倍性育种- 第八章辐射育种
植物辐射育种
四、诱变育种的类型
根据诱变因素可分为：物理诱变、化学诱变
物理诱变——主要指利用辐射、诱发基因突变和染色体变异。 化学诱变——应用有关化学物质诱发基因和染色体变异。
第二节 辐射育种
学习要点： 辐射育种的优缺点 辐射育种的处理方法
辐射育种：指利用射线诱导植物发生遗传变异，并 通过选择培育新品种的育种方法。
的剂量。 临界剂量（LD40）：使被照射材料成活率或生长量为对照40%的
剂量。
（2）辐射剂量的选择
剂量太低，变异率低；剂量太高，成活率低。 理想的诱变剂量：既能诱变产生较多有利于突变体， 又能保证变异个体的成活与繁育性。
材料的辐射敏感性不同，最佳诱变剂量也不同， 在实践中大多以临界剂量作为辐射剂量。
（2）有利于品种单一性状的改良
个别基因突变，改良原品种个别不良性状而保持品 种原有优良特性。
（3）打破原有基因连锁
可将目标性状与不良性状拆开，取利舍弊
（4）改变植物育性，有利于杂交育种
辐射处理花粉，可克服某些远缘杂交的不亲和性，或使杂 交不亲和的异花授粉植物变为亲和，利于受精结实，达到杂交 目的。
用于诱变处理的材料多数是多细胞的器官或组织， 容易产生突变嵌合体。
二、辐射源的种类 1、X射线：中性射线，电磁辐射、穿透力强 2、γ射线：应用最广，育种中应用的γ射线多来源于
60钴（60Co）和137铯（137Cs） 3、β射线：放射性同位素 32磷（32P）和35硫（35S）。 4、中子：同位素中子装置，即由两种同位素组成，如 镭—铍中子弹。诱变力强。 5、紫外线：常用于处理花粉，培养细胞等。 6、激光：二氧化碳激光器、红宝石激光器等，光效应、 热效应、压力效应、电磁效应等。
愈伤组织、单细胞、原生质体以及单倍体材料等材料进 行辐射处理。
09_倍性育种08
多倍体
体细胞中含有三个或三个以上染色体组数目的生 物体
（如 3X 、 4X …… ）
如 ：二粒系小麦为异源4 倍体，普通系小麦为异源6 倍 体，棉花为异源四倍体，甘蓝型油菜为异源四倍体等。 同源多倍体 植物多倍体 异源多倍体
• 同源多倍体： 多倍体中染色体组来源相同，如
四倍体水稻 AAAA ， 2n=4X=48 ，四倍体黑
异常减数分裂形 成2n配子
（三） 多倍体的育种意义
① ②
利用染色体加倍的剂量效应 ，增大作物的营 养器官或果实； 通过异源多倍体 克服远缘杂交的困难 （杂交 不实、杂 种不育）；
遗传桥梁 ：作为不同倍数性物种间或植物 间远缘杂交的遗传桥梁， 是基因转移的有 效手段。
③
二 、 多倍体的诱导途径
P131.
麦 RRRR ， 2n=4X=28 ；
同源多倍体的一个显著特征是植株、器官和
细胞的 “ 巨大性 ” , 其某些代谢物的含量也
较高。
• 异源多倍体：
多倍体中的各染色体组来源不同，多为种、属间杂种
例：普通小麦是异源 6 倍体 AABBDD ， 2n=6X=42; 小黑麦为异源 8 倍体 AABBDDRR ， 2n=8X=56 或异源 6 倍体 AABBRR， 2n=6X=42;
六 单倍体育种存在的问题
1. 花药培养愈伤组织诱导率和绿苗再生率 不高； 2. 花药培养力品种间差异大。
The
EndLeabharlann 第九章倍性育种（Ploidy Breeding)
植物倍性育种的重要意义
• 倍性育种（Ploidy Breeding)是指通过植物染色 体数目倍数性的变化而获得遗传变异，再通 过系统的选择与鉴定进一步培育成作物新品 种的育种方法。倍性育种又称为染色体组工程育
辐射育种实例
辐射育种实例辐射育种是一种通过辐射处理改变植物或动物的遗传特性的育种方法。
它利用辐射能量对生物体的DNA分子进行破坏或改变，从而诱发突变。
这种方法可以加速育种过程，培育出具有新特性的植物品种或动物品种。
下面以辐射育种实例为例，介绍几种成功的辐射育种案例。
1.辐射育种在小麦育种中的应用小麦是我国主要的粮食作物之一，为了提高小麦的产量和品质，科学家们进行了大量的辐射育种研究。
其中，辐射诱变育种是一种常用的方法。
科学家们通过将小麦种子暴露在特定剂量的辐射源下，如X射线或伽马射线，使其产生突变。
然后再选择具有良好特性的变异体进行培育。
通过这种方法，科学家们培育出了多个抗病性强、产量高的小麦品种，为我国的农业生产作出了重要贡献。
2.辐射育种在花卉育种中的应用花卉是人们生活中重要的观赏植物，为了培育出更加美丽、多样化的花卉品种，辐射育种技术被广泛应用。
以玫瑰花为例，科学家们利用辐射育种技术对玫瑰花进行了突变诱导。
通过将玫瑰花的种子暴露在适当剂量的辐射源下，使其产生突变。
经过多年选择和培育，科学家们培育出了多个新品种，如花瓣颜色更加鲜艳、花朵更加丰满的玫瑰花品种。
这些新品种不仅丰富了人们的生活，也促进了花卉产业的发展。
