第九章 诱变育种

1、第九章第九章 诱变育种诱变育种 诱变育种诱变育种(induced mutation breeding) ：利用物利用物理和化学等因素诱导农作物发生变异，并从中进理和化学等因素诱导农作物发生变异，并从中进行新品种的选育。行新品种的选育。诱变育种区别于系统育种诱变育种区别于系统育种 - 利用自然变异。利用自然变异。 一一 诱变育种的成就及特点诱变育种的成就及特点1 主要成就主要成就（1）育成大量植物新品种）育成大量植物新品种 19951995年，全世界通过辐射育种培育和年，全世界通过辐射育种培育和推广了推广了19321932个品种，我国达个品种，我国达459459个。个。（2）提供大量优异的种质资

2、源）提供大量优异的种质资源 近年来，我国收集了近年来，我国收集了2424种植物的突变种植物的突变资源资源17001700余份，对其进行鉴定和研究。余份，对其进行鉴定和研究。2 诱变育种的特点诱变育种的特点（1）提高突变率、扩大突变谱。）提高突变率、扩大突变谱。 （2） 改良单一性状比较有效，同时改良多个性改良单一性状比较有效，同时改良多个性 状较困难。状较困难。（3）性状稳定快，育种年限短。）性状稳定快，育种年限短。（4）诱发突变的方向和性质尚难掌握。）诱发突变的方向和性质尚难掌握。二二 诱变的方法诱变的方法1 物理诱变剂的种类和性质物理诱变剂的种类和性质 常用的有紫外线、常用的有紫外线、X射

3、线、射线、 射线和中子等射线和中子等（1）紫外线）紫外线特点：特点：能量较低的低能电磁辐射；对组织穿透力能量较低的低能电磁辐射；对组织穿透力 弱，只适用于照射花粉和孢子。弱，只适用于照射花粉和孢子。（2）X射线射线特点：特点：核外电磁辐射，最早应用于诱变育种。核外电磁辐射，最早应用于诱变育种。 （3 3）射线射线 特点特点：核内：核内电磁辐射，波长短（电磁辐射，波长短（0.001nm）穿穿透力更强。育种常用辐射诱变剂。透力更强。育种常用辐射诱变剂。 射线射线辐射装置包括：辐射装置包括：照射室、照射圃、人照射室、照射圃、人工气候室。工气候室。 （4）粒子辐射）粒子辐射 a 中子中子 b 带电粒子

4、辐射带电粒子辐射: 射线射线 射线射线（5）其它物理诱变剂）其它物理诱变剂 a 电子束电子束 b 激光激光 c 离子注入离子注入（6）航天育种：利用返回式卫星进行农作物新品种）航天育种：利用返回式卫星进行农作物新品种 的选育的一种方法。的选育的一种方法。航天育种航天育种航天育种的成果航天育种的成果2 物理诱变剂的处理方法物理诱变剂的处理方法（1）外照射外照射：指被照射的种子或植株所受的辐射来自：指被照射的种子或植株所受的辐射来自外外 部某一辐射源，如钴源、部某一辐射源，如钴源、X射线源、中子源等。射线源、中子源等。 特点：特点：操作简便、处理量大，最常用。操作简便、处理量大，最常用。 分类：分

5、类：急性照射和慢性照射急性照射和慢性照射（2）内照射）内照射：将辐射源引入生物体组织和细胞内进行：将辐射源引入生物体组织和细胞内进行 照射的一种方法。照射的一种方法。 特点：特点：属于慢性照射。属于慢性照射。 照射性元素在体内分布不均匀。照射性元素在体内分布不均匀。 放射性元素不断衰变。放射性元素不断衰变。 主要方法：主要方法：浸泡法；注入法；施入法；合成法浸泡法；注入法；施入法；合成法（3 3）辐射处理的剂量）辐射处理的剂量a 不同的作物和品种对辐射敏感性差异很大不同的作物和品种对辐射敏感性差异很大b 作物的器官、组织以及发育时间和生理状况不作物的器官、组织以及发育时间和生理状况不同，其敏感

6、性也不同同，其敏感性也不同c 处理前后的环境条件也影响诱变效果处理前后的环境条件也影响诱变效果 种子含水量种子含水量 氧气：在无氧条件下，突变率会提高。氧气：在无氧条件下，突变率会提高。（4 4）辐射处理的单位）辐射处理的单位放射性强度：居里（放射性强度：居里（CiCi）; ;毫居里（毫居里（mCimCi）; ;微居里微居里 （CiCi）剂量强度剂量强度 照射剂量：以伦琴（照射剂量：以伦琴（R R）表示，是）表示，是X X和和射射 线的剂量单位。线的剂量单位。 吸收剂量：以拉特（吸收剂量：以拉特（RadRad）表示）表示 中子流量：以单位平方厘米的中子数中子流量：以单位平方厘米的中子数 （n/

7、cmn/cm2 2）表示）表示3 化学诱变剂的种类与性质化学诱变剂的种类与性质（1） 烷化剂烷化剂： 带有一个或多个活泼的烷基，可转带有一个或多个活泼的烷基，可转移到其他分子上，置换碱基中的氧原子。移到其他分子上，置换碱基中的氧原子。 常用：甲基磺酸乙酯（常用：甲基磺酸乙酯（EMS）、硫酸二乙酯）、硫酸二乙酯（DES）、乙烯亚胺（）、乙烯亚胺（EI）（2）叠氮化钠叠氮化钠： NaN3 ，可使复制中的，可使复制中的 DNA 的碱的碱基发生替换，诱变率高且安全。基发生替换，诱变率高且安全。（3）碱基类似物碱基类似物：与：与 DNA 中碱基化学结构中碱基化学结构类似的物质，能与类似的物质，能与 DN

