园林植物花卉育种学ppt课件第9章 诱变育种

如果DNA 中的磷酸基被烷 化，则形成不稳定的磷酸脂， 这种磷酸脂易水解为磷酸和 去氧核糖，导致DNA链断 裂
叶＞茎＞愈伤组织＞丛生芽＞生根小苗＞插条＞种子
3. 不同发育阶段差异：
幼 >老
配子>枝条>种子 胚胎:合子期>原胚期>分化胚。 雄配子的强弱顺序：减数分裂期＞单核期 ＞二核期＞三核期。
七、辐射处理的主要方法
• 外照射 • 内照射
（一）外照射：是指植物材料所受的辐射来自外部 的某一辐射源。 外照常用：X射线，ß 射线、快中子或热中子。 方法简便安全，可大量处理，广为采用。
３、花粉
优点：很少产生嵌合体 辐射后 （1）可用于授粉（后代会分离） （2）可用于离体培养 照射时期：双核期之前
４、离体培养材料照射
– 离体培养材料，细胞数量较少，容易产生不定芽， 经辐射处理后，容易分离嵌合体 – 如愈伤组织、单细胞、原生质体等
5.植株照射
–可用不同发育阶段的植株进行处理；
• 中子通量：度量中子照射量的剂量单位。
–中子通量(n／cm2)是指每平方厘米的截面积上通过的中子 数。
⑵吸收剂量（D） 的辐射能量。
是指受照射材料实际所得到
–SI：戈瑞(Gray，Cy)=焦耳/千克（J/kg）
⑶放射性强度：指一个放射源在单位时间内的核 衰变次数 • 是衡量放射源辐射强度的单位。
– 但必须有严格的安全防护设备和措施
2. X射线 是由X光机产生的高能电磁波。 波长比γ射线长，射程略近。 穿透力不如γ射线强。可深入植物组织几毫米 X射线最早应用于诱变工作。
3. 射线 在空气中的射程达数m，穿透力差，仅及植物 组织数㎜。 用厚的纸板即可挡住。
水泥墙
射线
常用于照射种子
6.
紫外线：是一种非电离射线，穿透力弱，可处
理微生物和植物的花粉粒。
7. 激光：导致体内某些分子原子的能态的激 发，或离子化 可产生多种效应：光、热、光压、电磁，诱 变效果好。
四、辐射诱变的原理
（一）电离辐射的物理作用：
• 由辐射的能量转移而产生的电离作用。 • 这种电离可能发生在染色体上及核质154种植物开展诱 变育种工作 • 已培育出1737个新品种。 • 其中花卉等465个
–主要有菊花、大丽花、六出花、秋海棠、月季、 杜鹃、百合及香石竹等
• 仅诱变育成的菊花新品种就有170多个。
• 我国的诱变育种起步于1956年 • 诱变育成的品种数量和种植面积均居世界首位。 • 至1998年底，已在40多种植物育成新品种513个
(二)电离辐射的化学作用： 由于活的生物组织含有约 75%的水，因此水就 成为电离辐射的最丰富的靶分子。 水被辐射电离后产生自由基，这些自由基可通 过一系列反应影响生物体内正常的生理功能
hv OH - + H+ 直接作用: H2O ------
H2O hv H2O＋＋e-
（三）辐射对细胞的作用
1.引起半透膜的损伤。 2.细胞核膨大，染色体成团，细胞分裂异常。 3.细胞质结构成分会发生变化
• 在观赏植物中，我国培育了菊花、小苍兰、 瓜叶菊、朱顶红、美人蕉、月季、紫罗兰、 金鱼草、矮牵牛、杜鹃花、唐菖蒲及荷花等 的新品种或优良变异类型近100个。 • 如中国农科院等单位先后用辐射方法培育出 40多个月季新品种；
• 北京林业大学培育的四季开花的菊花新品种，能耐 -35℃低温
• 安徽农业大学通过辐射育出了8个11月至1月开花的 冬菊新品种；
