诱变育种课件

1、诱变育种课件 诱变育种学习要求 【目的要求】 1、了解：诱变作用的机理。 2、理解：诱变育种的特点。 3、掌握：诱变育种的概念，诱变育种的方法。 【学习内容】 第一节 诱变育种的概念、意义及特点 第二节 辐射育种 第三节 化学诱变育种 第四节 多倍体育种 【学习重点】 辐射育种方法、化学诱变育种方法、多倍体育种方法。 【学习难点】 诱变作用的机理 诱变育种课件 第六章第六章 诱变育种诱变育种 诱变育种诱变育种 是是人为的人为的利用物理和化学等因利用物理和化学等因 素素诱发诱发作物产生遗传变异，在短时间内获得有作物产生遗传变异，在短时间内获得有 利用价值的突变体，根据育种目标要求，对突利用价值的

2、突变体，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。产上有利用价值的新品种的育种途径。 诱变育种课件 v1 1 诱变育种的意义及特点诱变育种的意义及特点 1.1 1.1 提高突变频率、扩大变异谱，创造新类型提高突变频率、扩大变异谱，创造新类型 * * *诱变比自然突变频率提高诱变比自然突变频率提高100-1000100-1000倍倍 苹果：中子照射，可使矮化突变率达到苹果：中子照射，可使矮化突变率达到 5.2%5.2% * * *某些诱变因素可使叶绿素类型增多，出某些诱变因素可使叶绿素类型增多，出

3、现浅绿、暗黄、亮黄、白化、黄花、红色等类现浅绿、暗黄、亮黄、白化、黄花、红色等类 型型 诱变育种课件 诱变育种的意义及特点诱变育种的意义及特点 1.2 1.2 适于改良品种的个别性状适于改良品种的个别性状 * * *导致个别基因突变，增添改良性状导致个别基因突变，增添改良性状 旭旭 r r射线处理，其植株变矮，其它性状未变。射线处理，其植株变矮，其它性状未变。 富士富士 r r射线处理，果色全面变红，果实品质等性状基射线处理，果色全面变红，果实品质等性状基 本上未发生改变本上未发生改变 * * *辐射可能打破基因的连锁辐射可能打破基因的连锁，使原来紧密连锁的与育种，使原来紧密连锁的与育种 目标

4、有关的性状分离开来，并重新建立新的连锁关系，有可目标有关的性状分离开来，并重新建立新的连锁关系，有可 能选出两全其美的优良品种能选出两全其美的优良品种 1.3 1.3 诱变处理比较简单，可缩短育种年限诱变处理比较简单，可缩短育种年限 木本植物木本植物用有性杂交育种选育一个新品种要用有性杂交育种选育一个新品种要20-3020-30年时间，年时间， 用辐射育种只需要用辐射育种只需要1010年时间。年时间。 诱变育种课件 诱变育种的意义及特点诱变育种的意义及特点 1.4 1.4 变异方向和性质不易控制变异方向和性质不易控制 * * *由于诱变机理了解不深透，由于诱变机理了解不深透，无法定向无法定向

5、创造变异，育种带有盲目性和偶然性。创造变异，育种带有盲目性和偶然性。 * * *劣变多，优变少，育种效率低。劣变多，优变少，育种效率低。 诱变育种课件 2 辐射育种辐射育种 v2.1 2.1 辐射诱变源的种类及特性辐射诱变源的种类及特性 紫外线紫外线: :辐射源是紫外光灯，能量和穿透力低，能成功辐射源是紫外光灯，能量和穿透力低，能成功 地用于处理花粉粒。地用于处理花粉粒。 电磁辐射和中子电磁辐射和中子: :容易穿透植物组织。容易穿透植物组织。 X X射线：射线：辐射源是辐射源是X X光机。光机。X X射线又称阴极射线，是一种射线又称阴极射线，是一种 电磁辐射，它不带电核，是一种中性射线。电磁辐

