第九章-诱变育种

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是这样吗???用实验结果说明。
以中国农科院原子能所和内蒙古农科院的‘“Co.一y射线 源进行照射,剂量分别为:0、20、40、60、80、100、120、 140KR,照射时的含水量经水分平衡后为12.5%,水分平衡 是将种子贮存在一个处于半真空条件下的千燥器中,干燥器 内放入甘油占75%的甘油和蒸馏水混合剂。
1990以后诱变育种开始与细胞分子生物技术相结合。
1930年,利用X射线辐照获得了茎秆坚硬、穗型紧 密、直立型的大麦突变体。
1934年,利用X射线育成了第一个烟草突变品种并 在生产上得到了推广。
1948年,印度用X射线诱变育成抗干旱棉花品种。
我国诱变育种的成绩:
1957年,中国农业科学院成了我国第一个原子能农业 利用研究室;随后各省也相继成立有关研究机构;20世纪 60年代中期开始在水稻、小麦、大豆等主要作物上利用辐 射诱变育成了新品种,在生产上得到了应用。
2、能改变品种单一性状,而保持其它优良 性状基本不变:
理化诱变经常是“小量突变”、“位点 突变”。因而在一个多种性状优良的品种只 希望改进一、两个不良性状时,采用辐射育 种效果较好。
如:在美国薄荷枯萎病为害很重,用杂 交育种等方法选育抗病品种都失败了,后用 热中子及照射,获得了十多个抗病品种。
3、辐射引起的变异稳定快,育种年限短: 分离少, 稳定快,一般在第三代就可稳定,
我国自1985年以来,诱变品种的种植面积基本稳定在 900万hm2左右,其中有6个品种的种植面积均在70万 hm2以上。
水稻:原丰早、浙辐802、浙辐矮
小麦:川辐1
号、山农辐63 棉花:鲁棉1号(获国家发明一等奖,推
广达2000万亩以上)
大豆:铁丰1号(获国家发明一等奖) 原武02等。
玉米自交系:
(2)提供大量优异的种质资源
式中Gt为第t天发芽增值数,Dt为相应的天数。 辐射损伤程度用VI%表示:
Vl%~Vl辐射Vl对照X100% 照射时的含按多靶单击模型
公式,应用计算机作出Vl%剂量效应曲线,并根据曲 线找出VID50值(适应辐射剂量值)。
Y为某一指标(如根长)的估值,r为敏感系数,D 为照射量,n为一常数,即击中靶数‘
(污染很大)。
②处理部位:
种子照射、营养器官照射、花粉照射、子房照射等。 种子照射:照射干种子、湿种子和萌动种子三种。
其中处理干种子最常见,优点是操作方便,能大量 处理,便于运输和贮藏,受环境影响小。 营养器官照射:无性繁殖植物可照射枝条、幼芽、 鳞茎、块根等诱发芽变。 花粉照射:可以照射收集到的花粉和活体植株上的 花粉。 子房照射:射线对卵细胞作用较大,照射子房不仅 可以引起卵细胞突变,而且还影响受精作用,故对后 代的变异影响也大。
③诱导非整倍性的染色体数目变异,获得单体、缺体、三体 等,为遗传育种研究提供材料。
小结 1、辐射育种的原理 2、辐射育种的特点及意义
第三节、诱变育种方法
一、物理诱变 二、辐射处理的方法和剂量 三、植物对辐射的敏感性和辐射剂量
一、物理诱变 1、诱变的种类和特点
γ射线: 是原子核内的电磁辐射,由原子核蜕变时产生。 它是一种高能电磁波,波长短、射程远、穿透 力强。因此一次可照射很多种子,剂量也比较均 匀.目前常用的γ射线是放射线同位素60C0产生的。
在较短时间内可选育出新品种。 4、处理方法简单、安全、有利于推广:
5、能改变植物育性,促进远缘杂交的成功:
①用射线处理远缘杂种的花粉,某些情况下可促进受精结实, 克服杂种不育性。
②促进单性生殖,创造雄性不育系。如:内蒙赤峰农科所用 γ射线2000R照射罗斯托维纳铁岭黄玉米杂种,在第三 代选出患大斑病轻的丰产不育系“双26”。
第九章 、诱变育种
第一节、诱变育种的概念及发展概况 第二节、诱变育种的原理和特点 第三节、诱变育种的方法 第四节、化学诱变剂及处理方法
第一节、诱变育种的概念及发展概况 一、诱变育种的概念及发展概况
1、诱变育种的概念: 诱变育种利用理化因素诱发变异,再
通过选择而培育新品种的育种方法。
提出问题:为什么要诱发变异?为什么还要选择?
