诱变育种

诱变育种 重点辐射处理的主要方法化学诱变剂处理的主要方法

诱变育种就是利用物理或化学的诱变剂处理植物材料，如种子、植物或其他器官，使其遗传物质发生改变，产生各种各样的突变，然后在发生突变的个体中选择符合人们需要的植株进行培育，从而获得新品种。诱变育种

辐射育种 化学诱变育种空间诱变育种诱变育种

提高变异频率，扩大变异范围利用物理、化学方法进行人工诱变可使突变频率增加100倍以上，甚至1000倍。且引起的变异类型多，范围广，有可能产生自然界中从没出现过的变异类型。能改变品种单一不良性状，而保持其他优良性状不变断开优良性状和不良性状间通常存在的基因连锁。诱变引起的变异稳定快，可缩短育种年限3～6年可育出新品种；有性杂交需7～12年。诱变后经无性系鉴定确认属遗传性优良的类型，可用无性繁殖方式把变异固定下来，从而进一步缩短育种年限。克服远缘杂交不结实性，改变植物育性不育变能育，能育变不育。增强抗逆性，改进品质北林用60Coγ射线2000伦琴处理“药红”小菊脚芽幼叶愈伤组织，从而培育出抗寒、抗旱、耐盐碱、开花时间长的新品种“四季黄”、“四季红”、“四季粉”。花卉植物辐射诱变的优点

诱发突变的方向和性质难掌握，有利突变率较低；诱发突变的方向和性质难掌握，有利突变率较低；诱发的突变有时会发生逆突变，使已产生的突变又恢复成原来的性状；诱变往往是点突变，因此对某些受多基因控制的数量性状改良作用不大。只有当主基因发生突变时，效果才明显。花卉植物辐射诱变的缺陷

γ射线　又称丙种射线，是一种高能电磁波，波长10-8～10-15cm，主要由放射性同位素60Co或137Cs产生。γ射线波长短，穿透力强，射程远。它能同时处理大量材料，剂量比较均匀，并能于植物的整个生长期内在自然的田间条件下进行长期照射。但田间照射时一定要注意安全防护。花卉辐射诱变育种，60Coγ射线是使用普遍的辐射诱导源。γ射线分急性照射、亚急性照射和慢性照射。急性照射即用较高照射量率在几分种至几小时照射完毕；慢性照射是用低照射量率在几天或整个生长期内长期照射；亚急性照射则是照射时间常介于急性、慢性照射之间。目前用γ射线进行照射时，常用的照射装置有：钴室、钴圃、钴温室和钴人工气候辐照室等。 X射线（阴极射线）、β射线（乙种射线）、中子、紫外线、激光、高能电子束 [自学] 辐射诱变射线种类

剂量单位 照射剂量只用于X射线和γ射线，单位为伦琴（R）。1伦琴为X或γ射线在标准状态下使1cm2的空气生成0.283×109个正负离子对所吸收的能量。国际制单位为库伦/千克（C/kg），1库伦/千克是指在标准状态下使1kg空气发生电离形成正负离子对所吸收的能量。1R=2.58×10-4C/kg 吸收剂量用于任何射线、中子及任何物质。单位为拉德（rad）。每1g被照射物质吸收100erg（尔格）能量称为 1rad（erg为能量单位）；国际制单位称为戈瑞（Gy），每1kg照射物吸收1J的能量称为1Gy。1Gy=100rad=1J/kg 1rad=100erg/g=10-2Gy=10-2J/kg 辐射变量单位1

放射性强度 表示放射性元素的放射性大小。其单位为居里（Ci）。放射性元素在1秒内能进行3.7×1010次核衰变的强度为1居里。由于居里单位较大，常采用毫居里（mCi），微居里（μCi），放射性强度的国际制单位为贝可勒尔（Bq）。1Bq是指放射性元素每秒种衰变一次。中子通量又称积分流量。是用于衡量中子辐射的剂量单位，以每平方厘米上通过的中子总数目来确定，即中子数/cm2。辐射变量单位2

