第六章诱变育种及倍性育种

处理过的材料在一定时间内带有效射性。
六、辐射后代的选育(了解) （一）种子辐射后代的选育 M0 : 接受辐射处理后的种子 M1 : 辐射处理种子长成的植株
依此类推
M1的选育
由于突变多属隐性，可遗传的变异在M1通
常并不显现，M1所表现的变异，多为高能 射线所造成的生理变异（特别是生理损伤 和畸形），这些变异不论优劣一般并不遗 传，因此M1不必进行选择淘汰，而应全部
在M1代进行。
3.
注意增强选择，防止逆突变出现。
第二节 化学诱变育种
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。(掌握)
主要内容
一、化学诱变育种的特点(了解) 二、化学诱变剂的种类(了解) 三、 化学诱变剂处理的主要方法(掌握)
一、化学诱变育种的特点(了解)
1. 2. 3. 4. 5.
株留种。
M3的选育
M3也是一个分离的世代，但比M2小。一
般将M2中获得的变异株分株采种，分别
播种一个小区，称为“株系区”。在M3 中鉴定淘汰不良的株系，在优良的株系 中再选最优良的单株
M4及M5的选育
将优良M3株系中的优良单株分株播种成为
M4。进一步选择优良的株系，如果该株系 内各植株的性状表现相当一致，便可将该 系的优良单株混合播种为一个小区，成为
第六章
诱变育种及倍wenku.baidu.com育种
科学扩展了人类的想象空间， 技术使理想成为现实。
主要内容
辐射诱变育种 化学诱变育种 倍性育种 空间诱变育种
常规育种技术
技术要点：
引种、选种、杂交育种
优点：
操作简便，无需复杂的仪器设备；
亲本选配好后便可以创造各种类型的变异；
可以利用杂种优势。
常规育种的局限性
五、辐射处理的主要方法(掌握)
六、辐射后代的选育(了解)
一、辐射育种的特点(了解)
1. 2.
提高突变频率，扩大突变谱； 能改变品种单一不良性状，而保持其它优良 性状不变；
3. 4. 5.
增强抗逆性，改进品质； 辐射后代分离少，稳定快，育种年限短； 能克服远缘杂交的不育性和不结实性。
二、射线的种类及其特征(了解)
（三）剂量单位 2、拉特 也称组织伦琴，用rad表示。 它是对于任何电离辐射的吸收剂量单位。
1rad就是指1g被照射物质吸收了100erg的能量。
3、中子流量（积分流量） 中子射线的剂量计算，常以每平方厘米上通过多少个中 子数来确定的，其单位以中子数/厘米2表示。 4、居里 是放射性强度的单位，用能 ci或c表示。 1 ci=3.7×1010个原子衰变/每秒的放射性.
1.
照射源：32P、36S、14C等放射性元素的化合物。 照射方法 浸泡法：浸泡种子或枝条； 注射法：注射入植物的茎杆、枝条、芽等部位； 施入法：施于土壤中使植物吸收；
饲养法：用放射性的 14C供给植物，借助于光合作
2.