6、射，它不带电核，是一种中性射线。 射线：射线：辐射源是辐射源是60 60Co Co和和137 137Cs Cs及核反应堆。及核反应堆。 射线也射线也 是一种不带电荷的中性射线。是一种不带电荷的中性射线。 中子：中子：辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根 据中子能量大小分为超快中子、快中子、中能中子、据中子能量大小分为超快中子、快中子、中能中子、 慢中子、热中子。慢中子、热中子。 射线：射线：辐射源为辐射源为32 32P P和 和35 35S S。 。射线是一束电子流，产射线是一束电子流，产 生与生与X X或或射线相似的作用。射线相似的作用。 诱变育种

7、课件 诱变育种新技术诱变育种新技术 v激光辐照诱变育种激光辐照诱变育种 v离子注入诱变育种离子注入诱变育种 v空间诱变育种空间诱变育种 诱变育种课件 v2.2 2.2 辐射诱变作用的机理辐射诱变作用的机理 2.2.1 2.2.1 电离辐射作用的过程电离辐射作用的过程 * * * *物理阶段物理阶段（1010-8 -8-10 -10-5 -5秒） 秒） 本阶段由于射线穿透生物体，本阶段由于射线穿透生物体，辐射能量辐射能量使使 生物体内各种分子生物体内各种分子发生电离发生电离而形成而形成离子对离子对。 诱变育种课件 电离辐射作用的过程电离辐射作用的过程 * * *化学阶段化学阶段 以水分子为例：以

8、水分子为例：辐射直接作用形成的辐射直接作用形成的离子离子对继续与水进行反应形成对继续与水进行反应形成H H+ + 和和OHOH- -离子。离子。 H H+ +和和OHOH- -离子是离子是不稳定不稳定的，再与水化合形成的，再与水化合形成过氧化氢过氧化氢，过氧化，过氧化 氢是一个活泼的氧化剂，对生物系统关系重大。氢是一个活泼的氧化剂，对生物系统关系重大。 H H+ +和和OHOH- -离子能和离子能和溶质分子溶质分子起反应，特别在有氧情况下，与氧结合形成起反应，特别在有氧情况下，与氧结合形成 过氧基过氧基，这种过氧基能移到大分子的表面，使大分子发生，这种过氧基能移到大分子的表面，使大分子发生有损

9、于有损于细胞功能细胞功能 的化学反应的化学反应。 由于电离过程中产生的大量由于电离过程中产生的大量自由基自由基可形成强的可形成强的还原剂还原剂和和氧化剂氧化剂，可能，可能 改变改变植物体内正常的氧化还原过程，使碳水化合物、蛋白质和酶等物质代植物体内正常的氧化还原过程，使碳水化合物、蛋白质和酶等物质代 谢发生变化，破坏了生物体原有的稳定性，引起一系列的生物学效应。谢发生变化，破坏了生物体原有的稳定性，引起一系列的生物学效应。 诱变育种课件 电离辐射作用的过程电离辐射作用的过程 * * *生物学阶段生物学阶段 细胞内生物化学过程发生改细胞内生物化学过程发生改 变，变，导致导致各细胞器的各细胞器的结

10、构结构及其及其组成组成发生深刻发生深刻 的变化。包括染色体的畸变和基因突变以及的变化。包括染色体的畸变和基因突变以及 细胞内酶的细胞内酶的“失活失活”。 诱变育种课件 辐射诱变作用的机理辐射诱变作用的机理 v2.2.2 2.2.2 电离辐射的遗传效应电离辐射的遗传效应 * * *遗传分子结构的改变遗传分子结构的改变 * * *染色体畸变染色体畸变 * * *染色体数量的变化染色体数量的变化 诱变育种课件 v2.3 2.3 辐射诱变的方法辐射诱变的方法 2.3.12.3.1照射方法照射方法 * * * *外照射外照射 是指放射性元素不进入植物体内，而是指放射性元素不进入植物体内，而 是利用其射线

