核技术在农业领域的应用.pptx

一、辐射育种的发展历程
• 中国自50年代后半叶以来，已先后育成水稻、小麦、大豆 等各种作物品种品系20多个，其中用射线照射“南大 2419”育成良种“鄂麦6号”；用射线照射“科字6号”获 得优良稻种“原丰早”使成熟期提早45天。80年代以来定 向控制突变成为辐射育种工作的中心课题。90年代，辐射 育种进入了一个更加快速发展阶段。
• •a）点突变（Point mutation）指DNA上单一碱基 的变异。
• 核辐射影响下，如果碱基的结构发生变化，则可 能产生不正常的配对关系，这种不正常的配对通 常分为转换和颠换两种方式。嘌呤替代嘌呤（如 A与G之间的相互替代）、嘧啶替代嘧啶（如C与 T之间的替代）称为转换（Transition）；嘌呤变 嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换
• b)DNA交联（DNA cross-linkage）：DNA分子受 损伤后，在碱基之间或碱基与蛋白质之间形成了 共价键，而发生DNA-DNA交联和DNA-蛋白质交 联。会影响细胞的功能和DNA复制。
2.基因突变（Gene mutation）
• •碱基对的增添、缺失或改变，引起的基因结构的 变化
• 基因突变通常可引起一定的表型变化，对生物可能产生 4种后果：
• ①致死性； • ②丧失某些功能； • ③改变基因型（Genotype）而不改变表现型
1.电离辐射引起DNA损伤的类型
• •DNA损伤的类型主要包括碱基变化、链断裂和 交联等。
DNA分子的辐射损伤
1.电离辐射引起DNA损伤的类型
• a)碱基变化：碱基环破坏；碱基脱落丢失；碱基 替代；形成嘧啶二聚体等。
• b)DNA链断裂：磷酸二酯键断裂，脱氧核糖分子 破坏，碱基破坏或脱落等都可以引起核苷酸链断 裂。SSBs，DSBs。单链断裂发生频率为双链断 裂的10-20倍，但还比较容易修复；对大多数单倍 体细胞（如细菌）一次双链断裂就是致死事件。
一、辐射育种的发展历程
• 1934年，印尼科学家托伦纳利用Ｘ射线照射烟草，育成烟草新品种， 开创了农作物辐射育种的新纪元。
• 1958年，美国国家原子能实验中心开展了大规模田间辐射育种研究。 • 日本用射线对水稻农林8号进行田间照射，获得545个突变体，提高了
蛋白质的含量。 • 1964年美国利用热中子辐射，培育出抗倒伏、早熟、高产的“路易斯”
2.基因突变（Gene mutation）
• b）缺失（Deletion）指DNA链上一个或一段核苷酸的 消失。
• c）插入（Insertion）指一个或一段核苷酸插入到DNA 链中。如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数，则在 为蛋白质编码的序列中发生读框移动（Reading frame shift），使其后所译读的氨基酸序列全部混乱，称为移 码突变（Frame-shift mutaion）。
软粒小麦。1986年意大利用热中子辐射培育出抗倒伏、丰产的硬粒小 麦。前苏联育成的“新西伯利亚67”小麦良种，具有抗寒、早熟、优 质的特点； • 日本育成的矮秆抗倒伏水稻良种，年收益达10亿日元以上； • 美国育成的抗枯萎病的胡椒和薄荷良种，几乎占据全美栽种面积，年 产值达2000万美元。 • 法国水稻良种“岱尔塔”等均有很大的经济意义。
第一节 辐射育种技术
• 辐射育种（Radioactive breeding techniques）是利用射线处理动植物及微生 物，使生物体的主要遗传物质—脱氧核糖 核酸产生基因突变或染色体畸变，导致生 物体有关性状的变异，然后通过人工选择 和培育使有利的变异遗传下去，使作物 （或其它生物）品种得到改良并培育出新 品种。这种利用射线诱发生物遗传性的改 变，经人工选择培育新的优良品种的技术 就称为辐射育种。
第八章 核技术在农业 领域的应用
第八章 核技术在农业领域的应用
• •“核农学”（Nuclear Agriculture）。它主要研究核素和核 辐射及相关核技术在农业科学和农业生产中的应用及其作 用机理，可分为核辐射技术及其在农业中的应用和核素示 踪技术及其在农业中的应用。
• •核技术是增加农业产量、提高农产品品质的最有效手段 之一，可为农业提供优质良种、控制病虫害、评估肥效、 控制农药残余、保持营养品质、延长储存时间、鉴定粮食 品质等。核农学是核技术在农业领域的应用所形成的一门 交叉学科，主要涉及辐射诱导育种，昆虫辐射不育，肥料、 农药、水等的示踪，辐射保鲜，农用核仪器仪表等内容。
• •年增产粮食30亿千克～40亿千克，皮棉4亿千克～4.5亿 千克，油料2.5亿千克～3亿千克，经济效益达30亿元～40 亿元。“鲁棉一号”棉花，“原丰早”水稻和“铁丰18号” 大豆等，玉米“鲁原4号”、小麦“山东辐63”、三系杂交 水稻“Ⅱ优838”、“扬稻6号”
来自百度文库
二、辐射育种的基本原理
• 打破性状连锁、实现基因重组、突变频率 高、突变类型多、变异性状稳定快、方法 简便且缩短育种年限等特点。
一、电离辐射所致突变的可能机制
• 一是直接作用，入射粒子或射线使大分子发生电离或激发； • 二是间接作用，与生物体中的水分子作用，使发生电离或激
发。 • 相对贡献取决于：辐射的性质、靶的大小和状态、组织含水
量、照射时的温度、氧的存在等。
一、电离辐射所致突变的可能机制
• （一）DNA分子结构变化
• 脱氧核糖核酸是是遗传信息的载体，指导 着蛋白质和酶的生物合成，主宰着细胞的 各种功能。DNA的变化是一切育种的物质 基础。辐射诱发突变的遗传效应是由于辐 射能使生物体内各种分子发生电离和激发， 导致DNA分子结构的变化，造成基因突变 和染色体畸变，从而引起遗传因子发生改 变并以新的遗传因子传给后代。
• 全球通过辐射育种方式培育了2376个品种，我国 占全球的四分之一以上。
• •保藏技术具有节约能源，卫生安全，保持食品原 来的色、香、味和改善品质等特点，应用越来越 广泛，技术也日趋成熟；
• •昆虫辐射不育技术是目前可以灭绝某一虫种的有 效手段。同位素示踪技术能够比较真实地反映某 一元素（或化合物）在生物体内的代谢过程或农 业环境的物理化学行为，它所具有的优点是目前 其它方法不能替代的。