园林植物育种学-第九章诱变育种
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染色体断裂随机
穿透性弱 诱发基因点突变
诱变有专一性
需一定的设施或专 使用方便、成本低 门装置、多投资 廉
• 理化诱变因素的复合处理：在应用射 线、中子、激光等处理之后，再用化 学诱变剂处理，由于射线改变了生物 膜的完整性和渗透性，从而有助于对 化学诱变剂的吸收。物理和化学因素 的复合处理，能发挥各自的特异性并 起到相互配合的作用。
• 致死剂量：使被照射材料全部丧失活 力的最低辐射剂量。
• 半致死剂量：使被照射材料成活率为 对照50%的辐射剂量。
• 半致矮剂量：使被照射材料生长量为 对照50%的辐射剂量。
• 临界剂量：使被照射材料生长量或成 活率为对照40%的辐射剂量。
9.2.4 辐射诱变方法 （一） 外照射 • 急性照射、慢性照射、重复照射 • 各种材料的处理方法 1 种子 2 无性繁殖器官 3 植株照射
（二） 内照射：辐射源被引进到植物体 内部的照射。
• 浸泡种子或枝条 • 注射入植物的茎、枝条、芽等 • 施入土壤 • 饲养法：用14C供给植物，借助光合作
用所形成的产物来进行内照射。
9.2.4.2 辐照材料的选择
• 辐射诱变的优点之一是容易使原品种 的一两个性状得以改变，因此在选用 辐照材料时应选用综合性状好的品种， 如选用有2个以上缺点的，难以育成理 想的品种。
香 石 竹
杜 鹃
仙 客 来
唐 菖 蒲
月 季
荷 花
叶 子 花
美 人 蕉
9.2.1 辐射的种类与性质
• X射线：辐射源是X光机。 • γ射线：辐射源是60钴和137铯及反应
堆
• β射线：辐射源为放射性同位素32磷和 35硫
• 中子：辐射源为核反应堆、加速器或 中子发生器。
• 激光：由激光器产生的光。
9.2.2 辐射的剂量及其单位：
辐射诱变剂量：对植物材料进行辐射诱变 是使用的处理剂量。
照射剂量：用来度量处理植物材料是所采 用的辐射量大小的单位。
吸收剂量：受照射材料实际所得到的辐射 能量。
剂量率：单位时间内植物材料所受的照射 剂量或吸收剂量。
放射性强度单位：放射性强度是以放射 性物质在单位时间内发生的核衰变数 目来表示，即放射性物质在单位时间 内发生的核衰变数目愈多，其放射强 度愈大。
9.4 空间诱变育种
9.4.1 概念：空间诱变育种（又称太空 育种，航天育种）航天育种也称为太 空育种，就是指利用返回式航天器和 高空气球等所能达到的空间环境对植 物的诱变作用以产生有益变异，在地 面选育新种质、新材料，培育新品种 的农作物育种新技术。
9.4.2 原理 1 空间辐射:高能粒子 2 微重力 • 随着“神七”搭载物渐渐公布于众，作为
9.5.2 无性繁殖植物
（一）突变体的分离选择技术
• 分离繁殖法 • 短截修剪法 • 不定芽技术 • 组织培养法
9.5.3 诱变育种的成就
中国诱变诱变育成的园艺植物品种数
中名 叶子花 美人蕉 大丽花 荷花 现代月季 小计
直接利用 2 4 22 1 35 66
合计 2 4 22 1 35 66
各种诱变因素育成品种一览表
• 辐射对染色体的作用：辐射引起染色 体畸变和基因突变。
• 辐射对DNA的作用：DNA是重要的遗传 物质，电离辐射引起基因突变，即DNA 分子在辐射作用下发生了变化，包括 氢键的断裂、糖与磷酸基之间断裂等。 DNA结构上的变化紊乱，使遗传信息贮 存和补偿系统发生转录错误，最后导 致有机体的突变。
9.2.3.4 植物材料的辐射敏感性
化学诱变的步骤包括：前处理、诱变剂处理、 后处理。
• 前处理：用清水浸泡植物种子，提高膜透 性。
• 处理方法：浸种法、涂抹法、注入法、熏 蒸法、施入法等。
• 后处理：终止诱变剂发挥作用的措施(流水 清洗，或选用一些化学清除剂）。
理化诱变的特异性及复合处理
辐射诱变
化学诱变
不 穿透力强 同 染色体结构变异 点
第9章 诱变育种
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本章提要
