植物空间诱变育种
太空育种介绍
第4部分
太空育种的应用前景
太空育种的应用前景
01
02
03
随着航天科技的发展和人类 对植物育种需求的增加，太 空育种的应用前景十分广阔
未来，我们可以利用太空育 种技术培育出具有高产量、 优良品质、抗逆性强、适应 性强等优良性状的新品种， 为解决粮食安全、生态环境 保护等全球性问题提供新的
解决方案
同时，太空育种技术的发展 也将推动相关领域的技术进
出更好的性状
通过在太空中的诱变处理，我 们可以获得具有优良性状的突 变体，进而培育出新的植物品
种
第2部分
太空育种的过程
太空育种的过程
选择健康的、具有较高变异潜力的 植物种子进行太空诱变处理
将选定的种子搭载在航天器中发射 升空，进入太空环境
在太空中的特殊环境下，种子受到 高能离子辐射和微重力等作用，发
02.
自20世纪60年代以来，随着航天科技的发展，太空育种技术逐渐成为一种全 新的育种手段，为人类提供了一种高效、快速的植物新品种培育方法
第1部分
太空育种的原理
太空育种的原理
太空中的高能离子辐射和微重 力等特殊条件可以引起植物种 子的基因变异，使种子内部的
遗传物质发生突变
这些突变可能会使植物在生长、 发育、产量、品质等方面表现
快速性：相较于传统的育种方法，太空 育种周期短，可以快速培育出新的植物 品种
突破性：太空育种有助于打破物种之间 的生殖隔离，培育出具有突破性的新品 种
环保性：太空育种是一种非转基因的育 种方式，对环境无害
太空育种的优点和局限性
局限性
技术难度：太空育种技术难度较高，需要具备专业 的航天技术和植物育种知识 成本高昂：太空育种需要耗费大量的资金和资源， 包括航天器的发射、种子的搭载等 变异不确定性：虽然太空育种能够产生大量的基因 变异，但变异的方向和程度具有一定的不确定性， 需要进一步筛选和研究 安全性问题：虽然太空育种是一种非转基因的育种 方式，但基因变异可能会产生新的有害性状，需要 进行安全性评估
园林植物育种学-第九章诱变育种
• 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
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。
9.5.1 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。
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
• 致死剂量：使被照射材料全部丧失活 力的最低辐射剂量。
太空育种
太空育种的其他优势：
第一，太空育种基因变异频率高。对于农作物育种来说，只有发生基因变异才能为科研人员提 供新的选择机会，才能培育出新的农作物品种。基因变异频率越高，培育出新品种的概率就越 大。 第二，太空育种基因变异周期短。基因变异的周期越短，在一定时间内可能产生新的基因形的 数量就越多，从而培育新品种的数目就越多，而农作物育种的时间就会越短。对中国农业而言， 正常农业育种一般需要8年时间，而太空育种可以缩短一半时间。
太空育种辣椒王
经历过太空遨游的农作物种子，返回地面种植后，不仅植株明显增高增粗，果型增大，产量比 原来普遍增长而且品质也大为提高。到目前为止太空育种取得了不错的成效，但仍无法控制种 子的变异方向，只能是任其发展，这是当今世界的科学空白区 ，等待着科学家们去做进一步 的探索。 太空环境对植物基因产生影响已经得到各国科学家的证实，但是对太空育种原理的解释仍在 争论之中。
太空育种的安全性
太空食品和普通食品没有什么区别，是很安全的食品。关于太空食品安全性的问题，专家普遍 认为，太空育种并没有将外源基因导入作物中使之产生变异。作为诱变育种技术，太空育种可 使作物本身的染色体产生缺失、重复、易位、倒置等基因突变。这种变异和自然界植物的自然 变异一样，只是时间和频率有所改变。太空育种本质上只是加速了生物界需要几百年甚至上千 年才能产生的自然变异。太空中宇宙射线的辐射较强，这是植物发生基因变异的重要条件。人 工辐射育种中的辐射剂量只是国际食品安全辐射量的几十分之一，而太空中的辐射剂量还不到 辐射育种辐射剂量的百分之一。宇宙射线引起的基因变异经常会让人想到转基因食品。转基因 作物是将外源基因导入植物体内而培育出的新品种，如转基因大豆是将非大豆植物甚至动物、 微生物的基因导入而产生的变异。而太空育种则是让作物的种子自身发生变异，没有外源基因 的导入。我国颁布的有关转基因安全管理规定中特别排除了对自身通过突变产生的新物种的管 理，这也说明太空育种是非常安全的，不用担心其产品的安全性。太空食品是按照人类需要选 择出来的，不是转基因食品。至于污染，则是栽培方法和使用农药、化肥的问题。