收集24种植物的突变遗传资源1700余份,并对其进 行了鉴定、编制名录及育种价值的研究。
辐射诱变可使作物产生很多变异,这些变异就是新的 种质资源,可供育种利用。
机构(辐射育种): 国际原子能协会设在荷兰,现已开了20多次会
议。 我国1957年成立农科院原子能研究所,1961改
为研究室。 有25个省区成立了研究所,102个单位参加形成
X射线: 又称阳极射线,由X光机产生,也是一种电磁辐射,
放射出来的是光量子,波长长,射程近,穿透力 弱,不易处理大量种子。 β射线: 是由放射性同位素,如32P、35S等衰变时所放出 来的带负电荷的粒子流,在空气中、射程短,穿 透力弱,在生物体内电离作用较γ、X强,是一种 有效的诱变源、目前大都用于浸种试验。
②不同器官,组织和细胞对辐射也有差异:各种组织
中,以分生组织最敏感,性细胞>体细胞,卵细胞>花粉细 胞
③植物倍性不同,敏感性不同:
低倍体>多倍体 如:萝卜属2x的LD50为100千伦,而4x在100千伦时,尚有
81%存活
④植物结构不同,敏感性不同: 大粒种子>小粒种子,不带壳种子>带壳种子,
照射后以玻璃板垂直发芽法,在25士1℃的种子发芽箱内 发芽,根据发芽速度的不同,每日调查发芽数,待种子不再 发芽时测量根长,以求发芽指数。
本试验以VID50(使活力指数下降50%的剂量)作指标,预
测种子繁殖植物的适宜辐射剂量。以活力指数大小代表种子
的活力,活力指数的计算公式为:
式中s为幼苗生
长势(根长和幼芽长),Gi为发芽指数。
中子: 是不带电的粒子源。 在自然界不单独存在,只有在原 子核受到未来粒子冲击产生核反应时,才从原子核里释放 出来。
产生的中子按能量大小可分为:超快中子、快中子、 中能中子、慢中子和热中子五种。
中子不带电荷,很少与原子中的电子相互作用。当用 中子照射组织时,可产生下列几中作用: ①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发出γ。 ②引起不同的核反应,形成放射性同位素,产生次级放射 性等,故由离密度大。因此对处理材料能产生较多的诱变 效能。目前使用的多是热中子和快中子。
二、诱变育种的发展概况
Muller用X射线进行果蝇诱变试验 . 1930年以后 大量开展植物诱变育种(小麦、大麦、玉米豌豆、烟草) 1940年以后 开始化学诱变育种 。
1930-1950 辐射育种进展缓慢,一些人就具有怀疑。但 是诱变因素 不断增加,发现了r、B、α中子等辐射因素。
1950-1979 诱变育种受到广泛重视,育成品种101个(大 田作物68个,观赏植物33个)。激光诱变开始应用。“国际原 子能利用”机构成立。
马建中等将中国北方主要牧草品种的辐射敏感类型分为敏 感型、中间型和迟钝型3种类型。
鱼红斌等选用黄土高原54种牧草,用60Coγ射线照干种子, 发现各种牧草对射线的反应不同,且出苗率和幼苗高度与剂量呈 负相关。
辐射诱变育种的主要成就
(1)育成大量植物新品种 ;
1995年 全世界在158种植物上辐射育成和推广了1932 个品种;中国利用辐射育成的品种达459个,占世界总数 的1/4。
紫外线: 是一种穿透力小的非电离射线。在2500—
2900nm范围内的波长效力最大,因为这是核酸 的最大光吸收区域。因其穿透力有限,在植物试 验中其用途只限于处理孢子或花粉粒。
辐射剂量单位:(自学)
航天育种:
利用太空微重力、高能粒子、高真空、缺氧和交变 场等综 合物理诱变因子进行诱变和选择育种研究。
这是放射生物学中的一个重要问题,只 有弄清了植物对辐射的敏感性,才能有效 地使用辐射引变的工具来进行育种工作。
植物对辐射的敏感性与下列因素有关:
①不同种属的植物对辐射的感性差异很大:
物种不同,品种也有差异。许多研究表明: 十字花科>菊科>豆科>禾本科 如:萝卜素LD50为70千伦;小麦、大麦的LD50为30千伦; 大豆属的临界剂量为25千伦;
2、诱变的生物学效应(辐射作用的机理)
形态学方面:
①生长受抑制,产生畸形 ②通过辐射可使自交不育变为自交可育
细胞水平:
