射处理的剂量单位
（1）放射强度 居里（Ci）:放射性同位素每秒有 3.7×1010 次核衰变为1居里 通常用mCi (10-3Ci) 、μCi (10-8Ci)
第八章诱变育种
Mutation: Mutation is a sudden
heritable change in the genetic material at the gene or chromosome level.
Such a change in the base sequence of DNA leads to a plant with altered character(s) called as mutant.
1948年：Gustafsson利用 芥子气诱发获得大麦突变
体。
1967年：Nilan用硫酸二乙 酯处理大麦种子育成了矮
秆、高产品种Luther
三、诱变育种的成就
（一）育成大量植物新品种
截止到1995年，全世界在158种植物上辐射 育成和推广了1932个品种；我国利用辐射育 成的品种达459个，占世界总数的1/4。 原 苏 联 ： 小 麦 品 种 新 西 伯 利 亚 67 ， 300 万 hm2； 意大利：硬粒小麦品种Creso，占全国1/3面 积。
中子 质子 α射线 β射线
蔡旭，1998
γ射线：核内电磁辐射，是原子核从能量较高 的激发状态跃迁到能量较低的状态时发出的 射线。波长短，能量高，穿透力强。
β射线: 电子射线束，质量小，速度大，32P和 35S溶液。
α射线：失去电子层的氦核，由2个质子和两个 中子组成，正电荷，由放射性同位素在衰变 中产生，穿透力弱。
危险，有穿 几毫米至许
透力
多厘米
放射性同位素如Co60、 达几百万个 危险，有穿 很多厘米
Cs137及核反应堆
电子伏特 透力
核反应堆或加速器如： 从小于1电子 很危险
钋-铍中子源，镭-铍中子 伏到几百万
- 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)。
ห้องสมุดไป่ตู้
1.7 离子束注入诱变育种 能量为几十至几百keV的核能离子通过发生器注入生物 体内，在其到达终位前，将同靶材料中的分子、原子 发生一系列的碰撞。通过碰撞、级联和反冲碰撞，导 致靶原子移位，留下断链或缺陷。目前，离子注入植
物品种改良已涉及几乎所有主要的粮食和经济作物。
河南省离子束诱变育种基地4兆伏静电加速器
我国的主要业绩： •1957年，中国农业科学院成立了我国第一个原子能农业利用研究室. •20世纪60年代中期开始在水稻、小麦、大豆等主要作物上利用辐射诱变 育成了新品种，在生产上得到了应用。 •20世纪70年代后期，植物辐射诱变育种开始应用于蔬菜、糖料、瓜果、 饲料、药用和观赏植物育种。 •我国38种植物上育成推广了459个突变品种，其中在月季、菊花、叶子花、 荷花、大丽花、美人蕉等物种上育成并通过鉴定了66个商业化品种，其中 主要为菊花22个，月季35个。 •9个品种获国家发明奖，包括：水稻原丰早、棉花鲁棉1号、大豆铁丰18 和黑农26等
中子
1 物理诱变的种类 1.1 紫外线
辐射源是紫外光灯，能量和穿透力低，能成功地用于处 理花粉粒。以低压石英水银灯发出的紫外线照射效果较 好。虽然紫外线穿透力较弱，但易被核酸吸收，能产生 较强变异效果。 1.2 X射线 辐射源是X光机。X射线又称阴极射线，分为硬X射线(波 长较短)和软X射线。育种多用硬X射线。
3.5 诱变育种是无性繁殖园艺植物重要的育种手段。
4 诱变育种的意义和作用 4.1 增加变异率，扩大变异谱
人工诱变可使突变频率增加1,000倍左右。变异谱同时 也有了很大的差异，丰富作物的“基因库”，从而扩 大了选择范围，并提高了选择效果。
4.2 最适于进行“品种修缮 ”
人工诱变有产生某种“点突变”的特点，它可以只改变 品种的某一缺点，而不致损害或改变该品种的其他优良 性状。
1.3 γ射线 是一种比X射线波长更短的电离辐射线,辐射源是60Co和137Cs及核反 应堆。γ射线也是一种不带电荷的中性射线。应用于植物育种的 γ射线装置有γ照射室和γ圃场及钴人工气候照射室。各种照射 场地均应设置防护墙。
浙江农科院的60Coγ射线种植房
慢照射 种植房 急照射的照射室结构与种植房相似
四川农科院的钴圃全貌 （慢照射）
1.4 β射线 是一束电子流，每个粒子就是一个带负电荷的电子的 射线束，由32P或35S等放射性同位素直接发生的。透过 植物组织能力弱，但电离密度大。通常配成溶液对处 理器官或部位进行处理。当同位素溶液进入组织和细 胞后作为内照射而产生诱变作用。
1.5 中子
辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能 量大小分为超快中子、快中子、中能中子、慢中子、 热中子。能量从21MeV(百万电子伏）以上到小于1eV。 中子的诱变能力比较强，育种上应用较多的是热中子 和快中子。对多数作物来说，包括苹果，中子是比X或