11、照射植物各个器官。是利用其射线照射植物各个器官。 种子照射种子照射 花粉照射花粉照射 子房照射子房照射 营养器官照射营养器官照射 植株照射植株照射 * * * *内照射内照射 将一定将一定“比强比强”的放射性同位素的放射性同位素引入引入 植物体内，使其所放射出的射线在植物体内进行照射。植物体内，使其所放射出的射线在植物体内进行照射。 浸种法浸种法 施入法施入法 涂抹法涂抹法 注射法注射法 诱变育种课件 辐射诱变的方法辐射诱变的方法 v2.3.2 2.3.2 适宜剂量的确定适宜剂量的确定 适宜剂量确定的原则适宜剂量确定的原则 * * *活活 后代有一定的成活植株后代有一定的成活植株 * * *变

12、变 在成活株内，有较大变异效应在成活株内，有较大变异效应 * * *优优 产生的变异有较多的有利变异产生的变异有较多的有利变异 一般认为，选择临界剂量或半致死剂量照射比较合一般认为，选择临界剂量或半致死剂量照射比较合 适。适。 临界剂量临界剂量 照射后有照射后有40%40%成活率的剂量。成活率的剂量。 半致死剂量半致死剂量 照射后为照射后为50%50%成活率的剂量。成活率的剂量。 v教材教材p172 p172 主要园艺作物辐射育种常用剂量参考表主要园艺作物辐射育种常用剂量参考表 诱变育种课件 v3 3 化学诱变育种化学诱变育种 化学诱变育种化学诱变育种 是指采用化学诱变剂处理一定的是指采用化学

13、诱变剂处理一定的 植物材料，以诱变植物遗传物质的突变，进而引起特植物材料，以诱变植物遗传物质的突变，进而引起特 征、特性的变异，对这些变异根据育种目标进行选择征、特性的变异，对这些变异根据育种目标进行选择 鉴定培育，最后育出新品种。鉴定培育，最后育出新品种。 3.1 3.1 化学诱变的特点化学诱变的特点 * * *使用经济方便使用经济方便 * * *有一定的专一性有一定的专一性 * * *化学诱变能产生较宽的突变谱，且下一代育性增化学诱变能产生较宽的突变谱，且下一代育性增 高高 诱变育种课件 v3.2 3.2 化学诱变源的种类化学诱变源的种类 * * *烷化剂烷化剂 是指有烷化功能基团的化合物

14、。它能使一种是指有烷化功能基团的化合物。它能使一种 有机化合物（有机化合物（DNADNA）的一个活泼的氢原子被一个烷基所）的一个活泼的氢原子被一个烷基所 代替。代替。 常用的烷化剂有硫酸二乙脂（常用的烷化剂有硫酸二乙脂（DESDES）、甲基磺酸乙）、甲基磺酸乙 酯（酯（EMSEMS）、甲基磺酸甲酯（）、甲基磺酸甲酯（MMSMMS）、异丙基甲烷磺酸）、异丙基甲烷磺酸 酯（酯（iPMSiPMS）、芥子气类。另外，亚硝基乙基脲烷）、芥子气类。另外，亚硝基乙基脲烷 （NEUNEU）、亚硝基乙基脲（）、亚硝基乙基脲（NEHNEH）、亚硝基甲基脲烷）、亚硝基甲基脲烷 （NMUNMU）、乙烯亚胺（）、乙烯亚

15、胺（EIEI）、）、1,4-1,4-双重氮乙酰丁烷，也双重氮乙酰丁烷，也 是有效的诱变剂，但是有毒，应用危险，是潜在致癌是有效的诱变剂，但是有毒，应用危险，是潜在致癌 物质。物质。 诱变育种课件 化学诱变源的种类化学诱变源的种类 * * *核酸碱基类似物核酸碱基类似物 以化学结构上与核酸碱基以化学结构上与核酸碱基相似相似的特点可以在不妨碍的特点可以在不妨碍 DNADNA复制的情况下，作为组成复制的情况下，作为组成DNADNA的成分而的成分而掺入掺入到到DNADNA中去，由于它们在中去，由于它们在 某些取代基上与正常的碱基不同，造成碱基配对的某些取代基上与正常的碱基不同，造成碱基配对的差错差错，