剂量率 又叫照射强度。是单位时间内射线能量的大小，常用伦琴/小时、伦琴/分、伦琴/秒表示。式中：P——剂量强度；D——放射剂量；t——照射时间。剂量率在诱变育种中很重要，常用同一剂量处理同一品种的种子。当用X或γ射线照射时，必须考虑单位时间内射线能量的大小。部分花卉植物辐射诱变的适宜剂量表P160 辐射变量单位3

植物对辐射的敏感性在实践中常以致死剂量、半致死剂量、临界剂量来表示。植物对辐射的敏感性在实践中常以致死剂量、半致死剂量、临界剂量来表示。致死剂量：即辐射后可引全部死亡的剂量。半致死剂量：即辐射后引起50%死亡的剂量。临界剂量：即辐射后成活率为40%的剂量。植物对辐射的敏感性在不同的科、属、种和品种中存在很大差异。一般豆科植物对辐射最敏感，禾本科植物次之，十字花科植物对辐射反应最迟钝。在同一科不同属、同一属不同种、不同亚种的敏感性也不同。不同的器官和细胞对辐射的敏感性也不同。叶芽生长点及薄壁组织和花芽及根尖分生组织比其他组织敏感；细胞核比细胞质敏感；性细胞比体细胞敏感；卵细胞比花粉细胞敏感。但也有一些植物会发生相反情况。如用γ射线处理小麦穗，其花粉细胞就比卵细胞敏感。植物对辐射的敏感性1

二倍体的植物比多倍体的植物敏感。在植物生育的不同阶段及不同的生理状况下，其对辐射的敏感性也不同。通常幼苗较成株敏感；未成熟种子比成熟种子敏感；该分裂活动期比间期敏感；染色体在有丝分裂和减数分裂的前期比其他时期敏感；萌发种子比休眠种子敏感，种子含水量低（3%左右），辐射反应敏感，而含水量高达20%以上时，辐射反应也强烈，但对多数植物，种子含水量在10%～14%时较适宜辐射诱变。二倍体的植物比多倍体的植物敏感。在植物生育的不同阶段及不同的生理状况下，其对辐射的敏感性也不同。通常幼苗较成株敏感；未成熟种子比成熟种子敏感；该分裂活动期比间期敏感；染色体在有丝分裂和减数分裂的前期比其他时期敏感；萌发种子比休眠种子敏感，种子含水量低（3%左右），辐射反应敏感，而含水量高达20%以上时，辐射反应也强烈，但对多数植物，种子含水量在10%～14%时较适宜辐射诱变。植物的辐射敏感性还要受到氧气、温度、培养基成分等因素的影响。种子或植株在完全无氧的空气中照射，幼苗损伤与染色体畸变减少，突变率增高。随着照射时温度的降低，植物对辐射的敏感性减弱。在缺铁、磷、钙、锌的培养基上的培养物对辐射的敏感性比正常培养基上强。植物对辐射的敏感性2

外照射 指被照射的种子、球茎、鳞茎、块茎、插穗、花粉、植株等所受的辐射来自外部的某一辐射源。目前主要是利用X射线、γ射线、快中子、热中子进行外照射。这种方法简便可靠，可大量处理材料，因而被广泛采用。种子照射无性繁殖器官照射（自学）花粉照射（自学）子房照射（自学）单细胞、愈伤组织照射（自学）内照射 [目前在育种上很少应用] 将放射性元素引入植物体内，由它放射出的射线在植物体内进行照射。目前常用于内照射的放射性元素有32P、35S、14C等。浸种法将放射性同位素配成溶液浸泡种子或枝条。注射或涂抹法用放射性同位素溶液注射枝条或芽，或涂抹于叶面、芽枝上，或将枝条刻伤后涂抹伤口。施肥法将放射性同位素施入土壤中（或加入培养基中），利用植物根部作用，吸入体内照射。园林植物辐射诱变处理的主要方法