用所形成的产物来进行内照射。
3.
注意事项 利用内照射诱变需要一定的试验设备； 试验过程中还需要一定的防护，预防放 射性同位素的污染，
2. 3.
4.
半致死剂量（LD50 ）：辐射后50%存活时的剂量值。 临界剂量（LD40 ）：辐射后40%存活时的剂量值。
生长指数剂量（GR50）：生长量比对照降低50%的剂量值。
5.
活力指数剂量（VID50）: 辐射后种子活力指数比对照下降50% 所需的剂量。
活力指数 VI = S Gi
发芽指数 Gi = Gt / Dt S – 根长或苗高； Gt – 第7天的发芽数； Dt – 达到指定发芽数的日数
操作简便、价格低廉； 专一性强； 提高突变频率、扩大突变谱； 多数为迟发性突变； 诱变后代的稳定过程较短，可缩短育种年限。
二、化学诱变剂chemical mutagens的种类(了解)
1、碱基类似物(base analogs) 2、碱基的修饰剂 3、DNA插入剂 4、抗生素 5、防碍DNA合成的物质 6、其它
杂种后代遗传组成复杂，分离广泛； 新基因型的出现依赖于亲本基因型； 连锁基因的连锁关系很难打破； 无法利用染色体倍性变化； 育种年限较长。
自然界产生的可遗传的变异
遗传重组
染色体数量变异
染色体结构变异 基因突变
人工诱变的方法
物理方法 化学方法
人工诱变的思路
染色体结构变化
物各个器官. 目前常用的是χ 射线、γ 射线、中子。 外照方法简便安全，可大量处理，所以广为采用。
外照射处理植物的部位和方法： １、种子 照射种子的方法有处理干种子、 湿种子、萌动种子三种。目前应用较 多的是处理干种子。
处理干种子的优点是：
1) 2) 3)
4) 5)
能处理大量种子； 操作方便； 便于运输和贮藏； 受环境条件的影响小；
（三）剂量单位
剂量单位常因不同射线的不同计量方法而不同：
1、伦琴 简称伦或用R符号表示，用于γ射线和χ射线的剂量单 位。
1R:指每立方厘米空气中（0℃、760mmHg气压），
形成2.038×109离子对的电离辐射剂量，或者说是 1g组织所吸收相当于93尔格(erg)的射线剂量。 1 erg = 10-7 J
辐射敏感性与“间期”染色体体积之间呈负相关，即“间期”
染色体体积愈大，辐射敏感性愈小，否则相反；辐射敏感性
亦与DNA含量成负相关，即DNA含量越多，辐射敏感性越差， 所以多倍体植物比较辐射。
五、辐射处理的主要方法(掌握)
辐射处理分外照射和内照射两种形式。 （一）外照射
是指被照射的有机体所受的辐射来自外部的某一辐射源。 也就是说放射性元素不进入植物体内,而是利用其射线照射植
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（块茎、块根、鳞茎、球 茎、幼芽、枝条等） 许多植物是用无性繁殖的，而且有部分 植物从来不结种子，只依靠无性繁殖。 诱变育种是对这类材料进行品种改良的 重要手段，在诱变育种中只要得到好的突变 体，就可直接繁殖利用。
３、花粉
可采集花粉于容器内（针对于花粉生活力强且寿命长 的）或直接照射（针对于有辐射圃或有便携式辐照仪的 单位）。
四、辐射材料的选择
（一）选择材料的原则(了解)

综合性状好，个别性状有待改善； 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（内因）(掌握) 1、科、属、种、品种的敏感差异
如一般豆科植物最敏感，禾本科次之，十字花科植物最
迟钝。
2、不同发育阶段差异
如发芽种子比体眠种子敏感得多，未成熟种子比成熟种
射线 衰变的原子核释放的能量。又称丙种射
线。 是一种高能电磁波，波长很短（108—10-11厘米）。穿透力强，射程远、以光
速传播，一次可以照射很多种子，而且剂 量较均匀。
诱变育种的Co60辐射源
当前一般常 用的射线是 放射性同位 素Co60或 Cs137产生的。 其半衰期分 别为5.3年和 30年。
照射花粉与照射种子相比，其优点是很少产生嵌合体，
即花粉一旦发生突变，其受精卵便成为异质结合子，将
来发育为异质结合的植株，通过自交，其后代可以分离
出来许多突变体。
４、子房 射线对卵细胞影响较大，会引起后代较大的 变异，它不仅引起卵细胞突变，亦可诱发孤雌生 殖。
自花授粉 植物照射 前应去雄
（二）内照射 是指辐射源被引进到受照射的植物体的内部。
２、含水量
在种子辐射处理时，欲得到较高的诱变率，可将种子含水量调到1.3—1.4%左 右；如希望得到较高的染色体畸变率，则可降低种子含水量水平。
３、温度
在种子受照射后，对种子进行处理，即在75℃或85℃处理15
分钟，此种处理称“热击”，可以降低照射后在有氧条件下
吸水所产生的敏感性。
４、核体积（包括植物的多倍性）
留种。
M1植物应隔离，使其自由授粉，以免有利
突变因杂交而混杂。
M2的选育