8、A 结合，导致错误配结合，导致错误配对，碱基置换，产生突变。对，碱基置换，产生突变。（4）其他化学诱变剂其他化学诱变剂：如抗菌素、亚硝酸、：如抗菌素、亚硝酸、 羟胺等羟胺等 4 化学诱变剂的处理方法化学诱变剂的处理方法（1）处理材料：）处理材料：种子较为普遍种子较为普遍（2）处理方法）处理方法l浸泡法：浸泡法：种子预先浸泡几个小时种子预先浸泡几个小时化学诱变剂浸化学诱变剂浸种种流水冲洗流水冲洗播种或干贮种子播种或干贮种子l滴液法：滴液法：茎上切一浅口，让诱变剂溶液侵入茎上切一浅口，让诱变剂溶液侵入l注射涂抹法：注射涂抹法：l施入或共培养法：施入或共培养法：l熏蒸法：熏蒸法：在密封潮湿的小葙中用

9、诱变剂薰蒸，适用在密封潮湿的小葙中用诱变剂薰蒸，适用 于花粉。于花粉。（3 3）处理剂量：）处理剂量： a a 化学诱变剂的性质：包括溶解度和毒性化学诱变剂的性质：包括溶解度和毒性 b b 处理浓度：诱变剂的浓度高于种子细胞中的处理浓度：诱变剂的浓度高于种子细胞中的 浓度，浓度也不能过大。浓度，浓度也不能过大。 c c 处理时间：以使受处理组织完成水解作用以处理时间：以使受处理组织完成水解作用以 及能被诱变剂所浸透为准。及能被诱变剂所浸透为准。 d d 处理温度：温度对化学诱变剂的水解速度影处理温度：温度对化学诱变剂的水解速度影 响很大。响很大。 化学诱变剂的特点：化学诱变剂的特点： a 诱发

10、突变率较高，而染色体畸变较少。诱发突变率较高，而染色体畸变较少。 b 对处理材料损伤轻。对处理材料损伤轻。 c 生物损伤大，容易引起生活力和可育性生物损伤大，容易引起生活力和可育性 下降。下降。三三 诱变育种程序诱变育种程序1 诱变材料的选择诱变材料的选择（1）选择综合性状良好的品种。）选择综合性状良好的品种。（2）选用杂交材料，以提高变异类型和诱变）选用杂交材料，以提高变异类型和诱变 效果。效果。（3）选用单倍体。）选用单倍体。（4）选用多倍体。）选用多倍体。2 诱变处理后代的选育诱变处理后代的选育（1 1）M1M1的种植和选择的种植和选择 a a 群体的大小：按群体的大小：按M2M2群体的

11、大小来决定群体的大小来决定 b b 考虑考虑M1M1的存活率和结实率的存活率和结实率 c M1c M1通常不进行选择：隐性突变较多，少量通常不进行选择：隐性突变较多，少量为显性突变为显性突变 d d 禾谷类作物禾谷类作物M1M1往往采取密植等方式来控制往往采取密植等方式来控制分蘖分蘖（2 2）M2M2的种植和选择的种植和选择 a M2出现分离，是分离最大的世代。出现分离，是分离最大的世代。 b M2出现无益突变，必须种植足够的出现无益突变，必须种植足够的M2群体。群体。 M2可采用系谱法或混合法两种播种方式可采用系谱法或混合法两种播种方式 ： M1 ： 不加选择，但必须收获主穗不加选择，但必须

12、收获主穗 。 M2 ： 种成穗行，种植种成穗行，种植 ck ；收获单穗、单株；收获单穗、单株； M3 : 仍种成穗行；选单株、株系；收单穗、仍种成穗行；选单株、株系；收单穗、株系；株系； M4 和以后世代：和以后世代： 鉴定株系，产量鉴定。鉴定株系，产量鉴定。 M1 每株主穗上混收几粒种子，混每株主穗上混收几粒种子，混合种植成合种植成M2 ，从中选择单株，测产。，从中选择单株，测产。 优缺点：优缺点： 方法简单省工；选择突变体较困方法简单省工；选择突变体较困 难，尤其是微突变。难，尤其是微突变。 诱变育种取得成效，应考虑以下几点：诱变育种取得成效，应考虑以下几点：l选择亲本要恰当。选择亲本要恰

13、当。l选择群体应尽可能大些。选择群体应尽可能大些。l选择适当的诱变剂。选择适当的诱变剂。l避免异花授粉，避免发生非诱变产生的变异。避免异花授粉，避免发生非诱变产生的变异。l适当提高选择强度。适当提高选择强度。四四 诱变育种的发展诱变育种的发展1 理化诱变剂的特异性理化诱变剂的特异性 一些诱变剂对突变有一定的特异性。一些诱变剂对突变有一定的特异性。例：例：大麦直立型突变体位点大麦直立型突变体位点ert-a、ert- e、 ert-d2 诱变剂的复合处理诱变剂的复合处理 几种诱变剂复合处理几种诱变剂复合处理 比单独处理更能提高比单独处理更能提高突变率。突变率。例：例：用用EIEI处理后再用处理后再用EMSEMS处理，效果较好，主要处理，效果较好，主要 是诱变剂的是诱变剂的预措作用预措作用。3 3 诱变育种存在的问题及对策诱变育种存