第八章 诱变育种
一、诱变育种的概念、特点和类别
1、诱变育种的概念 人为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 有利用价值新品种的育种途径。
2. 诱变育种的成就 • 日本诱变成功超级矮秆早熟水稻品种“黎明”。 • 法国则诱变成功少粉行道树优良品种“无粉法国梧
3、诱变育种的特点
3.1 诱变育种诱变效果受到一系列内外因素制约，难于实 现定向突变。
3.2 诱变结果一般局限于个别基因的表型改变。不同材料 之间效果差异巨大。一般选取生产上已经推广的高世 代优良品系作为诱变材料。
3.3 诱变条件下突变频率大幅度增加，但有利突变的几率 低。
3.4 同源平行变异规律对指导制定突变体育种目标具有重 要的意义。
2、辐射处理的剂量单位和剂量率 2.1 放射性强度
放射性物质单位时间内发生的核衰变数目表示。 早期放射性强度以毫居里（mCi）或微居里（μCi）表示， 分别相当于10-3Ci和10-8Ci。 新的照射单位为贝克雷尔（Bq，Beequare），即 1Bq/sec≈2.7×10-11Ci。
5.诱变育种的类别 5.1物理诱变：利用辐射，诱发基因突变和染色体变异。 5.2化学诱变：应用有关化学物质诱发基因和染色体变异。
二 物理诱变（辐射诱变）
常见辐射源：
诱变育种 的辐射种类
能量较低 的电磁辐射（非电离辐射）
电离辐射
电磁辐射
粒子辐射
X射线
γ 射线
带电粒子
不带电粒子
α射线（穿透性弱） β射线（穿透性弱） 质子
4.3 缩短育种年限
园艺植物中的多年生营养系品种，可通过直接处理营养 器官，获得突变体后直接固定进行繁殖推广。该方法 较常见的营养系杂交育种可大大缩短育种年限。
4.4 克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、受精习性。
电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂交的不亲和性； 使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和；可使正 常可育的植物诱变成雄性不育系。
γ射线射线更有效的诱变剂 。
1.6 激光
激光的频率和生物体内某种物质分子振动频率相等，产 生共振，能量的积累，引起分子内化学键断裂。当这 一分子与其它分子相互作用时，就会产生新的化学键， 从而使化学性质发生改变，引起生物体性状的变异。
利用激光进行诱变育种研究，处理材料可以是植物的 干种子或剥去种皮的裸胚、幼苗、根尖，也可以是未 成熟的花器官、花粉及离体花药等
桐”。 • 澳大利亚则育成不含多种异黄酮配糖体的三叶草品种，
使食草类牲畜的繁殖率大大提高。
• 根据FAO/IAEA联合处（1995）和我国（1995）年的不完全 统计，已有51个国家在162种植物上育成推广了1932个品 种，其中观赏植物45种，品种482个，果木20种，品种48 个，蔬菜20多个种。
离子束诱变在小麦上的应用
1.8 空间诱变育种
空间环境的显著特点是高真空、微重力和强辐射。 我国自1987年以来7次利用返回式卫星搭载植物种子，
从中获得了大量的变异类型，涉及到主要粮食及蔬菜 作物，并已培育出一些新的突变类型和具有优良农艺 性状的新品系 。
航 天 南 瓜 育 种
福建省农科院谢华安院长 等通过航天诱变育的Ⅱ优 航中稻
1.7 离子束注入诱变育种 能量为几十至几百keV的核能离子通过发生器注入生物 体内，在其到达终位前，将同靶材料中的分子、原子 发生一系列的碰撞。通过碰撞、级联和反冲碰撞，导 致靶原子移位，留下断链或缺陷。目前，离子注入植
物品种改良已涉及几乎所有主要的粮食和经济作物。
河南省离子束诱变育种基地4兆伏静电加速器
我国的主要业绩： •1957年，中国农业科学院成立了我国第一个原子能农业利用研究室. •20世纪60年代中期开始在水稻、小麦、大豆等主要作物上利用辐射诱变 育成了新品种，在生产上得到了应用。 •20世纪70年代后期，植物辐射诱变育种开始应用于蔬菜、糖料、瓜果、 饲料、药用和观赏植物育种。 •我国38种植物上育成推广了459个突变品种，其中在月季、菊花、叶子花、 荷花、大丽花、美人蕉等物种上育成并通过鉴定了66个商业化品种，其中 主要为菊花22个，月季35个。 •9个品种获国家发明奖，包括：水稻原丰早、棉花鲁棉1号、大豆铁丰18 和黑农26等
中子
1 物理诱变的种类 1.1 紫外线
辐射源是紫外光灯，能量和穿透力低，能成功地用于处 理花粉粒。以低压石英水银灯发出的紫外线照射效果较 好。虽然紫外线穿透力较弱，但易被核酸吸收，能产生 较强变异效果。 1.2 X射线 辐射源是X光机。X射线又称阴极射线，分为硬X射线(波 长较短)和软X射线。育种多用硬X射线。
3.5 诱变育种是无性繁殖园艺植物重要的育种手段。