可采用干种子、湿种子、萌发种子进行处理。但一般多采用干种子。主要是因为处理干种子具备以下优点：①能处理大量种子；②操作方便，便于运输贮藏；③受环境条件的影响小，经过辐射处理的种子没有污染和散射等。可采用干种子、湿种子、萌发种子进行处理。但一般多采用干种子。主要是因为处理干种子具备以下优点：①能处理大量种子；②操作方便，便于运输贮藏；③受环境条件的影响小，经过辐射处理的种子没有污染和散射等。供照射处理的种子应精心挑选，不含杂质，以保证种子纯净、饱满。此外，要求种子的成熟度一致，并测定出种子的含水量和发芽率。以含水量在12%～13%的种子比较适合。经过辐射处理的种子，应及时播种，否则会因贮藏时间的延长而降低辐射效应，一般以不超过半个月为宜。种子照射

选择由不同特征多个亲本高度杂合的材料进行诱变，最可能获得成功。选择由不同特征多个亲本高度杂合的材料进行诱变，最可能获得成功。花色变异一般大于花型和花瓣型变异；就花色而言，无论是菊花还是月季，粉红色品种最易变异，以粉红色品种为材料可产生广泛的色谱变异，其他复色品种次之，而纯色品种一般不易变异。叶型变异谱广，但随着被新抽生的枝叶更替，整个植株逐渐恢复正常。选择易产生不定芽的材料和利用茎上，根上产生的不定芽进行辐射，均易取得较好效果。辐射育种的三个基本技术环节之一诱变材料选取

一些学者建议，可将植物的成活率60%～70%时所对应的辐射剂量定为其最适剂量。一些学者建议，可将植物的成活率60%～70%时所对应的辐射剂量定为其最适剂量。适当提高辐射剂量以提高突变频率不失为一种好的选择。花卉植物辐射诱变的适宜剂量可参见下页表。辐射育种的三个基本技术环节之二辐射剂量的确定

花卉植物辐射诱变的适宜剂量

使突变细胞分化而产生芽体，从多细胞中分离出来。常用的方法有摘心法、连续扦插法和诱生不定芽法。使突变细胞分化而产生芽体，从多细胞中分离出来。常用的方法有摘心法、连续扦插法和诱生不定芽法。摘心可促发侧芽和次生枝，使嵌合突变有更多的分离和显现机会。连续扦插通过不断分割植物器官并使其再生，使嵌合体显现出来。突变体选择主要是在植株群体中进行表型选择。选出的突变体经扦插、嫁接或组培等方法分离才能得到纯合的突变体。突变体的分离与稳定是影响选育周期的制约因素。目前采用的分离方法一般是，对纯合变异采用硬枝扦插，嵌合变异则取变异部分进行离体培养。辐射育种的三个基本技术环节之三突变体的选择分离

经诱变处理的种子长成的植株称为诱变一代，以M1表示。照射后变异只是在个别或极少数细胞中发生。因此这样的种子发育成的M1代植株组织是异质的嵌合体。辐射诱发的突变大多是隐性的，在M1代不表现出来，只有经过1～2代自交后，有了纯合型植株，突变性状才得以显现。因此对于辐射诱变后代，一般在诱变一代即M1代不进行选择。经诱变处理的种子长成的植株称为诱变一代，以M1表示。照射后变异只是在个别或极少数细胞中发生。因此这样的种子发育成的M1代植株组织是异质的嵌合体。辐射诱发的突变大多是隐性的，在M1代不表现出来，只有经过1～2代自交后，有了纯合型植株，突变性状才得以显现。因此对于辐射诱变后代，一般在诱变一代即M1代不进行选择。 M1代自交长成的植株称为M2代，即诱变二代。M2代是性状分离最大的世代，能遗传的变异主要在这一代里显现出来，因此M2代是诱变育种选择的主要世代。且选择应以单株选择为主。 M2代再经繁殖就形成了M3代。M3代比M2代分离要小。在M2代获得的变异类型，有不少在M3代可以达到稳定。种子辐射后代的选育1

对M1代留种可采用单株收获或混收的办法。在M2代可采用株行法或混合法种植。株行法种植就是分别种植M1代各株上收获的种子，种成株行，与种源品种作对照，以观察发现突变类。混合法种植是将M1代各株上收获的种子混合种成M2代。对M1代留种可采用单株收获或混收的办法。在M2代可采用株行法或混合法种植。株行法种植就是分别种植M1代各株上收获的种子，种成株行，与种源品种作对照，以观察发现突变类。混合法种植是将M1代各株上收获的种子混合种成M2代。对于M3代应以系统为单位种植，也就是把M2当选的植株种成株行，这样就形成M3代的一个系统，同时间隔一定距离种植对照行和当地推广品种作比较，如果M3代某一株行表现较好，且性状稳定，就可按株系混收育成M4代，经过品系鉴定，去劣留优，就可作为新品种推广。种子辐射后代的选育2