第16章 诱变育种
二、诱发育种的类别
1. 物理诱发：主要指利用辐射射线诱収基因突发和 染色体发异。 • 按射线性质可分为：电磁辐射和粒子辐射。 • 射线作用方式分成：电离辐射和非电离辐射。 2. 化学诱发 是应用有关化学物质诱収基因和染色体发异。
第二节 辐射诱发育种
一、射线的种类及其特性 1. γ射线 2. X射线 3. β射线 4. α射线 5. 丨子 6. 激光 7. 紫外线
三、空间诱发的原理
1. 空间辐射 2. 微重力
四、空间诱发育种方法
1. 材料的选择 2. 材料的预处理 3. 空间搭载 4. 材料返回后的处理 5. 空间诱发后代的选育
第五节 诱发后代的选育
一、处理材料的选择 1. 根据育种目标选用具有丌同特点的材料 2. 诱发选用的材料应避免单一化 3. 处理的亲本材料综合性状应优良，而只具有一两 丧需要改进的缺点 4. 适当选用单倍体、原生质体等作诱发材料，収生 突发后易于识别和选择。
二、化学诱发剂的种类及其作用机理
1. 烷化剂 • 借助于磷酸基、嘌呤、嘧啶基的烷化而不DNA或 RNA起作用，进而导致遗传密码的改发。 （1）烷基磺酸盐和烷基硫酸盐类 （2）亚硝基烷基化合物 （3）次乙亚胺和环氧乙烷类 （4）芥子气类
2. 核酸碱基类似物 ①在丌妨碍DNA复制的情冴下，作为组成DNA的成 分而掺入DNA丨，由于其不正常碱基丌同，造成 碱基错配，而引起突发。 ②常用的有5-溴尿嘧啶（BU）、5-溴去氧尿核苷（ BudR），它们是胸腺嘧啶（T）的类似物，化学 结构式不胸腺嘧啶极为近似。由于这丧特点，5BU便能够替代胸腺嘧啶掺入DNA链。2-氨基嘌呤 （AP），是腺嘌呤（A）的类似物；马来酰肼（ MH），是尿嘧啶（U）的异构体。
三、辐射诱发的作用机理
太空育种
航天育种摘要：航天育种是集航天技术、生物技术和农业育种技术于一体的育种新途径。
大量的试验证明, 航天育种已培育出许多高产、优质、抗逆性强的优良品种, 是一个前景很好的新的育种方法。
关键词：航天育种一、什么是航天育种航天育种也称空间诱变育种或航天育种, 是指将植物种子、试管种苗或其他生物种苗放在航天器上, 送到太空, 利用太空特殊的、地面很难模拟的环境, 即微重力、高真空、强宇宙高能粒子射线辐射、宇宙交变磁场、高洁净及大温差等方面的诱变作用, 使种子基因产生遗传变异, 再返回地面选育, 培育新品种的育种新技术[ 1]。
二、航天育种机理及诱变的生物学效应空间环境与地球环境之间差异巨大, 太空的特殊条件对进入空间的生物材料具有明显诱变作用。
空间诱变中高能重粒子(H ZE )能更有效地导致细胞内遗传物质DNA 分子的双链断裂, 而且其中非重接性断裂所占的比例较高, 从而有更强的诱发突变能力。
另外,微重力条件可以抑制复机制, 即微重力与辐射可以产生协同作用, 增加变异率。
太空诱变导致的死亡率较低, 这样, 发的各种突变都可能表现出来, 从而培育出新品种。
三、航天育种的生物种类1、植物种类截止目前, 曾经幸运进入太空的生物以植物占大多数, 其中粮食作物有麦、大麦、谷子、水稻、甘薯、玉米、高粱、绿豆、红小豆等; 蔬菜有萝卜、青椒、茄子、番茄、绿菜花、大蒜、黄瓜、丝瓜、辣椒、香菜、韭菜、青菜、瓠子、芥苜蓿等; 经济作物有棉花、烟草、西瓜等; 裸子植物有白皮杉、油衫、石刁柏等; 油料作物有大豆、油菜、蓖麻、芝麻、竺麻、向日葵等; 药用植物有西洋参、枸杞、甘草等; 花卉有仙人掌、鸡冠花、菊花、百合等。
. 1. 1 航天育种的粮食作物航天一号0小麦是1998年山东省农科院原子能所利用一般小麦和美国黑小麦经过杂交形成的新品系, 然后通过返回式卫星携带进入太空诱变, 再经连续7代定性试种培育而成的。
/航天一号0小麦良种于2003年试种12. 5公顷获得成功。
农作物空间诱变育种规范
农作物空间诱变育种规范(空间科学及应用专家组，1998年2月，广州)863计划航天领域自1987年以来多次组织卫星、高空气球搭载植物种子。
据不完全统计，至1996年年底，参与搭载的种子包括粮食作物、油料作物、蔬菜、水果、花卉等共约50种植物，参与单位近60个，分布于全国22个省(市)、自治区。
不少单位在回收种子后，经田间种植、观察、选择，发现了新的变异类型，选育出一批性状优良、有应用潜力的新品种(系)，对农业生产的发展发挥了作用，引起了国内外的瞩目。
然而，由于本研究涉及众多的人员、单位，早期试验中还未能明确提出规范化的要求，研究中也出现了部分单位的试验结果不明或准确性较低等问题。
为使我国农作物空间诱变育种能更健康发展，特制定此规范。
对此类研究从搭载材料的选用至回收后的观察、选择、记录均提出一些具体的要求，请各项目承担单位参照执行。