• 诱变育种的概念与特点 • 诱变的作用机理、诱变方法 • 辐射诱变和化学诱变育种
• 概念：人为地采用理化因素诱发生物 体产生遗传物质的突变，经分离、选 择、培育成新品种的育种方法叫诱发 突变育种，简称诱变育种。
• 缩短育种年限 • 能克服远缘杂交的不结实性
大 果 泡 桐
适宜剂量和剂量率的选择：选用原则则 可根据活、变、优三方面要求灵活掌 握。活指后代有一定的成活率；变指 在成活个体中有较大的变异效应；优 指产生的变异中有较多的有利变异。
9.2.3 辐射诱变的作用原理
9.2.3.1 发生突变的可能机制
• 直接效应与间接效应：直接效应是射线直 接击中生物大分子，使其产生电离或激发 所引起的原发反应。间接效应是射线作用 于水，引起水的射解，并进一步作用产生 自由基、过氧化氢等，再作用于生物大分 子，从而导致大分子的发生。
1
• 梅花 枝条
γ 10－30
0.273
• 唐昌蒲 球茎 γ
500－570
5
• 百合 球茎 γ
2－3
0
9.3 化学诱变
9.3.1 概念： • 化学诱变育种：利用化学诱变剂诱发园
林植物产生遗传变异，以选育新品种的 技术。
月 见 草
风 铃 草
9.3.2 化学诱变育种特点
• 操作方法简便易行 • 专一性强 • 化学诱变剂可提高突变频率，扩大突
变范围
• 需要两代的培育、选择，才能获得性 状稳定的新品种
• 诱变后代的稳定过程较短，可缩短育 种年限
9.3.3 化学诱变剂的种类
• 类别：烷化剂类、核酸碱基类似物、 无机类、简单有机类化合物 （H2O2,LiCl,亚硝酸，MnCl2,CuCl2)等。
• 常用诱变剂性质
9.3.4 化学诱变剂处理的步骤与方法
复习思考题
• 请比较诱变育种与常规育种的优点和 缺点。
• 辐射诱变的遗传效应是什么？ • 影响辐射诱变的因素有哪些？ • 化学诱变和物理诱变有何异同？
9.2.3.3 辐射对细胞、染色体及DNA的作用：
• 对细胞作用 1 细胞分裂活动受抑制或在分裂早期死亡，有机体
生长缓慢。
2 引起细胞膜的破坏
3 使细胞质结构成分发生物理、化学性质的变化， 使细胞新陈代谢所需的一些酶失活从而引起细胞 功能的衰退。
4 细胞核显著增大，染色体出现团块，核仁和染色 质的空泡化，使正常的有丝分裂遭到破坏。
世界 总计
占百 分比 （%）
中国 总计
占百 分比
其中 果树 林木
X射线 314 25.1
8 2.9
γ射 线 667+5 5 53.3+ 4.4
216
79.7
13
Β射 线
2 0.7
中子 54 4.3
18 6.6
激光 15 1.2
14 5.2
电子
1 0.3 146
化学 诱变 146
11.7
复合 处理
12 4.4
9.5.1 有性繁殖植物：（一）种子 • M1代：有生理损伤，表现出一些形态和
生理上的畸变，不宜选择。 • M2代植株出现分离，是选择的重点。 • M3基本稳定，可鉴定后大量繁殖，并进
行品种比较试验，生长试验、多点试 验及区域试验等。
（二） 花粉：花粉经诱变处理后，一是 可结合单倍体育种，培养选育出变异 的单倍体植株，二是用来授粉而获得 变异植株。
重大科研项目的航天育种材料也在人们的 急切关注下，逐一亮相：三峡“鸽子树”， 三清山秀丽槭、青钱柳等濒危植物，大连 普兰店千年古莲种，深圳蝴蝶兰、袋鼠花、 球根海棠等园林植物，都搭乘“神七”太 空遨游。一时间，这些观赏植物相聚“神 七”，在浩瀚太空中经过辐射之后，等待 着植物育种专家的检测和研究。
9.5 诱变材料的培育与选择
9.1.2 诱变育种的局限性： • 变异方向与性质难以预测和控制 • 改良的性状有限 • 变异性状具不稳定性
9.2 辐射诱变
• 诱变育种中根据诱变因素可分为物理 诱变和化学诱变两类。
• 物理诱变主要指利用辐射，诱发基因 突变和染色体变异。辐射分为电磁波 辐射和粒子辐射。
郁 金 香
百 合
葱 兰
• 选用的材料应易产生不定芽。 • 适当选用对辐射敏感的材料。
•
表9-1 几种花卉辐射量参考表
• 花卉种类处理材料 射线种类 剂量范围(Gy) 剂量 率（Gy/min）
• 水仙 球茎、 γ 50－300
1-5
•
芽、叶 γ 5－30
