第九章其它育种途径简介

第九章其它育种途径简介

第一节诱变育种

一、诱变育种(mutation breeding)概念

诱变育种又称引变育种或突变育种，是人为的利用物理和化学因素诱发植物产生遗传变异，根据育种目标要求，对突变体进行选择和鉴定，直接或间接地培育成生产上有利用价值的新品种的方法。一般以电离辐射、化学诱变为主要手段。

二、诱变育种的种类

1、物理因素

(1)辐射

紫外线：是波长为200-390nm的非电离辐射线。由于能量较低，穿透力不强，多用于照射花粉、孢子、组织培养中产生的愈伤组织等。以250~290nm波长范围内的紫外线诱变作用最强，并以低压水银灯发出的紫外线辐照效果较好。

X射线：是一种波长约为10-10~10-5cm的电离辐射线，穿透力较强。是最早应用于诱变工作的射线。

γ射线：是一种波长更短的电离辐射线，其波长为10-11-10-8cm。60Co、137Cs 是目前应用最多的γ射线源。由于γ射线穿透力很强，所以应用时必须严密防护，以确保安全。

β射线：是电子或正电子的射线束。其质量小速度大，在组织中穿透距离仅几毫米。在辐射育种中常用具有β射线的放射线性同位素32P、35S等溶液浸种，使这些同位素进入植物组织和细胞后作为内照射而产生诱变作用。

(2)太空育种(航天育种) 指普通种子搭载航天器，利用特有的太空环境引发诱变，产生各种基因变异，返回地面后选育植物新品种、新种质、新材料的方法。

(3)激光育种(是微波育种的一种)

(4)高压静电场育种(5)重离子育种H、N、Ar

诱变机理有直接、间接作用。前者指DNA吸收了电离辐射的能量而引起分子损伤。表现在①引起电离激发使碱基结构变化；②化学键受到破坏；③碱基在复制时无差别的插入键中。间接作用是引起大分子损伤后的环境发生作用。

2、化学因素

能与生物体的遗传物质发生作用，并能改变其结构，使其后代产生变异的化

学物质称为化学诱变剂（chemical mutagen）。归纳起来主要有以下几大类：

(1)烷化剂类：以活跃的烷基取代其它分子的氢原子，从而导致遗传密码改变。常用的有乙基磺酸甲酯(EMS)、硫酸二乙酯(DES)、乙烯亚胺(EI)、N-亚硝基-N-乙基脲烷(NEU)和亚硝基乙基脲(NEH)等。这也是目前应用广、效率高的一类化学诱变剂。

(2)核酸碱基类似物：在化学结构上与核酸碱基相似，不妨碍复制，但因碱基配对差错而引起突变。如：5-溴尿嘧啶(5-BU)、咖啡碱、马来酰肼等与胸腺嘧啶极为近似，可以“冒名顶替”引起复制差错，而造成基因突变。

(3)其它如甲醛、抗生素（链霉黑素）、亚硝酸、生物碱（秋水仙碱、喜树碱）等。

三、诱变育种的优缺点

1、物理诱变

优点：(1)突变率高，变异范围广变异频率较自然条件下提高100-1000倍，而且变异的范围广、类型多，并引起机体形态上、结构上和生理生化等方面深刻的变化。

(2)适于改良品种的个别性状诱变处理易于诱发点突变，或发生个别基因的突变或可能打破基因连锁现象，经过分离选择，可能获得只改造原有品种的个别缺点，而不损伤其它优良性状的突变体。

(3)处理简单，可缩短育种年限种子植物育种周期长。而无性繁殖采用诱发育种，优良性状可早鉴定、早嫁接固定下来。此外采用外照射的辐射材料不带有放射性物质，处理简便，较易于广泛应用。

(4)与其它方法结合效果更好与杂交育种结合可将突变性状转到另一品种，突变体之间杂交可创造更优异品种。与远缘杂交结合，通过花粉处理，可克服不亲和、提高结实，使远缘杂交获得成功。与离体培养结合，诱变处理植物组织和细胞离体培养过程可发现变异，这在品种遗传改良上更具独特的优点。

缺点：(1)诱变的方向、性质难以掌握，随机性大

(2)产生有利的突变少，多数是劣变体

(3)鉴定出数量性状的微突变较为困难

2、化学诱变

优点：(1)使用方便，药剂少，设备简易

(2)诱变剂有一定的专一性，比辐射明显一些。如盐酸肼处理西红柿较

盐酸胲能产生更多生突变

(3)能诱发更多的点变。如化学诱变剂EI(乙烯亚胺)较γ射线处理可提

高下一代育性达3倍多，化学诱变剂处理大麦较辐射处理叶绿素

突变谱较宽，白化苗百分率显著下降。

缺点：诱变剂通常有剧毒；诱变剂只有渗透到植物组织内才能起作用。

四、诱变方法

(一)辐射诱变的方法

1、外照射是指放射性元素不进入植物体内，而是利用其射线(X、γ或中子)照射植物各个器官。优点是方便，可集中处理大量材料，无污染和散射。根据处理植物部位和方法不同，可分为：

(1)种子照射：干种子、湿种子、萌动种子。种子先精选，纯度高照射后及时播种(否则产生存贮效应)

(2)花粉照射：一是将花粉收集于容器内，照射后立即授粉。另一是照植株上的花粉(便携辐照仪)

(3)子房照射：与照花粉有同样优点，不出现嵌合体。照射卵细胞后代变幅很大，自花授粉植物子房照射前要人工去雄，卵细胞对辐射敏感，宜用低剂量。

(4)营养器官照射：适于无性繁殖植物。比照射花粉、种子具有结果早、鉴定快等特点。为减少嵌合体，芽原基含细胞越少越好，比如初生枝第4-8叶腋内的芽，突变频率高。

2、内照射将辐射源引入植物体内的照射，称为内照射。该法需要一定的防护条件，易造成污染和提高环境的放射性“本底”，已被吸收的剂量不易确定，故应用受到限制。但有剂量低、持续时间长，大多植物都可在生育阶段处理等优点。用作内照射的放射性同位素主要有32P、35S、45Ca(β射线)、65Zn、60Co(γ射线)等。内照射的方法有以下几种：

(1)浸种法：对种子或枝芽浸泡，溶液用量以全部吸干(事先吸水试验)，所用剂量范围一般是3.7×103-3.7×105Bq/每粒种子。

(2)施入法：作为“超微量元素”施入土壤(如用32P的磷肥、35S的硫肥)，植物在吸收肥料时，便可将其吸入体内。

(3)涂沫法：将放射性同位素溶液与湿润剂配合，涂在植物体上或浸泡植物叶嫩梢，通过根外吸收引入植物体内。

(4)注射法：用注射器将溶液注入植物组织内(如嫩枝、幼芽、花蕾、块茎、