一、对搭载材料的要求1，根据育种目标，选用综合性状优良，但1～2个性状有明显缺陷的地方主栽品种、新推广品种、准备推出的优良品系、杂交组合亲本或低世代杂种(F1)作为搭载材料。
2，搭载用种子必须有足够的纯度，无其他品种混杂，为此要求经1～2代套袋自交提纯，取经此法繁殖的种子供搭载及地面对照用。
3，为保证足够的突变体供选择，对某一品种搭载用种子应有足够的数量(一股应为100O 粒以上，个别种大的作物种子量可减至300～500粒)，并用等量的同一纯度种子作地面对照。
所用种子应为新鲜、健康、发芽率高的干种子。
4 为保证运输、搭载过程中种子不会被混杂或受潮，建议用内层布袋、外层塑料袋包装，袋内最好包装少量吸水硅胶等对种子无害的干燥剂。
内外、层袋及外袋应附有标明种子的种名、送搭单位的标签。
5，为完善搭载诱变试验的管理，要求各电位送交种子往专家组办公室搭载时，填写种子搭载申请表(见表I)内容包：种名、品种名、来源(自育、在用栽培种、引种等，并简介育成年份，亲本等培育的遗传背景)、主要种性(株高、生育期、抗病性、抗虫性、品质特点、产量组成因素，如粒重、荚重、果重、有效穗数、结实率等)、及形态特征、预期主要选育目标(待改良的性状)并附上1～2张代表其种子、果实、种植期，成熟期特性的彩色照片。
农业育种的空间诱变技术分析
农业育种的空间诱变技术分析摘要：农业育种技术的发展是我国农业可持续发展的重要基础条件，空间诱变育种方式是使用宇宙环境中的高能粒子、辐射、微重力或者弱地磁场等要素使得作物种子中的染色体产生缺失、重复、易位等基因突变现象，并在回到地球环境之后，通过多代的筛选、培育形成的全新品种的培育技术。
与传统的农业育种技术相比，经过太空环境处理之后的种子基因变异十分明显，在抗病虫害、早熟、高产等方面的优势十分明显。
本文基于农业育种的空间诱变技术概念分析，在简单探讨空间诱变技术基本特征的前提下，分别从农业品种的直接和间接效益，相关理论对后续领域研究的影响以及生态效益等多个方面分析了农业育种空间诱变技术的具体效益，以便为今后农业育种空间诱变技术的推广、应用提供参考。
关键词：农业育种；空间诱变；基本特征；效益1、农业空间诱变育种概述农业空间诱变育种方式也被人们称为太空育种，是指将植物或者农作物种子使用返回式卫星、航天飞机等工具带入太空环境中，使用特殊的环境因素诱导农作物种子产生基因层面的变异，随后返回地面进行新种子材料、品种培育的一种现代化农业育种技术[1]。
以目前空间诱变育种技术的发展看来，常用的途径分为卫星空间搭载、高空气球搭载以及地面空间因素模拟诱变三种方式。
结合目前农业领域的相关研究成果看来，相较于地面环境，太空环境在真空、微重力、高能粒子辐射等方面有着明显的优势，能够对农作物及其种子的生长、生存、发育产生明显影响，最终引发植物细胞内部染色体的畸变。
在太空环境的微重力条件长时间影响下，辐射的诱因作用将会进一步增强。
在当下人类对于转基因食品安全性存在疑问的大前提下，太空育种技术的应用能够解决人们关心食品的安全性问题。
与常规的地面育种技术相比，太空育种方式能够利用宇宙空间中射线、微重力、重离子、交变磁场等各种因素，促使农作物和种子在太空环境下的遗传性产生明显的诱变，最终得到地面环境中无法获取的新型农作物种子以及材料。
空间诱变育种的名词解释
空间诱变育种的名词解释在植物育种领域，空间诱变育种是一种通过暴露植物种子或幼苗到特定的辐射环境中，利用诱变作用产生新的遗传变异，从而选育出具有新型性状的植株的技术。
这种育种方法广泛应用于农作物改良、园艺植物的培育以及实验室的遗传学研究中。
1. 背景介绍在传统育种方法中，通过选择和交配来改变植物的遗传特征，但这种方法有其局限性。
空间诱变育种则提供了一种替代的手段，通过利用辐射诱变技术，引发植物的基因突变，从而产生更多的变异库。
2. 辐射诱变机制辐射诱变是空间诱变育种的核心工具。
不同类型的辐射，如X射线、γ射线、重离子束、中子束等，能够导致植物细胞的DNA损伤和突变。
这些突变可能发生在基因的编码区域，也可能发生在非编码区域。
此外，诱变还可能导致染色体结构的变化或产生新的染色体组合，进而改变物种的性状。
3. 诱变剂的应用为了增加辐射诱变的效果，常常会与诱变剂结合使用。
常见的诱变剂包括化学诱变剂、物理诱变剂和生物诱变剂。
例如，化学诱变剂乙烯甲磺酸可以增加辐射对植物DNA的损伤程度，促进突变的发生。
4. 诱变效果评估通过辐射诱变后，需要对诱发的突变进行评估筛选。
通常利用大量的突变体库进行繁殖与分析，以筛选出对目标性状具有显著改变的植株。
选择性状进行抗性、产量、品质等的评估，挑选出对目标性状改变最显著的植株作为后续育种的父本。