16、而引起突变。，而引起突变。 * * *核酸碱基类似物核酸碱基类似物：常用的有：常用的有5-5-溴尿嘧啶（溴尿嘧啶（BUBU）、）、5-5-溴去氧尿核苷溴去氧尿核苷 （BUdRBUdR）、）、2-2-氨基嘌呤（氨基嘌呤（APAP）马来酰肼（）马来酰肼（MHMH）等。）等。 * * *其它诱变剂其它诱变剂：如亚硝酸、羟胺（：如亚硝酸、羟胺（NHNH2 2OHOH）、氮蒽、叠氮化钠（）、氮蒽、叠氮化钠（NaNNaN3 3） 等物质，均能引起染色体畸变和基因突变。尤其是叠氮化物在一定条件等物质，均能引起染色体畸变和基因突变。尤其是叠氮化物在一定条件 下可获得较高的突变频率，而且相当安全，无残毒。下可获

17、得较高的突变频率，而且相当安全，无残毒。 诱变育种课件 v3.3 3.3 化学诱变的方法化学诱变的方法 3.3.1 3.3.1 药剂的配制药剂的配制 溶于水的药品溶于水的药品 按所需的浓度配成水溶液使用。按所需的浓度配成水溶液使用。 溶于酒精的药品溶于酒精的药品 先用少量酒精将其溶解，再加水配先用少量酒精将其溶解，再加水配 成一定浓度使用。成一定浓度使用。 烷基磺酸酯和烷基硫酸酯类烷基磺酸酯和烷基硫酸酯类易水解变性易水解变性，故应加，故应加 入到一定酸碱度的磷酸盐缓冲液中使用。入到一定酸碱度的磷酸盐缓冲液中使用。 诱变育种课件 诱变的方法诱变的方法 3.3.2 3.3.2 处理方法处理方法 浸

18、渍法浸渍法 注入法注入法 涂抹法涂抹法 化学诱变注意的问题化学诱变注意的问题 * * *安全问题安全问题 一般化学诱变剂都有极强的毒性。如烷化一般化学诱变剂都有极强的毒性。如烷化 剂致癌；氮芥类造成皮肤溃烂；乙烯亚胺，强烈的腐蚀作用，剂致癌；氮芥类造成皮肤溃烂；乙烯亚胺，强烈的腐蚀作用， 易燃。易燃。 * * *后处理后处理 进入到植物体内的药剂，待达到预定的处理进入到植物体内的药剂，待达到预定的处理 时间后，如不及时采取适当的排除措施，则还会继续作用产时间后，如不及时采取适当的排除措施，则还会继续作用产 生生“后效应后效应”。过度的处理造成更大的生理损伤，降低突变。过度的处理造成更大的生理损

19、伤，降低突变 率。一般采用率。一般采用大量流水大量流水冲洗冲洗。 诱变育种课件 v4 4 诱变育种程序诱变育种程序 4.1 4.1 亲本材料的选择亲本材料的选择 根据育种目标选择综合性状优良，只有根据育种目标选择综合性状优良，只有 1-21-2个性状个性状需要改良的品种进行处理。需要改良的品种进行处理。 还可采用还可采用单倍体单倍体诱变，发生突变后易于识别和选诱变，发生突变后易于识别和选 择。择。 4.2 4.2 诱变处理诱变处理 辐射诱变或化学诱变处理。辐射诱变或化学诱变处理。 诱变育种课件 诱变育种程序诱变育种程序 4.3 4.3 突变体的鉴定、培育和选择突变体的鉴定、培育和选择 4.3.