1-5
• 菊花 根芽 γ、 Χ 10－40
1
•
愈伤 γ、Χ 4－20
穿透性弱 诱发基因点突变
诱变有专一性
需一定的设施或专 使用方便、成本低 门装置、多投资 廉
• 理化诱变因素的复合处理：在应用射 线、中子、激光等处理之后，再用化 学诱变剂处理，由于射线改变了生物 膜的完整性和渗透性，从而有助于对 化学诱变剂的吸收。物理和化学因素 的复合处理，能发挥各自的特异性并 起到相互配合的作用。
• 致死剂量：使被照射材料全部丧失活 力的最低辐射剂量。
• 半致死剂量：使被照射材料成活率为 对照50%的辐射剂量。
• 半致矮剂量：使被照射材料生长量为 对照50%的辐射剂量。
• 临界剂量：使被照射材料生长量或成 活率为对照40%的辐射剂量。
9.2.4 辐射诱变方法 （一） 外照射 • 急性照射、慢性照射、重复照射 • 各种材料的处理方法 1 种子 2 无性繁殖器官 3 植株照射
（二） 内照射：辐射源被引进到植物体 内部的照射。
• 浸泡种子或枝条 • 注射入植物的茎、枝条、芽等 • 施入土壤 • 饲养法：用14C供给植物，借助光合作
用所形成的产物来进行内照射。
9.2.4.2 辐照材料的选择
• 辐射诱变的优点之一是容易使原品种 的一两个性状得以改变，因此在选用 辐照材料时应选用综合性状好的品种， 如选用有2个以上缺点的，难以育成理 想的品种。
香 石 竹
杜 鹃
仙 客 来
唐 菖 蒲
月 季
荷 花
叶 子 花
美 人 蕉
9.2.1 辐射的种类与性质
• X射线：辐射源是X光机。 • γ射线：辐射源是60钴和137铯及反应
堆
• β射线：辐射源为放射性同位素32磷和 35硫
• 中子：辐射源为核反应堆、加速器或 中子发生器。
• 激光：由激光器产生的光。
9.2.2 辐射的剂量及其单位：
辐射诱变剂量：对植物材料进行辐射诱变 是使用的处理剂量。
照射剂量：用来度量处理植物材料是所采 用的辐射量大小的单位。
吸收剂量：受照射材料实际所得到的辐射 能量。
剂量率：单位时间内植物材料所受的照射 剂量或吸收剂量。
放射性强度单位：放射性强度是以放射 性物质在单位时间内发生的核衰变数 目来表示，即放射性物质在单位时间 内发生的核衰变数目愈多，其放射强 度愈大。
9.4 空间诱变育种
9.4.1 概念：空间诱变育种（又称太空 育种，航天育种）航天育种也称为太 空育种，就是指利用返回式航天器和 高空气球等所能达到的空间环境对植 物的诱变作用以产生有益变异，在地 面选育新种质、新材料，培育新品种 的农作物育种新技术。
9.4.2 原理 1 空间辐射:高能粒子 2 微重力 • 随着“神七”搭载物渐渐公布于众，作为
9.5.2 无性繁殖植物
（一）突变体的分离选择技术
• 分离繁殖法 • 短截修剪法 • 不定芽技术 • 组织培养法
9.5.3 诱变育种的成就
中国诱变诱变育成的园艺植物品种数
中名 叶子花 美人蕉 大丽花 荷花 现代月季 小计
直接利用 2 4 22 1 35 66
合计 2 4 22 1 35 66
各种诱变因素育成品种一览表
• 辐射对染色体的作用：辐射引起染色 体畸变和基因突变。
• 辐射对DNA的作用：DNA是重要的遗传 物质，电离辐射引起基因突变，即DNA 分子在辐射作用下发生了变化，包括 氢键的断裂、糖与磷酸基之间断裂等。 DNA结构上的变化紊乱，使遗传信息贮 存和补偿系统发生转录错误，最后导 致有机体的突变。
9.2.3.4 植物材料的辐射敏感性
化学诱变的步骤包括：前处理、诱变剂处理、 后处理。
• 前处理：用清水浸泡植物种子，提高膜透 性。
• 处理方法：浸种法、涂抹法、注入法、熏 蒸法、施入法等。
• 后处理：终止诱变剂发挥作用的措施(流水 清洗，或选用一些化学清除剂）。
理化诱变的特异性及复合处理
辐射诱变
化学诱变
不 穿透力强 同 染色体结构变异 点
第9章 诱变育种
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本章提要
• 诱变育种的概念与特点 • 诱变的作用机理、诱变方法 • 辐射诱变和化学诱变育种