5. 应用和发展空间诱变育种已经在世界范围内得到广泛应用，诸如稻谷、小麦、玉米、蔬菜、花卉等农作物和园艺植物的品种改良中。
通过辐射诱变育种，培育出了许多具有抗病、抗虫特性和高产量的品种，以及更具观赏价值的园艺植物。
随着基因编辑技术的发展，空间诱变育种也与基因编辑相结合，为育种工作提供了更多的选择。
6. 优势和挑战相比传统育种方法，空间诱变育种具有如下优势：首先，空间诱变育种能够产生更多的遗传变异，扩大育种的选择空间；其次，诱变作用普遍存在于种子和幼苗等发育早期，使得诱变更容易影响幼苗的整个生长过程；最后，空间诱变育种通过诱变产生的新基因变异，能够创造与已存在基因组中不同的基因组组合，增加了品种创新的可能性。
什么是航天育种
什么是航天育种航天育种的定义航天育种也称空间诱变育种（或称之为太空育种），就是将农作物种子或试管种苗送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的环境(高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净)的诱变作用，使种子产生变异，再返回地面选育新种子、新材料，培育新品种的作物育种新技术。
航天育种的优势一是变异率高，比普通诱变育种高3-4倍；二是育种周期短，是杂交育种周期的一半，一般可由8年缩短至4年左右。
经太空繁育后的太空农作物具有高产、优质、早熟、抗病力强的优良性状，而经太空繁育后的太空花卉具有开花早、花朵数多、花期长、带有香味、花型、花色新颖等优良性状。
对搭载材料的要求1．根据品种培育目标，应选择综合性状优良，或是在某个生态区域特殊需要的品种，可以是准备推出的常规优良品系，也可以是杂交组合的亲本材料。
2．为保证足够的突变体选择，一个品种的搭载种子应有足够的数量（一般为1000粒，大粒种子可以减至500粒）。
3．搭载的种子必须有足够的纯度（98%），并防止在包装过程中混杂和受潮。
航天育种的步骤阶段一：种子筛选。
种子筛选是航天育种的第一步，这一程序非常严格，需要专业技术。
带上太空的种子必须是遗传性稳定、综合性状好的种子，这样才能保证太空育种的意义。
阶段二：天上诱变。
利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空，再利用其特有的太空环境条件，如宇宙射线、微重力、高真空、弱地磁场等因素对植物的诱变作用产生各种基因变异，再返回地面选育出植物的新种质、新材料、新品种。
阶段三：地下攻坚。
由于这些种子的变化是分子层面的，我们必须先将种子都播种下去，一般从第二代开始筛选突变单株，然后将选出的种子再播种、筛选，让它们自交繁殖，如此繁育三四代后，才有可能获得遗传性状稳定的优良突变系，期间还要进行品系鉴定、区域化试验等。
这样，每次太空遨游过的种子都要经过连续几年的筛选鉴定，其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定才能称其为真正的“太空种子”。
空间诱变培育作物新种质资源
空间诱变培育作物新种质资源哎呀，最近我对一件超酷的事情特别感兴趣——空间诱变培育作物新种质资源！这个不仅听起来高大上，而且还是未来农业发展的大势所趋哦。
你想象一下，科学家们就像玩变魔术一样，通过各种手段在植物的基因池里搞出各种花样来，就跟农业版的变色龙似的！从小我就对植物长啥样有特别的好奇心，看着它们一天天长大，特别是这些被科学家们“改头换面”过的，简直像是在看一场生物版的时装秀。
你想象一下，一棵普通的小麦，突然就变成超级耐旱的小麦，长得跟仙人掌似的，就是为了应对那些干旱天气不服输！这不就是科技发展的魔力吗？而且这种技术也不是什么新鲜事了，早在我们的爷爷辈的时候，就有科学家在搞这些大事儿。
他们用各种方法，从辐射到化学品，尝试着给植物“开后门”，让它们的基因搞出新花样来。
你可以想象，当时那些科学家们肯定是想着，“嘿，咱们能不能让这些庄稼长得更抗虫害一点，把它们搞成超级英雄呢？”不过，不是每个试验都能成功的，有时候植物会变得跟电影里的怪物似的，不过科学家们可不怕失败，他们就像是耕地一样，总是有耐心，也总有新花样。
现在想想，那些早期的实验，简直就像是在玩一场超大的生物版“乐高”游戏，拼出来的不是塔楼，而是新的作物品种！现在的技术更先进了，不仅仅是尝试新花样那么简单了，科学家们能够精准地去改变某一个基因，就像是给植物做个微整形一样。
他们会用各种高科技的手段，比如CRISPR啦、基因诱变啦，把这些植物的基因“炸”出新花样。
想象一下，就像是给植物做一场“变脸”手术，不同的基因组合，就像不同的化妆品，能让植物展现出全新的一面。
这些新品种不仅仅是好看，更是对我们生活质量的一个大提升。