20、14.3.1突变时代的划分突变时代的划分 有性繁殖植物的种子（胚）经一般处理后长出的植株，有性繁殖植物的种子（胚）经一般处理后长出的植株， 称为称为M M1 1( (突变一代突变一代) )植株。植株。M M1 1植株的突变通过配子受精最后形植株的突变通过配子受精最后形 成种子即为成种子即为M M2 2( (突变二代突变二代).). 无性繁殖植物的突变世代以营养繁殖的无性繁殖植物的突变世代以营养繁殖的次数次数作为突变世作为突变世 代数。可分为亲本世代（代数。可分为亲本世代（VMVM0 0）、突变世代（）、突变世代（VMVM1 1）、突变二）、突变二 代（代（VMVM2 2）等表示。等表示。 诱变

21、育种课件 v4.3.2 4.3.2 突变体鉴定和选择突变体鉴定和选择 4.3.2.1 4.3.2.1 鉴定鉴定 形态鉴定形态鉴定 在田间对播种的诱变材料的开在田间对播种的诱变材料的开 花期、株高、花数、果数等一系列性状进行鉴花期、株高、花数、果数等一系列性状进行鉴 定。定。 实验室鉴定实验室鉴定 包括对营养成分及其含量、包括对营养成分及其含量、 染色体的形态、数量、结构等进行鉴定。染色体的形态、数量、结构等进行鉴定。 诱变育种课件 突变体鉴定和选择突变体鉴定和选择 4.3.2.2 4.3.2.2 选择选择 * * * *种子辐射处理材料种子辐射处理材料 M1M1 辐射处理后应在辐射处理后应在1

22、5-3015-30天内播种，不宜拖延太久。按不同的剂量天内播种，不宜拖延太久。按不同的剂量 处理分别播种。在处理分别播种。在M1M1不进行淘汰。各植株应隔离，使其自花授粉，以免不进行淘汰。各植株应隔离，使其自花授粉，以免 有利突变基因杂交而混杂。分果或分穗留种。有利突变基因杂交而混杂。分果或分穗留种。 M2 M2 按果或穗分区播种。从发生了变异的果、穗后代单株中选取有按果或穗分区播种。从发生了变异的果、穗后代单株中选取有 经济价值的突变株留种。经济价值的突变株留种。 M3 M3 淘汰不良株系，在优良的淘汰不良株系，在优良的“株系株系”中再选出最优良的单株留种。中再选出最优良的单株留种。 M4M

23、4及以后及以后 如果如果“株系株系”内各植株的性状表现相当一致，便可将该内各植株的性状表现相当一致，便可将该 系的优良单株混合播种为一个小区，和对照品种进行品比试验，最后选系的优良单株混合播种为一个小区，和对照品种进行品比试验，最后选 出优良品种。出优良品种。 诱变育种课件 突变体的选择突变体的选择 v* * * *营养器官处理材料的选择营养器官处理材料的选择 由于变异性状可在由于变异性状可在M1M1代表现出来，故从代表现出来，故从M1M1代开始代开始 选择。选择。 对处理枝条上的每个芽眼要对处理枝条上的每个芽眼要编号编号，分别繁殖，如，分别繁殖，如 有有利突变，可用无性繁殖进行固定。有有利突

24、变，可用无性繁殖进行固定。 如变异细胞无法在外观进行表现，要采用如变异细胞无法在外观进行表现，要采用摘心、摘心、 修剪修剪等方式促使突变表现出来。等方式促使突变表现出来。 诱变育种课件 v5 5 多倍体育种多倍体育种 根据育种目标要求，采用根据育种目标要求，采用染色体加倍染色体加倍的方法选育的方法选育 作物新品种的途径，称为多倍体育种。作物新品种的途径，称为多倍体育种。 同源多倍体同源多倍体 多倍体所包含的染色体组来源相同。多倍体所包含的染色体组来源相同。 异源多倍体异源多倍体 如果染色的加倍以远缘杂种为对象，如果染色的加倍以远缘杂种为对象， 那么多倍体所包含的染色体组来源就不相同，这种多那么多倍体所包含的染色体组来源就不相同，这种多 倍体为异源多倍体。倍体为异源多倍体。 诱变育种课件 多倍体育种多倍体育种 v5.1 5.1 多倍体的特点多倍体的特点 v巨大性巨大性 v育性低育性低 v生活力旺盛生活力旺盛 诱变育种课件 多倍体育种多倍体育种 5.2 5.2 秋水仙碱诱导多倍体秋水仙碱诱导多倍体 * * * *秋水仙碱诱导多倍体的原理秋水仙碱诱导多倍体的原理 当秋水