3.辐射育种在果树育种中的应用果树是人们日常饮食中重要的水果来源，为了改良果树的品质和产量，辐射育种技术也在果树育种中得到了应用。
例如，柑橘是一种重要的柑橘类水果，为了培育出更加甜美、耐贮藏的柑橘品种，科学家们利用辐射育种技术对柑橘进行了诱变。
他们将柑橘种子暴露在适当剂量的辐射源下，诱发其产生突变。
经过多年的选择和培育，科学家们培育出了多个新品种，如果实更大、口感更好的柑橘品种。
这些新品种不仅满足了人们对水果品质的需求，也促进了柑橘产业的发展。
辐射育种技术在不同领域的育种中都得到了广泛应用并取得了良好的效果。
通过辐射育种，科学家们成功培育出了许多具有良好特性的新品种，为农业生产和观赏植物领域的发展做出了重要贡献。
8第八章倍性育种
173
方法: 用一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 . 优点： 能改良原有性状，提高产量（茎杆粗壮，叶片、
果实和种子较大，营养物质含量较多。） 缺点： 一般只适合于植物，发育延迟，结实率低 。
八倍体小黑麦——先杂交后加倍
黑麦（二倍体）
RR
小麦（六倍体）
AABBDD
配子
一 四倍体
三
F1
秋水仙素
一 一
再选择
品种 举例
小麦矮抗品种的 青霉素高产 培育 菌株培育
利用杂种高 无籽西瓜培 抗小麦花粉 育 培育矮抗型
西瓜感染了病毒后，就 会出现病毒病。叶色黄绿 斑驳，叶面凹凸不平，果 实发育不良或形成畸形果。 发病较轻时，形成的果实 较小。发病严重时可造成 田块绝收的现象。目前市 场上还缺乏对病毒病有特 效的药物，那么应该怎么 办呢？
操作复杂，难度大
激素育种
不可遗传 的变异
该方法只适用于植物
思考题
• 试述我国育成异源八倍体小黑麦的意义及其 选育过程？ • 论述获得多倍体的方法及单倍体加倍的方法？ • 试述植物单倍体、多倍体育种的原理？ • 获得多倍体的方法及单倍体加倍的方法？
• 倍性育种有哪两种主要形式?
DT 第 单倍体 秋水仙素 二 年 纯合子 DDTT
Dt
dT
矮不抗
DDtt
ddTT ddtt
单倍体育种需要几年？
单倍体育种
原理： 染色体变异(染色体组成倍地减少) 方法： (1)先将花药离体培养，培养出单倍体植株
179
(2)将单倍体幼苗经一定浓度的秋水仙素处理获得 纯合体。 181 优点： 明显缩短育种年限（一般为两年），加速育种进程。 缺点： 不能从根本上改变原有性状，因而不能按人类意愿 定向改变作物的的遗传特性 。
辐射育种实验报告
一、实验背景随着生物技术的不断发展，育种方法也在不断革新。
辐射育种作为一种重要的育种手段，通过利用电离辐射诱发生物体基因突变，从而培育出具有优良性状的新品种。
本实验旨在通过辐射诱变技术，对小麦品种进行育种研究，以期获得抗病、高产、优质的小麦新品种。
二、实验材料与方法1. 实验材料：- 小麦品种：某品种小麦种子- 辐射源：Co-60 γ射线- 培养基：MS培养基- 培养器具：培养皿、移液枪、显微镜等2. 实验方法：（1）种子处理将小麦种子在无菌水中浸泡12小时，然后用无菌水冲洗干净，晾干备用。
（2）辐射处理将处理好的小麦种子放置在辐射源下，进行不同剂量（0、10、20、30、40、50 Gy）的Co-60 γ射线辐射处理。
辐射时间为30分钟。
（3）种子萌发将辐射后的种子在MS培养基上培养，观察种子萌发情况。
（4）植株生长将萌发的植株在温室中培养，观察植株的生长情况，包括株高、叶片数、叶片颜色等。
（5）抗病性鉴定将植株接种小麦白粉病病原菌，观察植株的抗病性。
（6）品质分析对植株进行品质分析，包括蛋白质含量、氨基酸组成、淀粉含量等。
三、实验结果与分析1. 种子萌发情况经过不同剂量辐射处理后，小麦种子的萌发率有所降低，其中0 Gy处理组的萌发率最高，达到95%；50 Gy处理组的萌发率最低，仅为50%。
2. 植株生长情况经过辐射处理后，小麦植株的株高、叶片数、叶片颜色等指标均有不同程度的改变。
其中，10 Gy和20 Gy处理组的植株生长状况较好，株高、叶片数、叶片颜色等指标与对照无明显差异。
3. 抗病性鉴定经过接种小麦白粉病病原菌后，10 Gy和20 Gy处理组的植株表现出较强的抗病性，病斑较小，病情指数较低。
4. 品质分析经过品质分析，10 Gy和20 Gy处理组的小麦植株蛋白质含量、氨基酸组成、淀粉含量等指标与对照无明显差异。
四、结论与讨论1. 结论本实验结果表明，辐射诱变技术可以有效地诱导小麦种子发生基因突变，从而培育出具有抗病、高产、优质性状的新品种。
辐射育种
2.要尽可能选用杂合材料进行诱变处理，基因型杂合 的材料经处理发生隐性突变的性状比纯合材料易于显 现，有利于提高后代的突变频率及选择几率；
3.要尽可能选择易发生突变的基因型。 4.根据上述三个原则，为了保证诱变工作取得较好 效果，除了详细的掌握原始材料的特性特征及借鉴前 人研究结果外，在每次进行诱变处理时，可多选择几 个符合要求的不同品种和不同基因型的材料作为处理 的原始材料。