M2是分离最大的一个世代，能遗传的变异主要 将在这一代里显现出来。一般在世代出现的变 异以不利多，有利少，因此供选择的群体要足 够大。

由于照射的种子所得M1常为“嵌合体”，对
M1最好能分果或分穗分别采收种子分别播种形
成“穗系区”。在M2中选择有经济价值的突变
χ 射线 是由χ 光机产生的高能电磁波。它的波长
比γ 射线长，射程略近。穿透力不如 γ射线
强。
ß 射线 它是由放射性同位素（如32P、35S等）衰
变时放出来带负电荷的粒子。能量较γ 射线
和 χ射线低，在空气中射程短，穿透力弱， 不宜做外照射的射线源。
中子
中子是不带电的粒子流，在自然界里并不单独存在，只 有在原子核受到外来粒子的轰击而产生核反应，才从原子核 里释放出来。 产生的中子按能量大小可分为快中子、超快中子、中能中
子敏感，染色体的有丝分裂和减数分裂前期较其他时期 敏感，幼年植株较成年植株敏感。
3、不同组织器官差异
分生组织最敏感，性细胞比体细胞敏感，细胞核较细胞 质敏感。
（三）影响植物材料敏感性的因素（外因）(掌握)
１、氧
如果使种子或植物在完全无氧的空气中受照射，则诱变效率可以提高，而染色
体损伤相对减少。如希望产生较多的染色体畸变，最好在有氧的条件下处理。
电离射线
ß 射线 γ射线 χ射线 中子
非电离射线
紫外线 激光
辐射通过有 机体时能直 接或间接地 产生电离现 象
辐射能量 不足以使 原子电离, 只能产生 激发作用
1、
物 理 因 素 只 限 于 电 离 辐 射 (ionizing radiation) 和 非 电 离 辐 射 (non-ionizing radiation)。基因突变需要相当大的能量，辐 射就是很好的能量来源。紫外线除产生热能外， 还能使原子“激发”(activation)；X射线、γ 射线、α 射线、β 射线、中子等除产生热能和 使 原 子 激 发 外 ， 还 能 使 原 子 “ 电 离”(ionization)。
（四）剂量率/剂量强度 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。
P=D/T P — 剂量率/剂量强度 D — 放射剂量 T — 照射时间
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。
（五）辐射剂量
1.
致死剂量（LD100）：辐射后全部致死的剂量值。
M5。最后和对照相比，选出优良的品种。
（二）无性繁殖器官辐射处理后的选育 无性繁殖的植物，选择自然产生的芽变， 是有效的方法。用射线照射无性繁殖器官， 可以提高芽变的频率，是加速选育新品种的 有效途径之一。
无性繁殖的植物诱发突变有下列特点：
1. 2.
辐射后代稳定得比较快。 在遗传上大多是异质的。变异一旦发生， 通常在后代可表现出来，所以选择主要
染色体数量变化
基因突变 转基因操作
人工诱变的技术措施
辐射诱变 化学诱变
空间诱变
基因工程
第一节 辐射诱变育种
利用物理辐射能源处理植物材料产生遗 传变异，以选育新品种的技术。(掌握)
主要内容
一、辐射育种的特点(了解)
二、射线的种类及其特征(了解) 三、辐射剂量和剂量单位(了解) 四、辐射材料的选择(了解/掌握)
子、慢中子、热中子。目前常用的是热中子和快中子。 中子射线通常由回旋加速器、中子发生器或U235原子核反
应堆等产生。 当中子照射植物组织时，可以产生以下作用：从照射物质 中打出一个核来，形成反冲核，使物质的原子核处于激发状
态而放出γ射线，引起不同的核反应，形成放射性同位素，产 生次级放射性等。
紫外线 是一种穿透力很弱的非电离射线，可以 用来处理微生物和植物的花粉粒。
紫外线(ultraviolet light)最有效的波长为 2600Å(ai)，这个波长正是DNA吸收紫外线的有效 波长。紫外线直接作用使分子结构离析，如产生二 聚体，间接作用产生过氧化氢(H2O2)可诱发突变
新补的核苷酸片段发生差错
激光 能使生物细胞发生共振吸收，导致体内 某些分子原子的能态的激发，或原子、分 子离子化，进而引起生物体内部的变异。
以上各种射线中，中子的诱变效率 最高， β射线次之， γ射线和χ 射线低于 前二者，激光诱变的损伤率远比γ射线和 χ 射线低，但由于来源和设备条件及安
全等因素，目前常的是γ射线和χ 射线。
三、辐射剂量和剂量单位(了解)
（一）辐射剂量：单位体积或单位质量的空气 吸收的能量。 （二） 吸收剂量：单位体积或单位质量被照 射物质中所吸收能量。 D=E / M（尔格） D– 吸收剂量 E– 被照射物质吸收的能量 M– 被照射物质的体积/质量