①细胞膜透性加大,外渗液(K+)增加,正常生理活动 发生变化
②染色体畸变:缺失、重复、倒置、易位、桥联等。 ③生理生化物质改变:如酶及生长素类物质等,其中对
IAA(吲哚乙酸)影响最大,主要是抑制了由吲哚乙 醛→IAA的过程。
植物辐射诱变育种开始应用于蔬菜、糖料、瓜果、饲 料、药用和观赏植物育种。
9个品种获国家发明奖,பைடு நூலகம்括:水稻原丰早、棉花鲁棉 1号、大豆铁丰18和黑农26等。
牧草方面:
鱼红斌等对5个沙打旺品种的诱变规律和黄土高原25个苜蓿 品种的辐射敏感性进行了报道。
马建中等对89个豆科牧草种子进行了60Coγ射线适宜辐射 剂量敏感性及生物学效应的研究。马鹤林等利用60Coγ射线对 我国北方主要牧草的诱变规律、辐射敏感性和辐射育种的适宜 剂量进行了研究,发现禾本科牧草最为敏感,半致死剂量在 4.7~30 krad之间。
诱变育种的核心: (1)手段-理化因素 (2)目的-诱发变异。 (3) 方法-选择
2、辐射育种的概念: 利用射线照射植物(牧草)诱发突变,进而培
育品种的方法称为辐射育种。 它是农业上利用原子能的一个重要方面,是
近年发展起来的一门育种新技术。 概念的核心: (1)手段-利用射线 (2)目的-诱发突变 (3)选择
另外,引起变量的主要原因是基因的突变。在 射线的强烈作用下,构成基因的化学物质发生离 子化。
使基因上的某个部位,例如一两个含氮碱基的 化学组成发生变化,就可能引起基因变化,由一 个基因变成另一个等位基因,进而产生变异,基 因射线→化学物理变化(一基因→另一基因)
自然界中各种因素,如温度的剧烈变化,宇宙 线照射等都可以使植物出现自然突变,只是频率 低而已。
了一个协作网。现有50多个辐射源。
第二节、诱变育种的原理及特点
一、诱变育种的原理
细胞
射线 化学药剂
(染色体片断的重复、缺失、 选育 易位、倒位)重新排列组合
新品种
染色体是遗传物质的载体,决定各种 性状的遗传。当细胞受到一定剂量的射线 照射后,细胞核内的染色体可能被打断, 出现染色体片断的重复、缺乏、易位、倒 位等,引起基因的重新排列、组合、产生 遗传上的变遗。
人工诱发突变的频率要比自然突变高上千倍。
二、特点(用途)意义:
1、能提高植物的变异率,扩大变异范围 自然突变频率较低,一般在十万分之几到百
万分之几左右,而辐射诱发的频率可达1/30左右。 比自然突变率高100—1000倍。同时变异类型多、 范围大,这是系统选育方法所不及的。
辐射引起的变异,有些是自然界中罕见的,如 印度用快中子引培育出的蓖麻新品种“阿鲁姆”, 生育期由270天短缩到120天。
我国于1987年开始进行航天搭载育种,由此育成了大 田作物、蔬菜和花卉作物共50多个物种的300多个优良新 品种。
特点:诱变作用强、变异幅度大、微突变类型多和有益变 异多等优点.
二、辐射处理的方法和剂量 1、辐射处理的方法和部位
①方法:内、外照射两种 外照射: 指被照射的种子或植株所受的辐射来自外 部某一辐射源。如用X光机进行X光照射;用 C060源进行γ射线照射,用原子反应堆、加速器 或中子发生器进行快中子或热中子照射等。
浙江农科院的60Coγ射线种植房
慢照射 种植房 急照射的照射室结构与种植房相似
黑龙江农科院的60Coγ射线温室 (慢照射)
四川农科院的钴圃全貌 (慢照射)
内照射:
是将辐射源引入被照射种子或植株某器官内部。 通常是 用放射性P32、S35溶液浸种,或将P32、S35溶液注射到 茎、枝条、或芽中、或施于土壤中让植物根系吸收。 这 种方法需要一定的设备和保护条件,目前育种应用较少
和亚麻酸含量有直接关系。即油酸和亚麻酸含量高的种子耐辐射,相反则不 耐辐射。
三、植物对辐射的敏感性和辐射剂量:
1、植物(牧草)对辐射的敏感性概念: 就是指植物对射线的反应,是在完全相同的辐射
条件下,植物的各种生理过程破坏各组织损伤的程度。 提出问题(1)射线照射
(2)牧草的反应 (3)反应程度:形态(外观)、内在的生 理生化过程 (4)遗传性
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