地下茎的一种，是构成主轴的茎基部异常肥大而成球状并蓄积贮藏物质的地下茎。多 数是地上部于每年冬季枯死成为多年生草本越冬的休眠器官。当新的地上部发育之后， 球茎有的腐烂，有的可存活二年以上。不少球茎和鳞茎在外观上相似，但鳞茎的叶已 肉质化，解剖时可以区别。
接穗 何首乌块根
杨柳插条
二 适宜诱变剂量的确定
（四）、无性繁殖植物适宜剂量的预测
经研究无性器官的耐受剂量通常要比有性繁殖植物的 种子低得多。在适宜剂量的确定时要考虑到植物种类、品 种、各种器官和试材的发育阶段、生理状况和外界条件与 辐射敏感性的关系。辐射敏感性大就应采用较小的剂量， 反之可采用较高的剂量。
三 种子植物诱变材料的种植与选择
（一）、M1代的种植管理与收获
（一）、定义 适类当型适的、宜植 较诱株高变成的剂活突量率变是，频指M率在2和一代足定能够剂够的量诱可范发供围出选内较择，多的M的1群突代体变有。
（二）、确定原则 1极.选为定严的重剂的量损不伤宜与过畸高变，，以出免现导大致批M死1代苗植、株死发株生、 畸型株和不育株等，影响以后世代选择的几率； 2. 在突变性状分离世代能够出现较高频率和较多 类型的有益或优良突变体，其中以第二条最为重 要。
第8章 倍性育种
（三）多倍体作物的应用
1、同源多倍体 （1）谷类作物：同源四倍体黑麦 （2）三倍体甜菜 （3）三倍体西瓜
2、异源多倍体 异源多倍体小黑麦
第二节 单倍体及其在育种中的应用
正常植物的孢子体为无性世代，含 有来自雌雄双亲的两套染色体，为二倍 性（2n）。二倍性的孢子体经减数分裂 产生配子体，其染色体是单倍的（n）。 高等植物的单倍体是指含有配子染色体 数的孢子体（n)。
（一）物 等方法诱导染色体加倍，早期多倍体育 种主要是采用这种诱导技术。
（二）化学因素诱导多倍体 化学因素包括秋水仙碱、富民隆等 诱导处理正在分裂的细胞诱导染色体加 倍产生多倍体，用秋水仙碱诱发作物多 倍体是目前最常用的技术。
二倍体植物产生的单倍体，体细胞 中仅含有一个染色体组。这种单倍体称 为一倍体。由异源多倍体产生的单倍体 其体细胞中有几个染色体组，称为多元 单倍体，如，普通小麦的单倍体含A、B、 D三个染色体组，在育种学上它们都称 为单倍体。
一、单倍体产生的途径
单倍体既可以自然产生，也可以人工诱 导，它一般是由不正常的受精过程产生的， 即由孤雌生殖、孤雄生殖、无配子生殖等方 式产生的。在育种工作中，单倍体主要靠人 工诱导产生。人工诱导产生单倍体的途径主 要有下列几种：
由二倍体形成多倍体是植物进化的显 著特征，因为多倍体较二倍体有更强的抗 逆性和适应性，能够在更广泛的生态地区 生存，特别是在高山、沙漠等不良环境下。 自然界存在的多倍体主要是异源多倍体， 同源多倍体较少。
一、多倍体的种类、起源及特点
自然界的多倍体是由二倍体进化而来 的。二倍体物种的染色体加倍，不同二倍 体物种之间杂交，染色体自发加倍是多倍 体产生的主要来源。
同源多倍体与二倍体相比，主要有两 方面的效应：
倍性育种
第一节染色体倍性育种的概念和意义园艺植物与其他植物一样，其细胞中所包含的染色体数目都是一定的。
如柑桔类植物，其性细胞都是具有一套数目为9条的染色体组(也称染色体基数x=9)，其体细胞则含有两套完整的染色体组，称为二倍体(2n=2x=18)。
大多植物种类、品种、类型或单株，体细胞一般都是二倍体。
如果植物体细胞的染色体数目只有基数的一倍的，称为单倍体；为基数的三倍或三倍以上的称为多倍体，如三倍体(3x)、四倍体(4x)、五倍体和六倍体等。
其中，三倍体和五倍体等称奇数多倍体，四倍体和六倍体等称偶数多倍体。
所谓染色体的倍性育种就是指利用各种园艺植物染色体倍性特点，通过各种途径，获得各种园艺植物表现优良的倍性群体。
并通过鉴定、选择，从中筛选出表现最优良的类型，以至最终培育成优良的新品种。
倍性育种包括多倍体育种和单倍体育种。
多倍体育种具有较大的实践意义，多是以培育出优良的多倍体新品种为目的。
根据报道，植物界中多倍体是普遍存在的，特别是在被子植物中，多倍体种约占全部的30～47％，育种资源相当丰富。
不少园艺植物的多倍体类型具有营养生长旺盛，生物产量高，果大、花大，果实少籽或无籽，经济价值，适应性和抗逆性强等优良性状，所以通过多倍体育种所产生的多倍体优良品种，在生产上具有较高应用价值。
首先在果树上多倍体品种在应用上成就较突出。
除自然多倍体，如三倍体香蕉、大蕉、粉蕉、龙牙蕉等，六倍体欧洲李和柿，八倍体大果型草莓，六倍体、七倍体、八倍体大果型树莓，以及六倍体、八倍体桑，甚至二十二倍体黑桑等为生产上的主要栽培类型外，还有许多人工培育的优良多倍体品种成为生产上的主栽品种，如欧洲葡萄森田尼、大玫瑰香、大无核等9个四倍体品种；美洲葡萄康可品种有７个四倍体芽变选出的品种；欧美杂种有巨峰、吉峰系列、黑奥林、红富士、吉香、“高尾”等十几个四倍体品种。