选育可从M1代进行。选择出的优异突变体又可以通过无性繁殖直接加以利用，无需进行纯化。选育可从M1代进行。选择出的优异突变体又可以通过无性繁殖直接加以利用，无需进行纯化。无性繁殖植物诱变处理后，在萌发过程中，发生变异的细胞往往分裂较慢、生活力弱，生长发育不如正常细胞，因此需要采取一些人工措施，如多次摘心、修剪等，给发生变异的细胞创造良好的生长条件，促使它增殖。无性繁殖器官辐射处理后的选育（自学）

化学诱变育种是指利用化学物质诱发植物体产生遗传变异，从而进行新品种选育的一种方法。 化学诱变育种

操作方法简便易行，与辐射育种相比价格相对低廉，只要有足够的供试材料，便可大规模进行，并可重复试验。操作方法简便易行，与辐射育种相比价格相对低廉，只要有足够的供试材料，便可大规模进行，并可重复试验。专一性强。特定的化学药剂，仅对某个碱基或几个碱基有作用，因此可改变某品种单一不良性状，而保持其他优良性状不变。化学诱变剂可提高突变频率，扩大突变范围。化学诱变造成的多基因点突变有迟发效应，在诱变当代往往不表现，因此至少要经过两代的培育、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。用化学诱变剂处理的一二年生草花，用种子繁殖，一般F3就可稳定，经3～6代即可培育出新品种。化学诱变育种的特点

烷化剂类甲基磺酸乙酯（EMS）、乙基磺酸乙酯（EES）、甲基磺酸甲酯（MMS）、丙基磺酸丙酯（PPS）、甲基磺酸丙酯（PMS）、甲基磺酸丁酯（DES）、亚硝基乙基脲（NEH）、亚硝基乙基尿烷（NEU）、亚硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）、硫酸二甲酯（MES）、乙烯亚胺（EI）。烷化剂类甲基磺酸乙酯（EMS）、乙基磺酸乙酯（EES）、甲基磺酸甲酯（MMS）、丙基磺酸丙酯（PPS）、甲基磺酸丙酯（PMS）、甲基磺酸丁酯（DES）、亚硝基乙基脲（NEH）、亚硝基乙基尿烷（NEU）、亚硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）、硫酸二甲酯（MES）、乙烯亚胺（EI）。核酸碱基类似物5—溴脲嘧啶（5—BU），5—溴去氧脲嘧啶核苷（5—BUdR），8—氮鸟嘌呤、咖啡碱、马来酰肼，2—氨基嘌呤（2AP）。吖啶类（嵌入剂）吖啶橙、二氨基吖啶、人工合成ICR化合物。无机化合物H2O2、LiCl、亚硝酸、MnCl2、CuSO4等。简单有机化合物抗生素、丝裂毒素、重氮丝氨酸、中性红甲醛、氧化乙烯、重氮甲烷、氨基甲酸乙酯、链霉素等。异种DNA高级酚羟胺（HA）、苯的衍生物、嘌呤及其衍生物、磺胺药物。生物碱石蒜碱、秋水仙碱、喜树碱、长春花碱等。化学诱变剂的种类和性质（性质部分自学）

诱变处理的方法浸渍法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入培养液培养法等。通常用诱变剂浸泡种子或枝条、鳞茎、块茎、块根。诱变处理的方法浸渍法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入培养液培养法等。通常用诱变剂浸泡种子或枝条、鳞茎、块茎、块根。处理步骤预处理在诱变处理前，先用水浸泡种子，提高其敏感性。如果能在水中加入适量生长素，更可提高诱变效果。药液处理药剂的溶解度、处理时间、处理时的温度、pH值、诱变材料的组织结构、生长特性等，都会影响诱变效果。一般宜在0～10℃的低温下进行。使用时应选择适当的缓冲溶液，一般认为磷酸缓冲液最好，pH值应控制在7～9范围内。先在低温下处理0.5～2小时，再在温度（25～40℃）高浓度下处理，则有效提高EMS和DES的诱变效果。处理时加入二甲亚矾或增大2～5个大气压，可提高诱变剂的穿透作用。后处理处理后的植物材料应马上用清水漂洗，防止残留药效对植物造成进一步生理损伤。经处理的种子应立即播种，否则应在0～4℃下短期贮藏。化学诱变剂处理的主要方法