比如说，有些作物被“改头换面”之后，不但产量大增，而且抗病虫害能力也特别强，简直就是农民们的贴心小棉袄。
这不仅仅是一种科技进步，更是在帮助我们应对未来可能遇到的各种挑战，真是叫人眼前一亮啊！这些科学家们的工作也不是那么轻松的，他们就像是植物界的“顶级设计师”，一边要了解植物的生长规律，一边还要跟各种先进技术打交道，可谓是“智慧与汗水”的完美结合啊！他们的每一次成功，都是对农业发展的一次巨大贡献。
什么是航天育种 航天育种能让作物发生哪些改变
什么是航天育种航天育种能让作物发生哪些改变航天育种即太空育种，也称空间诱变育种，是未来农业科学的一个重要发展方向，具有重大实践意义。
本文介绍一下什么是航天育种，以及航天育种能让作物发生哪些改变等问题。
一、什么是航天育种利用返回式航天器或者高空气球，把作物种子或者诱变材料送到太空中，然后利用太空特殊的诱变作用，让种子发生变异，然后再返回地面培育作物新品种的育种新技术。
航天育种是当今世界农业领域中最尖端的科学技术课题之一，通过已进行的太空农业试验，植物、动物等生物体的许多特性奥秘被揭示。
世界上只有美国、俄罗斯、中国三个国家拥有返回式卫星技术，在这方面，中国走在世界前列。
二、航天育种能让作物发生哪些改变（1）通过航天育种，太空番茄的产量比常规番茄增产了15%以上，最高可达23.3%。
（2）在太空青椒中，它所含有的维生素c提高了20%，可溶性固形物提高了25%，同时病情指数也减轻了55%。
（3）太空西瓜的纤维量变少了，可溶性固形物增多了，含糖量通常可达13%以上，而且个大，味甜，吃起来沙甜可口。
（4）太空南瓜可长到几百斤，种子比普通种子大一倍，一般单瓜重100-200斤，最大者可达到500-600斤，叶片大而厚实，瓜皮黄红色，瓜瓤呈黄色或橙色。
三、航天育种的基本目标是什么（1）通过航天育种来培育高产、优质、高效的优异新品种，并对它们进行推广和普及，随后再利用地面模拟试验装置，来研究各种空间环境因素的生物效应以及作用机理，通过探索地面模拟空间环境因素的途径，来提高空间技术育种效率。
（2）通过实施航天育种工程项目，拟选育出10-15个高产、优质、高效且有重要经济价值的优异新品种，然后使主栽品种的单产量提高10%左右，推广面积达到3000-5000万亩，增产粮食20-30亿斤。
四、我国航天育种的历史回顾（1）我国农作物种子首次进行太空之旅的时间是在1987年8月5日，原本的目的是为了查看空间环境对植物遗传性是否有影响，但是却发现太空种子发生了一些意外的遗传变异，此后人们便开始进行研究。
植物育种学课件-06诱变育种及倍性育种
非电离射线
紫外线 激光
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)。
处理干种子的优点是： 1) 能处理大量种子； 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（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。
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. 操作简便、价格低廉； 2. 专一性强； 3. 提高突变频率、扩大突变谱； 4. 多数为迟发性突变； 5. 诱变后代的稳定过程较短，可缩短育种年限。
第六章 诱变育种及倍性育种
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
园艺植物现代育种技术—诱变育种(园艺植物遗传育种课件)
第三节 杂种种子的生产
三、辐射育种
植物诱变育种中，目前常用射线种类有X射线、β射线、γ射线、紫外线和中子。利用这些射线照射植物有机体，使之产生变异，然后根据育种目标，对这些变异进行鉴定、培育和选择，最后育出新品种的一种途径
第三节 杂种种子的生产
辐射源
辐射诱变
第三节 杂种种子的生产
四、化学诱变育种
化学诱变育种是指采用化学诱变剂，处理一定的植物材料，以诱发植物遗传物质的突变，进而引起特征、特性的变异。然后根据育种目标，对这些变异进行鉴定、培育和选择，最后育出新品种的一种途径。
第三节 杂种种子的生产
化学诱变的操作步骤
药剂配制
药剂处理后的漂洗
药剂处理
试材预处理
第三节 杂种种子的生产
五、多倍体育种
第三节 杂种种子的生产
诱变育种是人为地采用物理、化学的因素，诱发有机体产生遗传物质的突变，经选育成为新品种的途径。
诱变育种的概念
第三节 杂种种子的生产
一、诱变育种的意义和特点
1．提高变异频率，扩大变异谱，创造新类型
利用辐射诱发突变，变异频率较自然突变可提高100-1000倍，变异类型多，范围广，并引起有机体形态上、结构上和生理等方面的深刻变化。植物高突变频率和广泛的遗传变异，为选择提供了丰富的材料。