1. 烷化剂：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、 DES、NEH、NEU、NTG） 2. 核酸碱基类似物：（5-BU、5-BUdR) 3. 叠氮化物类（azide）无机化合物: 4. 抗生素类
1. 烷化剂：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、 DES、NEH、NEU、NTG）
这类化合物带有活泼的烷基，可以置换氢原子。 最常用
二、花卉辐射育种的有利条件
1. 观赏植物的多样性； 2. 观赏性状的多向性（标新立异） 3. 无性繁殖技术的应用。
三、射线的种类及其特征
（一）种类 1.根据辐射的性质分 (1)电磁辐射（本质是波）
–以电场和磁场交变震荡的方式穿过物质和空间而传递能 量的射线
• 如X射线、γ射线、紫外线、微波和激光等
1. 辐射的剂量单位
⑴ 照射剂量 ⑵ 吸收剂量 ⑶ 放射性强度 ⑷ 剂量率
⑴照射剂量 • 照射剂量：用来度量处理植物材料时所采用 的辐射量大小的单位。
–包括
• 照射量（X） • 中子通量。
• 照射量（X）：度量x射线及γ射线的单位。单位质量 的空气中的电流量
–常用单位伦琴(R) –SI库伦/千克（C/kg）。
• 上海农科院育成了6个观赏性好、抗病性强的小苍 兰新品种； • 中国农科院培育成5个瓜叶菊雄性不育系,并配制了 优势杂交种等等。
三、诱变育种的特点 • 优点
① ② ③ ④ 变异频率高，变异类型丰富 有利于品种单一性状的改良 打破原有的基因连锁，利于基因重组 改变植物育性，提高结实率（克服远缘杂交的不 亲合性） ⑤ 诱发突变易于稳定，诱变育种周期短（只有少数 基因变异）
3. 打破原有的基因连锁，利于基因重组
– 使染色体断裂、易位，打破原有连锁关系 后再进行杂交，经基因重组创造新品种。
染色体结构变异
缺失 重复
倒位
易位
4. 改变植物育性，提高结实率
– 辐射花粉，克服远缘杂交不亲和性和异花授粉 植物的自交不亲和性 – 有利受精结实，为培育自交系创造条件。
5. 诱发突变易于稳定（纯合），诱变育种周期短
少量诱变剂和简单设备即可
2. 专一性强；
对某些遗传物质具有特定诱变效果
马来酰肼对蚕豆第Ⅲ染色体的第14段特别起作用 乙醇则对第Ⅳ染色体的19段有作用 并不是所有的诱变剂都具有这种特殊效应。
3. 多数为点突变；
靠化学物质与遗传物质发生反应 引起A、G、C、T改变
二、化学诱变剂的种类
射线
射线
4. 射线 由两个质子和两个中子构成的氦原子流。 与空气分子碰撞便丧失能量，可以被一张纸挡住。
水泥墙
射线
射线
射线
5.
中子：不带电的粒子

根据其能量大小被分为：高能中子，快中子， 中能中 子，慢（热）中子 育种上应用较多的是热中子和快中子 中子穿透力较强，能深入植物组织数㎝，需混凝土做成 厚的防护墙保护。
3. 注意事项：
• • • 内照射诱变需要一定的实验设备； 试验过程中还需要防护，预防放射性同位 素的污染; 处理过的材料在一定时间内带有放射性。
第二节 化学诱变育种
• 化学诱变育种概念：
利用化学诱变剂诱发植物产生遗传变异， 以选育新品种的育种方法。
一、化学诱变育种的特点
1. 操作简便、价格低廉；
六、辐射材料的选择
（一）选择材料的原则 • 综合性状好，个别性状有待改善； • 杂合子材料； • 易产生不定芽; • 对辐射较为敏感的材料
（二）植物对辐射的敏感性 1. 遗传差异
十字花科>禾本科>豆科
2.