西瓜上的四倍体少籽西瓜和三倍体无籽西瓜品种，柑桔上的美国oroblanco 三倍体无核葡萄柚和我国的四倍体少籽十月桔，以及菠萝上的西印度群岛的三倍体Cabezona等也都在生产具有较高的栽培价值。
辐射育种
年）、核反应堆
特点：一种高能电磁波（丙种射线）；波长短（ 10-8-10-11 cm ），穿透力强；可同时处理大量材料
（三）粒子辐射
粒子辐射是由具有静止质量的粒子组成。 1、不带电粒子 中子 是中性粒子，按能量分为：热中子、慢中 子、中能中子、快中子和超快中子。 来源：核反应堆、加速器、同位素 电离密度大，常引起大的变异
辐射育种
radiation breeding
组员：岳梦霞 尹训翔
辐射育种
辐射育种的概念、特点 辐射育种发展概况
辐射育种的射线种类和处理方法
我国核辐射育种创始人---徐冠仁
辐射育种的概念、特点
一、辐射育种的概念 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。
（五）航天搭载
是利用返回式卫星进行农作物新品种选育的一种方法。利 用空间环境技术提供的微重力、高能粒子、高真空、缺氧 和交变磁场等物理诱变因子进行诱变和选择育种研究。 空间环境的显著特征是辐射强烈、微重力（失重）、
微地磁、高真空、超洁净、低氧等。与传统辐射育种相比，
航天搭载育种具有诱变作用强、变异幅度大和有益变异多 等优点。 如：卫星87-2青椒，是一果实大、品质优良的甜椒品种，较 原品种增产30%-50%，果实中的维生素C及可溶性固形物
Thank you !
其它优良特性 实践证明，诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮杆、 抗病和优质等单一性状。 当有益性状与不良性状存在连锁关系时，辐射能打破
连锁，修缮品种。
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。 特别是对生长周期长、无性繁殖的药用植物可显著加 快育种进程。
辐射育种
所以辐射育种的农产品是安全的！
谢谢观看
提高突变率，扩大“变异谱”，创造新类型
适于改良品种的某些单一性状
育种的程序简单，年限短 打破性状连锁，促进基因重新组合，提高重组率缺点
缺点
诱发突变的方向和性质难以掌握，有利突变频率较低 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
地面上普通的青椒、番茄、黄瓜，上天转一遭回来，就摇身一变换了 模样。很多人都有些不放心，这些东西敢吃吗？经科学家检测分析， 可以非常负责地告诉大家：经过太空育种的水稻依然是水稻，青椒依 然是青椒，并无外来生物基因导入与整合，物种没有发生本质的变化。 这就比如DNA的基因排列是“1、2、3、4”，经太空育种后的基因排 列是“1、3、4、2”，只是排序发生变化。而转基因植物里则有“5”进 来，所以就出现了土豆吃出牛肉味，猪肉吃出菠菜味之说。可见，太 空育种与转基因有着根本的区别。 明白了这个道理，当你看到经太空 遨游后的黄瓜像胳膊一样粗，茄子如篮球一般大时，大可不必过于担 心，完全可以放心食用。 美国曾对哥伦比亚号航天飞机搭载的番茄种子及果实进行化验分析， 结论是：“无毒，可以食用。”联合国的国际粮农组织、国际卫生组 织、国际原子能机构已经联合认定：太空种子是安全种子，太空种子 培育出的农作物是健康食品。
照射
选育
• 变异后代的选育 • 对人类有益的变异强化和巩固下来
用射线、中子及其他射线。他们大致分为外辐射和内辐射。 外辐射使用的射线有电磁辐射（ 如γ射线、Ｘ射线）和粒 子束流（如α射线、β射线、质子和中子等）。 内辐射是指放射性元素引入到植物的组织细胞内进行照射 的方法。用作内辐射的反射源有磷－３２、硫－３５等。
第八章辐射育种
（2）滴液法：用滴管将秋水仙素水溶液滴在幼苗顶芽 或大苗的侧芽处，每日滴数次，一般6～8h滴一次。如 气候干燥，蒸发快，中间可加滴蒸馏水，或滴加蒸馏 水稀释一半的浓度。反复处理一至数日，使溶液透过 表皮渗入组织内起作用。如溶液在上面停不住而往下 流时，则可搓成小脱脂棉球，放在子叶之间或用小片 脱脂棉包裹幼芽，再滴秋水仙素溶液，使棉花浸湿。 同时尽可能保持室内的湿度，以免很快干燥。此法与
（一）多倍体育种在理论和实践上的意义 多倍体是物种飞跃式进化的重要形式； 人工诱导多倍体是重要的育种手段； 是克服远源杂交不孕性的重要手段；
（二）多倍体育种的成就
自1945年，美国科学家Blakeslee和 Avery应用秋水仙碱处理植物种子，获得 45%同源多倍体 ，开创了多倍体育种的 新时代。
花药进行离体培养，诱导花粉发育成单倍体植株，经染色体加倍