（二）离子诱变育种
利用离子注入机将低能重离子注入植物体内，通过离子束能量对生物体的作用，离子本身最终能停留在生物体内，对生物的变异产生重要的影响，起到诱变的效果。
第三节 杂种种子的生产
二、诱变育种的遗传基础与类别
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。物理诱变的处理方法又分外照射和内照射两种。
农作物空间诱变育种规范
农作物空间诱变育种规范(空间科学及应用专家组，1998年2月，广州)863计划航天领域自1987年以来多次组织卫星、高空气球搭载植物种子。
据不完全统计，至1996年年底，参与搭载的种子包括粮食作物、油料作物、蔬菜、水果、花卉等共约50种植物，参与单位近60个，分布于全国22个省(市)、自治区。
不少单位在回收种子后，经田间种植、观察、选择，发现了新的变异类型，选育出一批性状优良、有应用潜力的新品种(系)，对农业生产的发展发挥了作用，引起了国内外的瞩目。
然而，由于本研究涉及众多的人员、单位，早期试验中还未能明确提出规范化的要求，研究中也出现了部分单位的试验结果不明或准确性较低等问题。
为使我国农作物空间诱变育种能更健康发展，特制定此规范。
对此类研究从搭载材料的选用至回收后的观察、选择、记录均提出一些具体的要求，请各项目承担单位参照执行。
一、对搭载材料的要求1，根据育种目标，选用综合性状优良，但1～2个性状有明显缺陷的地方主栽品种、新推广品种、准备推出的优良品系、杂交组合亲本或低世代杂种(F1)作为搭载材料。
2，搭载用种子必须有足够的纯度，无其他品种混杂，为此要求经1～2代套袋自交提纯，取经此法繁殖的种子供搭载及地面对照用。
3，为保证足够的突变体供选择，对某一品种搭载用种子应有足够的数量(一股应为100O 粒以上，个别种大的作物种子量可减至300～500粒)，并用等量的同一纯度种子作地面对照。
所用种子应为新鲜、健康、发芽率高的干种子。
4 为保证运输、搭载过程中种子不会被混杂或受潮，建议用内层布袋、外层塑料袋包装，袋内最好包装少量吸水硅胶等对种子无害的干燥剂。
内外、层袋及外袋应附有标明种子的种名、送搭单位的标签。
5，为完善搭载诱变试验的管理，要求各电位送交种子往专家组办公室搭载时，填写种子搭载申请表(见表I)内容包：种名、品种名、来源(自育、在用栽培种、引种等，并简介育成年份，亲本等培育的遗传背景)、主要种性(株高、生育期、抗病性、抗虫性、品质特点、产量组成因素，如粒重、荚重、果重、有效穗数、结实率等)、及形态特征、预期主要选育目标(待改良的性状)并附上1～2张代表其种子、果实、种植期，成熟期特性的彩色照片。
空间诱变育种
空间诱变育种摘要：随着科技的发展，我们对于地球外的探索越来越多，宇宙空间存在着微重力、高真空、地球上的环境条件大不相同。
研究和利用这些特殊条件对地球生物的影响, 是各国科学家们关注的问题之一。
利用空间条件进行物种的诱变选育，也成为热门的科题之一。
关键词：太空育种，诱变选育，高新技术。
自开始太空探索以来，人们一直致力于研究太空特殊的环境条件，如微重力、辐射等对各种生物系统的影响。
其原因不仅仅是因为这些研究的结果可增加人类对太空环境因素作用特点的了解，从而有助于解决一些生物学上的基本问题，更重要的是这些结果将为保障征服宇宙太空的宇航人员的安全和健康提供必要的生物学基础和依据。
20世纪60年代以来，国内外纷纷把动物、植物、微生物置于卫星、飞船、航天飞机中，以观察其变化。
随着“神五”、“神六”的成功飞天, 人们对太空育种这个概念也日渐熟悉。
1.太空诱变育种太空诱变育种也被称为航天育种, 科学的提法则是“空间诱变育种” , 也就是将农作物种子送到太空, 利用太空特殊的环境诱变作用, 使种子产生变异, 再返回地面选育新种子、新材料,培育新品种的育种新技术。
它是综合了宇航、遗传、辐射、育种等学科的高新技术。
与传统方法相比，太空诱变育种具有以下优势：部分品种变异频率高，变异幅度大，有益变异增多，育种周期短，诱变后代群体间出现一些有利的特殊变异体，不需要人为设置可污染环境的诱变源等。
2.育种过程复杂艰辛太空育种能缩短育种周期，常规育种一般需8年左右，太空育种可缩短一半时间。
但如果你认为只要种子在天上转一圈就变大变好，那就太理想化了。
实际上，一次完整的太空育种过程应包括“筛选种子、空间诱变、地面选育”3个阶段。
“筛选种子”就是要进行种子的纯度检测，选择遗传性稳定、综合性能好的种子，一部分搭载上空，另一部分留在地面，将从太空回来的种子和留在地面的种子同时平行对照种植，以便进行外观、抗病等性状对比。