不同花卉或同一花卉不同品种以及同一品种的不同器官组织对诱变剂量的要求都不相同。不同花卉或同一花卉不同品种以及同一品种的不同器官组织对诱变剂量的要求都不相同。一般在各类植物种子处理后，长成植株的生长量比正常的下降50%～60%，用EMS诱变剂处理的生长量下降20%为适宜剂量。诱变剂的浓度与处理的时间成正比，一般高浓度短时间，低浓度长时间，通常用的浓度为0.005%～0.05%，处理时间1～24h。化学诱变剂量的选择

安全问题。化学诱变剂都有不同程度的毒性，在使用时应避免与皮肤接触或吸入它们的气体。进行诱变处理时一般多在具有通风管密闭超净工作台上进行。操作时应戴乳胶手套以免与皮肤接触。安全问题。化学诱变剂都有不同程度的毒性，在使用时应避免与皮肤接触或吸入它们的气体。进行诱变处理时一般多在具有通风管密闭超净工作台上进行。操作时应戴乳胶手套以免与皮肤接触。处理后用清水冲洗10～30分钟，防止材料上残存的药液对植物进一步损伤。也可根据化学诱变剂的化学特性，使用一些化学“清除剂”如甘氨酸以解除氮芥的作用，硫化硫酸钠可解除MMS（甲基磺酸甲酯）、DES（硫酸二乙酯）的作用。播种前应注意防止种子风干。化学诱变剂处理时应注意的问题

化学诱变后代的选育方法基本上与辐射诱变后代的选育相同，也是对种子繁殖的一般在M1代不做选择，M2代是选择的重点。对无性繁殖的类型，可通过多次摘心、修剪、扦插、嫁接或组织培养等方法使内部变异组织显现出来。进行单株选择或芽变选种，对变异类型鉴定后，经试验就可繁殖推广。化学诱变后代的选育方法基本上与辐射诱变后代的选育相同，也是对种子繁殖的一般在M1代不做选择，M2代是选择的重点。对无性繁殖的类型，可通过多次摘心、修剪、扦插、嫁接或组织培养等方法使内部变异组织显现出来。进行单株选择或芽变选种，对变异类型鉴定后，经试验就可繁殖推广。化学诱变后代的选育

所谓空间诱变育种，就是利用返回式卫星、航天飞机、高空气球等，搭载植物种子或其他繁殖材料，使它们在宇宙空间微重力强辐射条件下，发生基因突变或染色体变异，从而进行新品种选育的一种方法。所谓空间诱变育种，就是利用返回式卫星、航天飞机、高空气球等，搭载植物种子或其他繁殖材料，使它们在宇宙空间微重力强辐射条件下，发生基因突变或染色体变异，从而进行新品种选育的一种方法。空间诱变育种（以下了解）

我国空间诱变育种的搭载方式主要有两种，一种是返地式卫星搭载，另一种是高空气球。我国空间诱变育种的搭载方式主要有两种，一种是返地式卫星搭载，另一种是高空气球。卫星搭载如1994年7月7日我国发射的JB-B-94073型返地式科学搭载卫星，距地175～350km，微重力优于1×10-3g，真空气压1×10-3Pa，辐射量为12.8mGy/天，总剂量约为191mGy（14天19小时）。植种种子可以安放在密封的有机玻璃或塑料管内，或缝在布袋里，捆扎在加收舱里。样品经飞行回收后，与地面对照材料一起进行培育、种植。目前已研制出了空间培养箱，能按设计要求控制培养箱内在试验阶段的温度等，即小生物舱搭载。高空气球搭载距地30～40km，停留时间10小时左右。空间诱变的条件及方式

The end

诱变育种

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