后就可得到纯合的二倍体植株，这种二倍体在遗传上是稳定的，
不会产生性状分离，这样从杂交到获得不分离的品系，只需要两
单倍体育种对克服远缘杂交的不育性与分离世 代长的困难具有重要意义。
通过花粉培养，可以克服远缘杂种的不育 性和远缘杂种后代呈现的严重分离现象。因为 远缘杂种虽然存在着不育性，但并不是远缘杂 种的花粉全部不育，一般都有少数和极少数的 花粉是有生活力的。这样就可以通过花粉的人 工培养，获得花粉植株，在经染色体加倍成纯 合二倍体植株，从而克服了远缘杂种不育和杂
（3）毛细管法：将植物的顶芽、腋芽用脱脂棉或脱脂 棉纱布包裹后，脱脂棉或纱布的另一端浸在盛有秋水 仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛细管 吸水作用逐渐把芽浸透。此法一般多用于大植株上芽
（4）涂沫法：秋水仙素乳剂涂抹在芽上或梢端，隔一 段时间再将乳剂洗去。
（5）套罩法：保留新梢顶芽，除去芽下数叶， 套上一个胶囊，内盛0 6%的琼脂加适量秋水 仙素，经24h
辐照育种原理
辐照育种原理辐照育种是一种利用辐射技术改良植物品种的方法。
它是通过对植物种子、芽或幼苗进行辐射处理，诱发基因突变，从而获得新的有益性状的植物品种。
辐照育种原理的核心是辐射对植物基因的影响，以及基因突变对植物性状的改变。
辐射对植物基因的影响是辐照育种的关键。
辐照可以引起植物基因的突变，进而导致植物性状的改变。
辐射可以通过直接或间接作用于植物细胞的DNA分子，引起DNA链断裂、碱基缺失或置换等基因突变。
这些突变可能会导致植物基因表达的变化，进而影响植物的生长发育、形态特征、生理代谢等性状。
基因突变对植物性状的改变是辐射育种的关键。
由于辐照引起的基因突变是随机的，因此辐照育种可以获得大量的基因突变体。
这些基因突变体中可能存在着一些具有有益性状的植物个体。
通过对这些个体进行筛选和选育，可以获得新的植物品种。
辐射育种可以用于改良作物的抗病性、耐逆性、产量等性状，也可以用于培育新的花卉品种。
辐射育种的原理和方法已经在实践中得到了广泛应用。
辐射育种可以通过辐射处理提高作物的遗传变异水平，增加作物育种的选择效果。
辐射育种还可以加速作物育种的进程，缩短育种周期。
与传统的育种方法相比，辐射育种具有成本低、效果好、适应性广等优点。
然而，辐射育种也存在一些问题和挑战。
首先，辐射处理可能会引起植物的伤害和死亡。
因此，在进行辐射育种时，需要仔细选择适合的辐射剂量和辐射方式，以避免对植物的不良影响。
其次，辐射育种的基因突变是随机的，难以预测和控制。
因此，在辐射育种过程中，需要进行大量的基因筛选和鉴定工作，以找到具有有益性状的植物个体。
此外，辐射育种还需要与传统育种方法相结合，以进一步提高育种效果。
辐射育种是一种利用辐射技术改良植物品种的方法。
它通过辐射引起植物基因的突变，从而改变植物的性状。
辐射育种可以用于改良作物的抗病性、耐逆性、产量等性状，也可以用于培育新的花卉品种。
虽然辐射育种存在一些问题和挑战，但它仍然是一种重要的育种方法，对于提高作物品质和增加农业生产具有重要意义。
第08章 远缘杂交和倍性
2.创建新物种
野生的心叶烟草（2n＝24，GG）*普通烟草（2n＝48，TTSS）
F1
2n＝36，TSG
加倍后创造了异源六倍体新种（2n＝72，TTSSGG）
小麦育成新品种小黑麦、小山麦、小簇麦。
利用普通烟草(N.tabacom L.)与药用植物罗勒(Coimum bailicm L.)、 薄荷(Montha haplacaly brig.)、土人参(Tolinum paniolatume(jaog)coorin.)的远缘杂交培育具有医用价值的新型烟草
很多物种都是通过天然的远缘杂交演化而来的，如 普通小麦、陆地棉、普通烟草、甘蔗及甘蓝型和芥菜 型油菜等
远缘杂交的特点和困难？不亲和的原因和克服方法？ 为何杂种夭亡和不育？如何克服？
二、远缘杂交不亲和性的原因？及其克服方法？
（一）远缘杂交的不亲和性及其原因
1. 双亲受精因素的差异
柱头呼吸酶活性、pH、生理活性物质、渗透压等生理生化状
2.染色体预先加倍法 山羊草n14 ×黑麦n7难杂交
亚洲棉×陆地棉
结实率仅为0－0.2％
4X的亚洲棉×陆地棉
其平均成铃率在30％以上。
3.桥梁（媒介）法 （第三者为桥梁）
普通小麦×小伞山羊草
困难
先用二粒小麦作为桥梁与小伞山羊草杂交，将其F1加倍后，再与 “中国春”品种杂交和回交。
番茄栽培×半野生×野生
intergeneric hybridization
亚远缘杂交 籼稻×粳稻
sub-wide cross
精卵结合型和非精卵结合型
（二）远缘杂交的作用
1.将异种（属）植物的有利性状引入栽培品种
人为地促进不同物种的基因渐渗和交流。
欧洲用抗晚疫病基因的野生马铃薯S.demisum与栽培种S.tuberosum杂交育 成抗病品种。
