第6章核辐射应用技术ppt课件
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我国已累计在45种植物上培育出802个植物突变品 种，占国际同期育成植物突变品种总量的1／4强、国内 同期各种方法培育成新品种总数的8．6％，种植面积约 占全国推广良种种植面积的10％，最大年种植面积达到 900万hm2。
新种质及利用
与诱发突变品的直接利用相比，诱变创生的 种质资源的利用价值则更大。利用诱变手段几乎 可以实现对植物所有重要性状的改良，如生育期 、株型结构、抗耐逆境、籽粒与营养品质和产量 潜力等。
材料在慢照射时较急照射时的损伤轻, 形态畸变少,且诱变效果稳定。
照射材料包括：种子、球茎、块茎、鳞茎、 花粉、植株等。
内照射
将放射性核素引入植物体内，在体内 进行照射。其具有剂量低、持续时间长、 多数植物可在生育阶段进行处理等优点， 但操作和管理较麻烦，目前已很小应用。
• 程序 □处理材料的选择
基因突变
• 分子机制:
基因相当于染色体上的一点，称为位点 (1ocus)。
一个位点还可以分成许多基本单位，称为座 位(site)。
一个座位一般指一个核苷酸对，其中一个碱 基发生改变可能产生一个突变。
所以，突变就是基因内不同座位的改变。 一个基因内不同座位的改变形成许多等位基 因复等位基因。
5.合子 6.营养器官
一旦获得好的突变体, 就可直接繁殖利用。
7.组织培养物
剂量和剂量率的选择
作物的因素 对辐射的敏感性。测定辐射敏感性 的指标：
• 生长受抑制的程度 半致矮剂量(D50)
• 植株成活率 致死剂量（LD100） 辐射引起植株全部死亡剂量。
半致死剂量（LD50） 辐射引起50%植株死亡剂量。
□剂量和剂量率的选择
□诱变处理和的栽培选育
□突变体的筛学与鉴定
处理材料的选择 • 综合性状良好，只存在个别缺点的品种 • 杂交材料 • 单倍体 • 多倍体
处理部位的选择
优点是很少 产生嵌合体
可处理干种子,湿种子, 萌动种子,应用较多的
是处理干种子。
1.种子
2.完整植株 3.花粉 4.子房
有时可诱发 孤雌生殖
辐射突变种质资源在品种培育和功能基因组 等基础研究中发挥着重要作用。突变体基因资源 不仅对定位和克隆未知基因具重要意义，对研究 已知相关基因的结构与功能也有重要价值。
特点
提高突变率,扩大变异谱 自然突变频率低,辐射可增大突变频率
1000倍左右，诱发全新类型，迅速丰富基 因库，扩大选择范围。
适于改良品种的个别单一性状 对亲本辐射诱导点突变，可改变某一
突变类型
转换 同型间 T→C 碱基替换
取代突变
颠换 异型间GAT→ATGAT 移码突变
碱基插入 ATCGAT→ATCGGAT
方法
外照射 指被照射植物材料置于外部辐射源接受照射的
方法。这种方法简便，在诱变育种中比较常用。
钴室
钴圃
3．诱变机理： ⑴.自发突变： ①由宇宙射线或环境中的其它天然诱变因
临界剂量
辐射后植株存活40%的剂量。
• 植株不育程度（不育株%）
• 幼苗根尖和幼芽细胞分裂时染色体畸变率
• 以细胞分裂间期细胞体积、染色体体积作 指标。
对辐射敏感性的差异
1）不同科、属、种、品种敏感性不同 豆科>禾本科>十字花科
2）不同倍数植物敏感性不同 二倍体>多倍体
3）不同器官、组织、细胞、成分敏感性不同 植株>种子；根>叶；分生组织>其它组织 性细胞>体细胞；卵细胞>花粉细胞
其他最新技术
激光辐照诱变 辐照源为2000-10000
A°激光 。
离子注入诱变： 辐照源为加速器产生
的各类粒子束流。 空间诱变育种
通过返回式卫星或高 空气球(30-40km )搭载， 利用空间的特殊环境进行 诱变的途径。
航 天 葫 芦
航椒1号
航茄2号
机理
在分子水平上，诱变机理研究主要围绕 DNA损伤、修复及其与突变形成的关系进行 的。
1）单体性 二倍体细胞的某同源染色体只有一 个而不是两个的现象，即2n-1。
2）缺体性 二倍体生物的体细胞缺失了某一对 同源染色体的现象，即2n-2。