• 概念：人为地采用理化因素诱发生物 体产生遗传物质的突变，经分离、选 择、培育成新品种的育种方法叫诱发 突变育种，简称诱变育种。
• 缩短育种年限 • 能克服远缘杂交的不结实性
大 果 泡 桐
适宜剂量和剂量率的选择：选用原则则 可根据活、变、优三方面要求灵活掌 握。活指后代有一定的成活率；变指 在成活个体中有较大的变异效应；优 指产生的变异中有较多的有利变异。
9.2.3 辐射诱变的作用原理
9.2.3.1 发生突变的可能机制
• 直接效应与间接效应：直接效应是射线直 接击中生物大分子，使其产生电离或激发 所引起的原发反应。间接效应是射线作用 于水，引起水的射解，并进一步作用产生 自由基、过氧化氢等，再作用于生物大分 子，从而导致大分子的发生。
1
• 梅花 枝条
γ 10－30
0.273
• 唐昌蒲 球茎 γ
500－570
5
• 百合 球茎 γ
2－3
0
9.3 化学诱变
9.3.1 概念： • 化学诱变育种：利用化学诱变剂诱发园
林植物产生遗传变异，以选育新品种的 技术。
月 见 草
风 铃 草
9.3.2 化学诱变育种特点
• 操作方法简便易行 • 专一性强 • 化学诱变剂可提高突变频率，扩大突
变范围
• 需要两代的培育、选择，才能获得性 状稳定的新品种
• 诱变后代的稳定过程较短，可缩短育 种年限
9.3.3 化学诱变剂的种类
• 类别：烷化剂类、核酸碱基类似物、 无机类、简单有机类化合物 （H2O2,LiCl,亚硝酸，MnCl2,CuCl2)等。
• 常用诱变剂性质
9.3.4 化学诱变剂处理的步骤与方法
复习思考题
• 请比较诱变育种与常规育种的优点和 缺点。
• 辐射诱变的遗传效应是什么？ • 影响辐射诱变的因素有哪些？ • 化学诱变和物理诱变有何异同？
9.2.3.3 辐射对细胞、染色体及DNA的作用：
• 对细胞作用 1 细胞分裂活动受抑制或在分裂早期死亡，有机体
生长缓慢。
2 引起细胞膜的破坏
3 使细胞质结构成分发生物理、化学性质的变化， 使细胞新陈代谢所需的一些酶失活从而引起细胞 功能的衰退。
4 细胞核显著增大，染色体出现团块，核仁和染色 质的空泡化，使正常的有丝分裂遭到破坏。
世界 总计
占百 分比 （%）
中国 总计
占百 分比
其中 果树 林木
X射线 314 25.1
8 2.9
γ射 线 667+5 5 53.3+ 4.4
216
79.7
13
Β射 线
2 0.7
中子 54 4.3
18 6.6
激光 15 1.2
14 5.2
电子
1 0.3 146
化学 诱变 146
11.7
复合 处理
12 4.4
9.5.1 有性繁殖植物：（一）种子 • M1代：有生理损伤，表现出一些形态和
生理上的畸变，不宜选择。 • M2代植株出现分离，是选择的重点。 • M3基本稳定，可鉴定后大量繁殖，并进
行品种比较试验，生长试验、多点试 验及区域试验等。
（二） 花粉：花粉经诱变处理后，一是 可结合单倍体育种，培养选育出变异 的单倍体植株，二是用来授粉而获得 变异植株。
重大科研项目的航天育种材料也在人们的 急切关注下，逐一亮相：三峡“鸽子树”， 三清山秀丽槭、青钱柳等濒危植物，大连 普兰店千年古莲种，深圳蝴蝶兰、袋鼠花、 球根海棠等园林植物，都搭乘“神七”太 空遨游。一时间，这些观赏植物相聚“神 七”，在浩瀚太空中经过辐射之后，等待 着植物育种专家的检测和研究。
9.5 诱变材料的培育与选择
9.1.2 诱变育种的局限性： • 变异方向与性质难以预测和控制 • 改良的性状有限 • 变异性状具不稳定性
9.2 辐射诱变
• 诱变育种中根据诱变因素可分为物理 诱变和化学诱变两类。
• 物理诱变主要指利用辐射，诱发基因 突变和染色体变异。辐射分为电磁波 辐射和粒子辐射。
郁 金 香
百 合
葱 兰
• 选用的材料应易产生不定芽。 • 适当选用对辐射敏感的材料。
•
表9-1 几种花卉辐射量参考表
• 花卉种类处理材料 射线种类 剂量范围(Gy) 剂量 率（Gy/min）
• 水仙 球茎、 γ 50－300
1-5
•
芽、叶 γ 5－30
1-5
• 菊花 根芽 γ、 Χ 10－40
1
•
愈伤 γ、Χ 4－20