第8章_倍性育种
倍性育种的概念： 是以人工诱发植物染色体数目发生变 异后所产生的遗传效应为基础的育种技术。 包括单倍体育种和多倍体育种。 单倍体育种原理： 利用染色体数减半； 多倍体育种原理： 利用染色体数加倍；
二、单倍体育种
单倍体既可以自然产生，也可以人工诱导，
它一般是由不正常的受精过程产生的，即由孤雌
生殖、孤雄生殖、无配子生殖等方式产生的。在
农作物品种选育方法系列
倍性育种
竹溪职校 吴立新
教学目标
1、了解单倍体、多倍体概念；
2、掌握单倍体、多倍体育种概念；
3、了解两种倍性育种的方法与应用；
一、相关ห้องสมุดไป่ตู้念
正常植物的孢子体为无性世代，含有来自 雌雄双亲的两套染色体，为二倍性（2n）。二 倍性的孢子体经减数分裂产生配子体，其染色 体是单倍的（n）。所以：
方法增加细胞中的染色体数。
多倍体育种就是利用人工诱变或自然变
异等，通过细胞染色体加倍获得多倍体育
种材料，从而选育出农作物新品种的方法。
多倍体育种途径
（一）物理因素诱导
物理因素包括利用温度激变、机械创伤、电离辐
射、非电离辐射、离心力等方法诱导染色体加倍。 （二）化学因素诱导多倍体 用秋水仙碱诱发作物多倍体是目前最常用、最有 效的技术。 （三）生物因素诱导 生物因素诱导主要包括利用胚乳培养、体细胞杂 交等技术产生多倍体。
单倍体： 含有配子体染色体数的个体；不能正 常结实，必须经过加倍后才能正常结实。 双倍体： 含有孢子体染色体数的个体； 一倍体 ：只含有一个染色体组的个体（ X ）； 二倍体 ：含有二个染色体组的个体（ 2X ）； 多倍体 ：是指体细胞中有3个或3个以上染色体组的作
物个体（如 3X 、 4X …… ），如普通小麦为 6 倍体。许多 农作物及果树、蔬菜为多倍体，如小麦、燕麦、棉花、花生、 烟草、甘薯、马铃薯、甘蔗、苜蓿、山药、韭菜、荠菜、香蕉 等均为天然的多倍体植物。自然界的多倍体是由二倍体进化而 来的。
辐射育种
4 ．克服远缘杂交不亲和性，改变植物的授粉、受精习性
如瞿麦与石竹远缘杂交，先将石竹干种子用Co-γ 射线照射后播种，选变异株做亲本进行杂交，从 而获得远缘杂种。
另外，辐射处理还可以改变植物自交不亲和性，
以及诱变出雄性不育的材料。
5 ．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
Thank you !
益）。有益突变少，无益突变多，且往往相伴随，
使突变体难以直接育成新品种，只能用作育种材 料。 此外，改良微效多基因控制的数量性状效果较差。
辐射育种的发展概况
最早是1927年穆勒用X射线处理果蝇诱发突变；
上世纪30年代，人们开始在小麦、大麦、烟草、玉米等多种植
物中进行了实验研究。 我国诱变育种起步于 1956 年，诱变育种的成绩位居世界首位。 在药用植物中，对牛蒡、灯心草、紫薇、截叶铁扫帚等采用辐 射育种已育成了新品种。
二、辐射育种的特点
1 ．突变率高，变异谱广
自发突变：突变频率 10 -5 ～ 10 -8 ；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：1969年，印度用热中子处理蓖麻，培育出成熟
期由270天缩短到120天的早熟品种。
2 ．辐射常产生点突变。可有效改良品种的单一性状，保持
来源： X 光机：用具有一定能量的阴极射
线（电子束流）去轰击重金属钨靶或钼 靶而产生。
特点： X 光子波长较短（ 10-6-10-9 m ），
穿透力较强 一次不能照射大量材料，诱变效果不及γ射
线．
2、γ射线 是核内电磁辐射，是原子核从能级较高的激发状态跃迁到较 低的状态时发出的射线。是原子核衰变时释放的能量载体。 来源： 钴60 （半衰期 5.3 年）、 铯Cs 137 （半衰期 30
辐射育种
β射线：辐射源为32P和35S。β射线 射线
能量较Χ 能量较Χ、γ射线低，不宜作外照射的射线源 。 射线低，
诱变源的种类和特性
* 中子 辐射源为核反应堆,加速器或中子发生器。根据中子能 中子：辐射源为核反应堆,加速器或中子发生器。
辐射诱变的程序
诱变处理后的选育
无性繁殖园艺作物后代选择
存在嵌合体； 存在嵌合体； 处理群体小； 处理群体小； 评选优良基因型需要时间长。 评选优良基因型需要时间长。 1、分离繁殖法 、 2、短截修剪法 、 3、不定芽法 、
有性繁殖园艺作物后代选择
辐射诱变的程序
突变体鉴定和选择
• 形态鉴定
目测或借助于简单工具 进行观察、记载、考种 鉴定染色体的结构变 异, 用材料的初生根
• 细胞学鉴定
• DNA分子标记与突变体的筛选和鉴定
通过分析DNA标记， 间接对某些农艺性 状进行选择
诱变育种简介
类 别
★物理诱变：利用辐射等物理诱变因素，诱 利用辐射等物理诱变因素 等物理诱变因素，