3）三体性 二倍体细胞的某同源染色体为三个 的现象，即2n +1。
4）多体性 二倍体细胞的某同源染色体的数目 在三个以上的现象。
结构畸变
在射线作用下，染色体断裂的频率增加，断 裂后的染色体重新连接，产生四种结构变异染色 体 缺失 丢失了带有基因的片段。 重复 染色体个别节段的增加。 倒位 染色体的某一节段发生断裂后，倒转 180°又重新连结起来。 易位 非同源染色体之间交换片段。
辐射可使A-T，C-G之间的氢键断裂； DNA链中糖与磷酸基之间发生断裂;DNA上相 邻胸腺嘧啶之间形成二聚体；DNA链的断裂 和交联。
DNA损伤后，若发生错误修复，并在复 制过程将其保留，则形成突变。
染色体畸变
指染色体数目的增减或结构的改变。因此， 染色体畸变可分为数目畸变和结构畸变两大类。
数目畸变
素引起；
②由于正常细胞中酶出“差错”在内部形 成能起诱变
作用的代谢产物改变DNA分子的结构。 ③重组本身不对等交换，也能产生可遗传 变异。
果蝇：16A区段16A重复棒眼
根据照射时间的长短，分为急性照射和慢 性照射。
• 急性照射 指采用较高的剂量率进行短时 间处理。
• 慢性照射 是在长时间内进行低剂量率的缓 慢照射。
第6章．辐射应用技术
中国农业大学 齐孟文
诱变育种
概念
利用物理、化学因素诱导植物的 遗传特性发生变异，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 新品种的育种途径。
成就
新品种及应用
据FAO／IAEA突变品种数据库最新统计，到2009 年9月底，有60多个国家在170多种植物上育成并通过 商业注册的植物突变品种总数已达3088个，其中突变体 直接利用品种1984个，占突变品种总数的64．2％。
缺馅，提高其综合性状,如作物的抗逆性诱 变。
育种程序简单,年限短
打破不良基因连锁,促进有利基因重组
克服远缘杂交不亲和性 通过照射花粉，可克服不亲合性，提高结实
率，使远缘杂交成功。 其他独特用途
如促进孤雌生殖；诱发染色体结构变异创造 不育性或无籽果实；诱发体细胞突变，创造果树 及无性繁殖植物的新品种等。 诱变的方向和性质难以控制 在一个突变体中，很难出现多个理想性状的变异。
新种质及利用
与诱发突变品的直接利用相比，诱变创生的 种质资源的利用价值则更大。利用诱变手段几乎 可以实现对植物所有重要性状的改良，如生育期 、株型结构、抗耐逆境、籽粒与营养品质和产量 潜力等。
材料在慢照射时较急照射时的损伤轻, 形态畸变少,且诱变效果稳定。
照射材料包括：种子、球茎、块茎、鳞茎、 花粉、植株等。
内照射
将放射性核素引入植物体内，在体内 进行照射。其具有剂量低、持续时间长、 多数植物可在生育阶段进行处理等优点， 但操作和管理较麻烦，目前已很小应用。
• 程序 □处理材料的选择
基因突变
• 分子机制:
基因相当于染色体上的一点，称为位点 (1ocus)。
一个位点还可以分成许多基本单位，称为座 位(site)。
一个座位一般指一个核苷酸对，其中一个碱 基发生改变可能产生一个突变。
所以，突变就是基因内不同座位的改变。 一个基因内不同座位的改变形成许多等位基 因复等位基因。
5.合子 6.营养器官
一旦获得好的突变体, 就可直接繁殖利用。
7.组织培养物
剂量和剂量率的选择
作物的因素 对辐射的敏感性。测定辐射敏感性 的指标：
• 生长受抑制的程度 半致矮剂量(D50)
• 植株成活率 致死剂量（LD100） 辐射引起植株全部死亡剂量。
半致死剂量（LD50） 辐射引起50%植株死亡剂量。
□剂量和剂量率的选择
□诱变处理和的栽培选育
□突变体的筛学与鉴定
处理材料的选择 • 综合性状良好，只存在个别缺点的品种 • 杂交材料 • 单倍体 • 多倍体
处理部位的选择
优点是很少 产生嵌合体
可处理干种子,湿种子, 萌动种子,应用较多的
是处理干种子。
1.种子
2.完整植株 3.花粉 4.子房
有时可诱发 孤雌生殖