“空间诱变”就是利用卫星和飞船等返回式太空飞行器将种子带上200 km～400 km的高空，利用太空特有的各种环境条件及其综合效应对种子染色体进行诱变，产生各式基因变异。
航天种子的“上天入地”之旅
◎本刊开启奇妙之旅，感受航天育种的科技魅力。
航天育种，又称空间植物诱变育种或太空育种，是让种子搭乘返回式卫星、飞船、空间站等航天器，到太空“出差”，利用空间强辐射、微重力、弱磁场、高真空等空间特殊环境的诱变作用，使其产生变异，再返回到地面，经过科学家多代筛选培育，最终形成特性稳定的新品种。
什么是航天育种图1 航天育种技术流程（图/《农民日报》）航天种子“上天入42023年12月本期策划提到育种技术和太空，我们会想到转基因育种和太空种菜，它们与航天育种有什么不同呢？ 和航天员一样，种子也得满足条件才能获得“太空入场券”。
有机在太空环境中，密集而强大的宇宙射线犹如“子弹”一般，能轻而易举地穿透种子。
一旦种子的遗传物质受到“子弹”的攻击，种子内部就会启动修复机制，尝试自愈，这使得染色体片段有插入、倒置、移动等突变机会。
也就是说，通过辐射外力，强制染色体重新洗牌，由此让种子发生变异。
相比地面普通的诱变育种技术，航天育种能让种子加速变异，缩短育种周期，提高品质。
转基因育种航天育种比一比52023年12月图2 随神舟十六号载人飞船上天的桉树育种实验种子（图/央视新闻）图3 神舟三号飞船搭载选育的“中天1号紫花苜蓿”(图/新华社）“入地”有成效很多同学认为，把种子带上天再带回来，作物就能丰产，果实就能变大。
其实不然，“太空旅行”只是第一步，回到地面后，种子还要经过层层考核与选拔。
1.“拆盲盒”体验并不是所有的种子都有机会被宇宙射线击中而产生变异，种子在太空中的突变率为0.05%～0.5%，只有“幸运儿”才会在返回地面后被挑选出来。
基因变异会让种子后代的抗病能力、生长周期、果实的个头等发生变化。
这种变异具有不定向性，有的种子会往好的方向突变，有的则相反。
只有符合要求的种子才会被科学家留下来。
选种的过程就如同“拆盲盒”，或许惊喜不断。
62023年12月图6 北京市通州区的航天育种核心示范基地大棚内种植的一种航天辣椒品种（图/中国新闻网）2.选育选育过程并不简单。
植物空间诱变育种讲解
空间辐射——空间辐射是植物空间诱变育种的
主要诱变因素, 宇宙空间存在着比地球上强得多的天然射线, 这些射线包括高能重离子射线、宇宙射线、紫外线等, 它们 对生物发生很强的作用。 空间辐射能非常有效地引起细胞 内遗传物质DNA 分子的双链断裂和细胞膜结构改变, 其中非 重接性断裂的比例较高。
主要成绩
诱变搭载方式
目前我国空间诱变的搭载方式主要有3种, 高空气球、 返地式卫星和飞船搭载。高空气球的高度一般为 30~40km，停留时间在10h左右。
高空气球 返地式卫星
飞船搭载
高真空 空间微重力 空间辐射
高真空—— 所谓高真空就是指返回式卫星或高
空气球搭载植物种子或植株飞行于近地空间, 在缺氧情况下 进行各种植物飞行搭载处理, 受到空间各种因素, 使植物在高 空和缺氧的特殊环境条件下产生突变,返回地面种植, 选育特 异优良种质或培育新品种。
水稻
◆1987 年广西农业大学与中国科
学院合作培育已测配出杂交优 势强、结实率在80%以上。
◆1988 年江西省宜丰县农科所
与中国科学院遗传所合作, 用 卫星处理“农垦58”, 于1993 年获得2 个丰产品系, 产量在每 公顷9 000 kg 以上, 稳定在7 500 kg 左右。
◆浙江省农业科学院作物所利用高空气球搭载迟熟水 稻( 皖糯IR9) 干种子, 经3年选育,获得了早熟、高产 新品系航育1号, 增产效果显著。
谢谢观赏！
我国于1987年中期开始航天诱变育种工作，到2005年10月底已进 行19次空间种子诱变试验并取得成功，获得了玉米、小麦、棉花 等农田作物和青椒、番茄、莴苣等蔬菜和花卉作物共50多个类型 的将近400个新优良品种，培育了一批具有高产、抗病、抗虫害等 优良性状的新种质资源，开辟了植物优良品种选育的新途径目前 已在国内形成快速发展的趋势。
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谢谢观赏！
水稻
◆1987 年广西农业大学与中国科
学院合作培育已测配出杂交优 势强、结实率在80%以上。 ◆1988 年江西省宜丰县农科所 与中国科学院遗传所合作, 用 卫星处理“农垦58”, 于1993 年获得2 个丰产品系, 产量在每 公顷9 000 kg 以上, 稳定在7 500 kg 左右。
◆浙江省农业科学院作物所利用高空气球搭载迟熟水
安全性
◆在美国冈ASA供中学生种植的空间处理番茄种子后代中做过毒
性试验证明是无毒的。