不同组织器官差异(与分化程度成反比)
叶芽分生组织>薄壁分生组织>根尖分生组织 小胞子母细胞>发育中的小孢子>根尖分生组织 据报道：菊花不同器官的辐射的敏感性依次为：
–如粘度改变，空泡形成，电解质及水分的渗透性 升高
4. 使某些酶“失活”，引起细胞死亡。
–特别是数量少却参与重要物质（如维生素和激素） 合成的某些酶的失活。
（四）辐射对遗传物质作用 （1）染色体的结构或数目发生变化
• 断裂、丢失、易位
（2）基因突变
五、辐射诱变剂量 • 辐射诱变剂量（induced dose）：指对植物 材料进行辐射诱变时使用的处理剂量。
1. 变异频率高，变异类型丰富（与自然变异相比）
– 突变率达3％，是天然突变率的100～1000倍。 – 可在形态、组织结构、生理生化等方面，以及适应 性、抗病虫、花色、花期、花型、株形及育性等 – 为 “标新立异” 创造了条件。
2. 有利于品种单一性状的改良 （与杂交育种相比） • 诱发突变多为点突变。 • 如Demol对郁金香辐射处理，获得各种花色突 变类型。
2.植物的辐射敏感性 ① 致死剂量（LD）：全部致死的剂量值。 ② 半致死剂量（LD50 ）：50%存活时的剂量值。 ③ 半致矮剂 量(D50)：使被照射材料生长量为 对照50％的辐射剂量。 ④ 临界剂量(LD60)： 使被照射材料成活率或生 长量为对照40％的辐射剂量。
3. 适宜诱变剂量的确定 • 一般用半致死剂量(或半致矮剂量)或临界剂 量照射剂量
• 可在整个生长期内进行慢照射 • 也可以多次间隔性地照射。
（二）内照射：
指辐射源被引进到植物体内部的照射。 1.照射源：32P、36S、14C(放射性同位素或其化合 物)等。 2.照射方法：
（1）浸泡种子或枝条； （2）注射入植物的茎杆、枝条、芽等部位； （3）施入土壤：使植物吸收； （ 4 ）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。
• 与芽变选种相比较：
–诱变育种：利用人工诱变 –芽变选种：利用自然突变
二、诱变育种的发展概况
• 1895年伦琴(Rontgen)发现了X射线 • 1896年贝克勒耳(Becquerel)发现了具天然放射 性的铀 • 摩尔根等于1910年发现化学物质也能提高果蝇 的突变率
• 1964年联合国粮农组织/国际原子能机构（FAO/IAEA） 联合处的成立，建立起了交流网络。 • 1969年，FAO/IAEA联合处开始举办“植物诱变育种” 培训班，发行了《突变育种手册》 • 这一年被认为是植物诱变育种的转折年。
第九章
诱变育种
第一节 概述
一、概念 • 诱变育种（mutation breeding）
人工利用理化因素诱使植物材料发生遗传突变， 并将优良突变体培育成新品种的育种方法
• 包括
–辐射诱变育种（radiation breeding） –化学诱变育种（chemical induced mutation
breeding）
– SI：贝可（Bq）。 – 1贝可(Bq)=放射性同位素发生1次核衰变／s。
⑷剂量率 单位时间内植物材料所受的照射剂 量或吸收剂量。
–剂量率的单位因照射剂量或吸收剂量的单位不同 而不同。 –例如：
• 照射剂量率的单位有R／h；R／min；R／s；C/kg.s；n ／cm2.min等。 • 吸收剂量率的单位有Rad／h；Rad／min；Gy／s；Gy／ min等。
(2)粒子辐射（本质是粒子）
–一种高速运动的粒子流，通过损失自己的动能把能量传 递给其他物质
• 如带电的α射线、β射线、质子、电子束、离子束和不带电的 中子
电磁辐射(电磁波) γ射线 X射线 紫外线 激光 微波
粒子辐射
射线
离子束 中子 ß射线 质子
中子
电子束
2.根据能量高低可分为
(1)电离辐射：辐射能量较高，能直接或间接引起被照 射物质的原子发生电离
– 诱发突变仅是少数基因变异，突变性状稳定快 – 尤其是突变性状多为隐性，经自交后即可获得纯合 突变体，比常规的杂交育种快3年以上。
• 局限性：
① 变异方向与性质难以预测和控制 ② 改良的性状有限（少数性状）
• 综合性状改良不宜使用
③ 变异性状具不稳定性 （嵌合体）
第二节 辐射诱变
一、概念
• 辐射育种 利用辐射诱导植物发生遗传突变，并将其 优良的变异材料培育成新品种的育种方法。
–如γ射线、X射线、β射线、离子束和中子等
(2)非电离辐射：辐射能量较低，不具电离效应
–如紫外线
水泥墙
射线
（二）主要射线的 种类及特征
射线
射线
1. 射线 是一种高能电磁波， 波长很短（10-8—10-11cm）。穿透力强，可深入植 物组织几厘米。 应用：能同时处理大量材料，并能于植物的整个生 长期内在自然的田间条件下进行长期照射
外照射处理植物的部位和方法： １、种子
– 干种子（最常用） – 湿种子 – 萌动种子
处理干种子的优点是： 1) 处理量大； 2) 操作方便； 3) 便于运输和贮藏； 4) 受环境条件的影响小；
5) 经过辐射处理过的种子，没有污染和散射的问题。
２、无性繁殖器官 一般采用枝条、块茎、鳞茎、球茎及根 茎等有生长点的无性繁殖器官 优点：得到好的突变体，可直接繁殖利用。