辐射突变种质资源在品种培育和功能基因组 等基础研究中发挥着重要作用。突变体基因资源 不仅对定位和克隆未知基因具重要意义，对研究 已知相关基因的结构与功能也有重要价值。
特点
提高突变率,扩大变异谱 自然突变频率低,辐射可增大突变频率
1000倍左右，诱发全新类型，迅速丰富基 因库，扩大选择范围。
适于改良品种的个别单一性状 对亲本辐射诱导点突变，可改变某一
突变类型
转换 同型间 T→C 碱基替换
取代突变
颠换 异型间GAT→ATGAT 移码突变
碱基插入 ATCGAT→ATCGGAT
方法
外照射 指被照射植物材料置于外部辐射源接受照射的
方法。这种方法简便，在诱变育种中比较常用。
钴室
钴圃
3．诱变机理： ⑴.自发突变： ①由宇宙射线或环境中的其它天然诱变因
临界剂量
辐射后植株存活40%的剂量。
• 植株不育程度（不育株%）
• 幼苗根尖和幼芽细胞分裂时染色体畸变率
• 以细胞分裂间期细胞体积、染色体体积作 指标。
对辐射敏感性的差异
1）不同科、属、种、品种敏感性不同 豆科>禾本科>十字花科
2）不同倍数植物敏感性不同 二倍体>多倍体
3）不同器官、组织、细胞、成分敏感性不同 植株>种子；根>叶；分生组织>其它组织 性细胞>体细胞；卵细胞>花粉细胞
其他最新技术
激光辐照诱变 辐照源为2000-10000
A°激光 。
离子注入诱变： 辐照源为加速器产生
的各类粒子束流。 空间诱变育种
通过返回式卫星或高 空气球(30-40km )搭载， 利用空间的特殊环境进行 诱变的途径。
航 天 葫 芦
航椒1号
航茄2号
机理
在分子水平上，诱变机理研究主要围绕 DNA损伤、修复及其与突变形成的关系进行 的。
1）单体性 二倍体细胞的某同源染色体只有一 个而不是两个的现象，即2n-1。
2）缺体性 二倍体生物的体细胞缺失了某一对 同源染色体的现象，即2n-2。
3）三体性 二倍体细胞的某同源染色体为三个 的现象，即2n +1。
4）多体性 二倍体细胞的某同源染色体的数目 在三个以上的现象。
结构畸变
在射线作用下，染色体断裂的频率增加，断 裂后的染色体重新连接，产生四种结构变异染色 体 缺失 丢失了带有基因的片段。 重复 染色体个别节段的增加。 倒位 染色体的某一节段发生断裂后，倒转 180°又重新连结起来。 易位 非同源染色体之间交换片段。
辐射可使A-T，C-G之间的氢键断裂； DNA链中糖与磷酸基之间发生断裂;DNA上相 邻胸腺嘧啶之间形成二聚体；DNA链的断裂 和交联。
DNA损伤后，若发生错误修复，并在复 制过程将其保留，则形成突变。
染色体畸变
指染色体数目的增减或结构的改变。因此， 染色体畸变可分为数目畸变和结构畸变两大类。
数目畸变
素引起；
②由于正常细胞中酶出“差错”在内部形 成能起诱变
作用的代谢产物改变DNA分子的结构。 ③重组本身不对等交换，也能产生可遗传 变异。
果蝇：16A区段16A重复棒眼
根据照射时间的长短，分为急性照射和慢 性照射。
• 急性照射 指采用较高的剂量率进行短时 间处理。
• 慢性照射 是在长时间内进行低剂量率的缓 慢照射。
第6章．辐射应用技术
中国农业大学 齐孟文
诱变育种
概念
利用物理、化学因素诱导植物的 遗传特性发生变异，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 新品种的育种途径。
成就
新品种及应用
据FAO／IAEA突变品种数据库最新统计，到2009 年9月底，有60多个国家在170多种植物上育成并通过 商业注册的植物突变品种总数已达3088个，其中突变体 直接利用品种1984个，占突变品种总数的64．2％。
缺馅，提高其综合性状,如作物的抗逆性诱 变。
育种程序简单,年限短
打破不良基因连锁,促进有利基因重组
克服远缘杂交不亲和性 通过照射花粉，可克服不亲合性，提高结实
率，使远缘杂交成功。 其他独特用途
如促进孤雌生殖；诱发染色体结构变异创造 不育性或无籽果实；诱发体细胞突变，创造果树 及无性繁殖植物的新品种等。 诱变的方向和性质难以控制 在一个突变体中，很难出现多个理想性状的变异。