4 诱变育种的意义和作用 4.1 增加变异率，扩大变异谱
人工诱变可使突变频率增加1,000倍左右。变异谱同时 也有了很大的差异，丰富作物的“基因库”，从而扩 大了选择范围，并提高了选择效果。
4.2 最适于进行“品种修缮 ”
人工诱变有产生某种“点突变”的特点，它可以只改变 品种的某一缺点，而不致损害或改变该品种的其他优良 性状。
1.3 γ射线 是一种比X射线波长更短的电离辐射线,辐射源是60Co和137Cs及核反 应堆。γ射线也是一种不带电荷的中性射线。应用于植物育种的 γ射线装置有γ照射室和γ圃场及钴人工气候照射室。各种照射 场地均应设置防护墙。
浙江农科院的60Coγ射线种植房
慢照射 种植房 急照射的照射室结构与种植房相似
四川农科院的钴圃全貌 （慢照射）
1.4 β射线 是一束电子流，每个粒子就是一个带负电荷的电子的 射线束，由32P或35S等放射性同位素直接发生的。透过 植物组织能力弱，但电离密度大。通常配成溶液对处 理器官或部位进行处理。当同位素溶液进入组织和细 胞后作为内照射而产生诱变作用。
1.5 中子
辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能 量大小分为超快中子、快中子、中能中子、慢中子、 热中子。能量从21MeV(百万电子伏）以上到小于1eV。 中子的诱变能力比较强，育种上应用较多的是热中子 和快中子。对多数作物来说，包括苹果，中子是比X或
第八章 诱变育种
一、诱变育种的概念、特点和类别
1、诱变育种的概念 人为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 有利用价值新品种的育种途径。
2. 诱变育种的成就 • 日本诱变成功超级矮秆早熟水稻品种“黎明”。 • 法国则诱变成功少粉行道树优良品种“无粉法国梧
3、诱变育种的特点
3.1 诱变育种诱变效果受到一系列内外因素制约，难于实 现定向突变。
3.2 诱变结果一般局限于个别基因的表型改变。不同材料 之间效果差异巨大。一般选取生产上已经推广的高世 代优良品系作为诱变材料。
3.3 诱变条件下突变频率大幅度增加，但有利突变的几率 低。
3.4 同源平行变异规律对指导制定突变体育种目标具有重 要的意义。
2、辐射处理的剂量单位和剂量率 2.1 放射性强度
放射性物质单位时间内发生的核衰变数目表示。 早期放射性强度以毫居里（mCi）或微居里（μCi）表示， 分别相当于10-3Ci和10-8Ci。 新的照射单位为贝克雷尔（Bq，Beequare），即 1Bq/sec≈2.7×10-11Ci。
5.诱变育种的类别 5.1物理诱变：利用辐射，诱发基因突变和染色体变异。 5.2化学诱变：应用有关化学物质诱发基因和染色体变异。
二 物理诱变（辐射诱变）
常见辐射源：
诱变育种 的辐射种类
能量较低 的电磁辐射（非电离辐射）
电离辐射
电磁辐射
粒子辐射
X射线
γ 射线
带电粒子
不带电粒子
α射线（穿透性弱） β射线（穿透性弱） 质子
4.3 缩短育种年限
园艺植物中的多年生营养系品种，可通过直接处理营养 器官，获得突变体后直接固定进行繁殖推广。该方法 较常见的营养系杂交育种可大大缩短育种年限。
4.4 克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、受精习性。
电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂交的不亲和性； 使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和；可使正 常可育的植物诱变成雄性不育系。
γ射线射线更有效的诱变剂 。
1.6 激光
激光的频率和生物体内某种物质分子振动频率相等，产 生共振，能量的积累，引起分子内化学键断裂。当这 一分子与其它分子相互作用时，就会产生新的化学键， 从而使化学性质发生改变，引起生物体性状的变异。
利用激光进行诱变育种研究，处理材料可以是植物的 干种子或剥去种皮的裸胚、幼苗、根尖，也可以是未 成熟的花器官、花粉及离体花药等
桐”。 • 澳大利亚则育成不含多种异黄酮配糖体的三叶草品种，
使食草类牲畜的繁殖率大大提高。
• 根据FAO/IAEA联合处（1995）和我国（1995）年的不完全 统计，已有51个国家在162种植物上育成推广了1932个品 种，其中观赏植物45种，品种482个，果木20种，品种48 个，蔬菜20多个种。
离子束诱变在小麦上的应用
1.8 空间诱变育种
空间环境的显著特点是高真空、微重力和强辐射。 我国自1987年以来7次利用返回式卫星搭载植物种子，
从中获得了大量的变异类型，涉及到主要粮食及蔬菜 作物，并已培育出一些新的突变类型和具有优良农艺 性状的新品系 。
航 天 南 瓜 育 种
福建省农科院谢华安院长 等通过航天诱变育的Ⅱ优 航中稻