发植物产生遗传变异， 发植物产生遗传变异，从中选择和培育新 品种的方法。 品种的方法。
★化学诱变：应用化学诱变剂 应用化学诱变剂 化学诱变剂(mutagen)诱 诱
发植物产生遗传变异， 发植物产生遗传变异，以选育新品种的技 术。
钴圃 钴室
辐射诱变的方法
根据照射时间的长短， 根据照射时间的长短，分为急性照射和慢性照射。 急性照射指采用较高的剂量率进行短时间处理 指采用较高的剂量率进行短时间处理。 急性照射指采用较高的剂量率进行短时间处理。 慢性照射是在长时间内进行低剂量率的缓慢照射 是在长时间内进行低剂量率的缓慢照射。 慢性照射是在长时间内进行低剂量率的缓慢照射。
倍性育种
原生质体融合获得多倍体
其他组织离体培养获得多倍体
第二节
1、形态鉴定：
多倍体育种
形态上生长健壮、果大、花大、茎粗、叶厚，叶形指数变小、 叶色变深、叶面皱缩粗糙、可育性下降 四倍体葡萄叶片变大、变厚，叶背绒毛增多，枝条变粗壮， 果实变大
第二节
2、气孔鉴定
多倍体育种
多倍体植株气孔明显增大，气孔密度变小，保卫细胞变大， 保卫细胞内叶绿体数目增加 3、花粉粒鉴定 四倍体产生的花粉粒直径一般比二倍体大 20％— 30％，花粉 粒大小不均匀、畸形花粉粒比率较高 4、梢端组织发生层细胞鉴定
第三节
单倍体育种
四、单倍体植株的鉴定
形态学鉴定：植株弱小
解剖学观察：气孔和保卫细胞均比二倍体小
观察染色体数目
流式细胞仪分析
分子标记技术：区分体细胞分化的二倍体植株和单倍体自发 加倍形成的双单倍体植株
第三节
五、单倍体的二倍化
单倍体育种
自然加倍——频率低，受试材的影响
人工加倍——秋水仙碱溶液处理
单倍体
同源多元单倍体 异源多元单倍体
多元单倍体
第三节
单倍体育种
二、单倍体的特点
1、高度不育 在减数分裂时不能联会形成可育配子，表现出高度 不稔性
2、隐性基因控制的性状可以表现出来
单元单倍体加倍成为双单倍体，基因型高度纯合， 遗传稳定
第三节
单倍体育种
三、单倍体的获得方法
1、远缘花粉刺激孤雌生殖 2、辐射、化学药剂处理诱导孤雌生殖 3、从双生苗中选择 4、花药、花粉培养 5、离体雌核发育
第二节
多倍体育种
五、多倍体的获得
1、自然产生 2、人工理化诱变 3、有性杂交选育 4、离体培养
- 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)。
此法与滴定法相比，优点是生长点与药液接触面大， 药液浓度比较好控制，缺点是用药量较大，不太经济。
第五章 倍性育种
一、多倍体的概念
二、多倍体的种类 1、同源多倍体
2、异源多倍体 3、非整倍体
三、多倍体的发现及形成原理
四、多倍体育种
选育细胞核中具有3套以上染色体组 的优良品种的方法，称为多倍体育种。
五、多倍体的特点
1. 巨大性； 2. 可孕性低； 3. 适应性强； 4. 产量高； 5. 可克服远缘杂交不育性。
常用试剂： • 秋水仙碱 • 长春花碱
（三）处理时注意事项
幼苗生长点的处理愈早愈好； 加强培育措施； 注意控制温度； 扩大处理群体； 注意清洗残留药液； 注意安全。
七、多倍体后代的鉴定和选择
鉴定技术 1. 形态学鉴定 2. 细胞学鉴定 3. 生理指标测定 选育方法
八、多倍体育种的成就
提炼出来的一种药剂，性极毒，很早以前就在医药上 应用。秋水仙原产欧洲地中海一带，少数种蔓延到非 洲北部和印度，是一种球根花卉。提纯的秋水仙素是 一种极细的针状无色粉末，融点为155℃，易溶于酒 精、乙醚和冷水中，在热水中反而不溶解。溶于水后， 宜放黑暗处，如露置于日光下即变暗色。秋水仙素对 植物细胞的毒害作用不大。它能阻止正在分裂的细胞 纺锤丝的形成，但对染色体的构造却无显著的影响。
（一）多倍体育种在理论和实践上是克服远源杂交不孕性的重要手段；
（二）多倍体育种的成就
自1945年，美国科学家Blakeslee和 Avery应用秋水仙碱处理植物种子，获得 45%同源多倍体 ，开创了多倍体育种的 新时代。
（1）浸渍法：此法适合于处理种子、枝条、盆栽小苗
处理方法 一般发芽种子处理数小时至3d，处理浓度0 2%～1 6%。经常检查，若培养皿溶液减少即须添加稀释为 原浓度一半的溶液，但不宜将种子淹没。如曼陀罗、 波斯菊等均获得很好的结果。浸渍的时间不能太长，
处理后用清水洗净再播种或沙培。百合类因用磷片繁 殖，可将鳞片浸于0 05%～0 1%的秋水仙素水溶液 中，经1～3h后进行扦插，可得四倍体球芽，唐菖蒲
花药进行离体培养，诱导花粉发育成单倍体植株，经染色体加倍
后就可得到纯合的二倍体植株，这种二倍体在遗传上是稳定的，
不会产生性状分离，这样从杂交到获得不分离的品系，只需要两
单倍体育种对克服远缘杂交的不育性与分离世 代长的困难具有重要意义。