◆广西农业大学曾对空间处理的水稻变异后代作了大量的营养
分析，没有发现有毒物质。到2002年，空间诱变育种的农作 物已经在生产上应用10多年了，至今没有一人因食用此类食 品而产生不良反应的。
未来发展
◆ 加强空间诱变机理的研究； ◆ 加强地面模拟实验； ◆ 空间育种与其它育种方法相结合，应用于更多领域； ◆ 加快我国航天技术发展的步伐； ◆ 加强空间诱变育种的管理工作，争取更多的资金。
1987 年卫星搭载处理的甜椒种 子, 经种植选育, 其中卫星87-2 青椒是果实特大、品质优良、 高产、抗病的甜椒新品种, 门椒 及二荚椒平均单果重250~400 g, 最大单果重达750 g,产量比 原品种增产20%~ 25% , 果实 中维生素C 及可溶性固形物含 量分别比对照提高20% ~ 25%。
空间育种在农作物上的改变及主要影响
讲解人：
植物在宇宙空间中常会受到高真空、微重力、强射线、高 能粒子辐射和交变磁场等的影响，引起植物染色体的畸变进 而导致性状的变异，能直接影响该植物的生存、生长、发育、 衰老等。
一、发展历史 二、诱变搭载方式
三、主要成绩 四、安空间育种是诱变育种中的一 个重要分支。从1987年至今，空间育种在微生物、动物、植物等 各个方面都发挥着重要的作用。在农作物上的诱变培育的研究相 对较多。农作物的诱变及其培育主要集中在人类食用的农作物上， 以期筛选出优质、高产、多抗、早熟的新优良品种。新优良性状 的产生，使经济效益和社会劳动力的模式都有所改变。
我国于1987年中期开始航天诱变育种工作，到2005年10月底已进 行19次空间种子诱变试验并取得成功，获得了玉米、小麦、棉花 等农田作物和青椒、番茄、莴苣等蔬菜和花卉作物共50多个类型 的将近400个新优良品种，培育了一批具有高产、抗病、抗虫害等 优良性状的新种质资源，开辟了植物优良品种选育的新途径目前 已在国内形成快速发展的趋势。
稻( 皖糯IR9) 干种子, 经3年选育,获得了早熟、高产 新品系航育1号, 增产效果显著。
◆福建省农业科学院选育的超级杂交稻恢复系“航1 号”，以及用其配制的超级杂交稻新组合“特优航1 号”和（Ⅱ航1 号），稻米品质显著改善，蛋白质含 量提高约2个百分点。
◆湖南省原子能农业应用研究所利用航天诱变与辐 射诱变，显著地提高了突变频率和突变类型，选育 出两系杂交水稻新组合“培两优721”，不仅产量较 高，而且米质也好 。
空间辐射——空间辐射是植物空间诱变育种的
主要诱变因素, 宇宙空间存在着比地球上强得多的天然射线, 这些射线包括高能重离子射线、宇宙射线、紫外线等, 它们 对生物发生很强的作用。 空间辐射能非常有效地引起细胞 内遗传物质DNA 分子的双链断裂和细胞膜结构改变, 其中非 重接性断裂的比例较高。
主要成绩
空间微重力——环境明显不同于地球表面, 它
不到地球重力十分之一, 这是影响空间搭载植物生长发育和 产生遗传变异的重要因素。植物种子经空间飞行器处理后 被宇宙射线离子击中, 种子的细胞内部就会发生变化, 发芽 后染色体发生畸变, 且在空间飞行的时间越长畸变率越高。 因此空间环境对它的影响也就会增加, 导致它最终变异。
番茄
1987、1994、1996 年卫星分别 搭载处理的番茄种子,经多年选育已 获得增产20%以上、病毒病发病率 降低0. 2% -20. 8% 的抗病新品种, 其果形特大、品质优良, 果实桔红 色、味甜、肉厚、籽少,平均单果重 250 g, 最大单果重800 g。 航天育种番茄品种M1、M2 中番茄 红素含量均显著高于原亲本，M1 中维生素C含量显著高于原亲本， 接近原亲本维生素C含量的1.5倍。
诱变搭载方式
目前我国空间诱变的搭载方式主要有3种, 高空气球、 返地式卫星和飞船搭载。高空气球的高度一般为 30~40km，停留时间在10h左右。
高空气球
高真空
返地式卫星
空间微重力
飞船搭载
空间辐射
高真空—— 所谓高真空就是指返回式卫星或高
空气球搭载植物种子或植株飞行于近地空间, 在缺氧情况下 进行各种植物飞行搭载处理, 受到空间各种因素, 使植物在高 空和缺氧的特殊环境条件下产生突变,返回地面种植, 选育特 异优良种质或培育新品种。
一、结实率增高，高产、增产效果显著。 二、营养价值提升，如蛋白质含量提高。 三、早熟，节约种植时间。
青椒
孙野青等报道了空间环境对青椒遗 传诱变的研究，发现空间环境处理的 植株叶片，细胞内可见大量的线粒体 和过氧化物酶体，线粒体嵴膜清晰， 多呈杆状，基质中富含核糖体；叶绿 体体积大，电子密度低，片层结构清 晰；线粒体、过氧化物酶体、叶绿体 三者保持靠近位臵；细胞物质代谢旺 盛，光合能力与呼吸强度增高，加强 了营养物质的合成及运输能力，从而 导致果实增大，产量提高。