通过花粉培养，可以克服远缘杂种的不育 性和远缘杂种后代呈现的严重分离现象。因为 远缘杂种虽然存在着不育性，但并不是远缘杂 种的花粉全部不育，一般都有少数和极少数的 花粉是有生活力的。这样就可以通过花粉的人 工培养，获得花粉植株，在经染色体加倍成纯 合二倍体植株，从而克服了远缘杂种不育和杂
单倍体植物本身不能成为新品种，可是在育种工作中作为一个中
在杂交育种时，由于杂种后代的不断分离，要得到一个稳定
的品系，一般要经过4～6年时间。这样对于一年生植物来说，要
想育成一个新品种，要用8～10年的时间，而对于多年生植物就
需要更长的时间，其中大部分时间是用于克服杂种分离和选育稳
定的个体或株系。如果用单倍体育种法，将杂种F 1或F 2代的
单倍体育种实际上是对杂种F 1或F 2的 配子进行选择，其选择的几率是杂交育种F 2 选择几率的2 n倍。以2对相对性状差异的两 个亲本（AABB，aabb）杂交为例，其F 1 （AaBb）可产生四种配子，将这些配子诱导 成单倍体，经染色体加倍，形成四种纯合的二 倍体，符合育种目标的个体占1/4；而常规杂 交育种的F 2中出现符合育种目标的纯合体只 有1/16。所以，前者的选择几率是后者的4倍。
（3）毛细管法：将植物的顶芽、腋芽用脱脂棉或脱脂 棉纱布包裹后，脱脂棉或纱布的另一端浸在盛有秋水 仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛细管 吸水作用逐渐把芽浸透。此法一般多用于大植株上芽
（4）涂沫法：秋水仙素乳剂涂抹在芽上或梢端，隔一 段时间再将乳剂洗去。
（5）套罩法：保留新梢顶芽，除去芽下数叶， 套上一个胶囊，内盛0 6%的琼脂加适量秋水 仙素，经24h
（2）滴液法：用滴管将秋水仙素水溶液滴在幼苗顶芽 或大苗的侧芽处，每日滴数次，一般6～8h滴一次。如 气候干燥，蒸发快，中间可加滴蒸馏水，或滴加蒸馏 水稀释一半的浓度。反复处理一至数日，使溶液透过 表皮渗入组织内起作用。如溶液在上面停不住而往下 流时，则可搓成小脱脂棉球，放在子叶之间或用小片 脱脂棉包裹幼芽，再滴秋水仙素溶液，使棉花浸湿。 同时尽可能保持室内的湿度，以免很快干燥。此法与
（6）注射法：医用注射器将伙水仙素溶液徐
（7）复合处理：日本山川邦夫、山口彦子 （1973 （Streptocarpus 理11d，又用X射线照射，剂量0 04～0 05Gy，结果60%染色体加倍，比单独处理加 倍率提高1倍，其中两株获得八倍体。
（二）处理方法
药液的浓度 处理时间 处理方法 1. 浸泡法 2. 滴定法 3. 毛细管法
（二）单倍体植物的特点
由于单倍体中每一同源染色体只有一个成员， 因此由任何杂种形成的单倍体经染色体加倍就 成为纯种。正因为体内只含有一个染色体组， 减数分裂时不能进行正常的联会，从而造成单 倍体植物的高度不孕性，育性很低。另外单倍 体植物在形态上与二倍体植物相比是植株矮小、
（三）单倍体植物在育种上的意义
秋水仙素浓度
处理时所用的秋水仙素浓度是诱导多倍 体成败的关键之一，如果所用的浓度太 大，就会引起植物的死亡；如果浓度太 低，往往又不发生作用。一般有效浓度 为0 000 6%～1 6%。浓度大小随不 同植物和同一植物不同组织而异，所以 处理时要预先进行试验，找出某种植物 或某种组织的最适浓度。但一般以0 2%～0 4%
至1980年，世界各地用实验方法获得多 倍体植物共达1000余种。多倍体育种技 术成为育种学家手中的一项有利技术仍将 起到积极作用。
观赏植物中兰花、百合、金鱼草、萱草、 荷花等均已取得了重要成绩。
九、单倍体育种
（一）概念 所谓单倍体育种是指用诱发单性生殖
（如花药培养）的方法，使杂交后代的 异质配子长成单倍体植株，经染色体加 倍成为纯系，然后进行选育的一种方法。
六、人工诱导多倍体的方法
（一）材料的选择 最有希望获得成功的材料： 1. 染色体倍数低的植物； 2. 染色体数量少的植物； 3. 异花授粉植物； 4. 能利用无性繁殖方法繁殖的植物； 5. 远源杂交的不孕杂种； 6. 不同品种间杂交的杂种后代
(二)人工诱导多方信体的方法
人工诱导多方信体的方法主要有物理法和化学法两种。 物理法包括各种射线、异常温度、高速离心力、高温 处理；化学法是用秋水仙素、水合三氯乙醛、富民隆
处理时间
处理时间的长短，随着植物种类的不同、生长的快慢 以及使用的秋水仙素浓度而异。一般发芽的种子或幼 苗，生长快的，细胞分裂周期短的植物，处理时间可 适当缩短；处理时秋水仙素浓度愈大，处理时间则要 愈短，相反的则延长。多数实验指出，浓度大而处理 时间短的效果大于浓度小而处理时间长的。但一般以 不少于24h或处理细胞分裂1～2个周期为原则。如果 处理时间过长，那么染色体增加可能不是1倍而是多倍。 如1938年，德尔曼用0 5%秋水仙素处理紫万年青的 雄蕊组织细胞，结果随着处理时间的延长，而出现各 种多倍性，最高的连读增加5次，获得64倍染色体的 细胞（表10-2