诱变育种的特点课件

1、第8章 诱 变 育 种第1节 诱变育种的成就及特点第2节 物理诱变剂及其处理方法 第3节 化学诱变剂及其处理方法 第4节 诱变育种程序 第5节 提高诱变育种效率的方法1第8章 诱 变 育 种诱变育种(induced mutation breeding)利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法。20世纪20年代，Muller在果蝇上，Stadler在玉米和大麦上首次证明X射线可诱发突变。1930年，Nilsson-Ehle&Gustafsson利用X射线辐照获得了茎秆坚硬、穗型紧密、直立型的大麦突变体。1934年，Tollenear利用X射线育成了第一个烟草突变品种Chlorina

2、，并在生产上得到了推广。1948年，印度用X射线诱变育成抗干旱棉花品种。 21927：Muller HJ.在果蝇上发现了很大数量的突变体。31934年，Tollenear利用X射线育成了第一个烟草突变品种Chlorina，并在生产上得到了推广。4mutant5contrastmutantRadiation induced awn of barley mutantcontrastmutantRadiation induced height of barley mutant6辐射导致的苹果红色果皮突变体contrastmutant 对 照突变体 contrastmutant 大麦突变体抗逆力增强

3、7第8章 诱 变 育 种中国1957年，中国农科学院成立原子能农业利用研究室；1961年，成立原子能农业利用研究所，设立辐射遗传育种研究室，中期在水稻、小麦、大豆等作物上利用辐射诱变育成了新品种；1975年，育成81个优良品种，面积约100万hm2。70年代后期，用于蔬菜、糖料、瓜果、饲料、药用和观赏植物育种。 8第 8 章 诱 变 育 种 第1节 诱变育种的成就及特点一、主要成就（一）育成大量植物新品种 1995年: 全世界在 158种植物上育成和推广了1932个品种；中国459个，占世界总数的14。 1985年以来: 种植面积基本稳定在900万hm2左右。（二）提供大量优异的种质资源 收集

4、24种植物的突变遗传资源1700余份，并对其进行了鉴定、编制名录及育种价值的研究。9第 8 章 诱 变 育 种 第1节 诱变育种的成就及特点二、诱变育种的特点（一）提高突变率，扩大突变谱 （二）有效地改良个别单一性状例如：改良品种早熟、矮秆、抗病和优质等单一性状有效，如明显高抗2种以上病害类型有困难。（三）缩短育种年限（四）诱变的方向和性质难以控制（五）在一个突变体中，很难出现多个理想性状 的变异。10第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 一、物理诱变剂的类别与性质 图8-1 诱变育种的射线种类11第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 浙江农

5、科院60CO射线种植房A黑龙江农科院60Co射线温室 B四川农科院钴圃全貌C日本60Co射线温室 D图7-2 我国现有的一些钴圃A-B-C12第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 13第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 60CO射线辐照装置14Mev中子加速器辐照装置14Later 20 century：laser breeding and space breeding .航天搭载15第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 表8-2 各 种 辐 射 源 特 性16第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其

6、处理方法 二、物理锈变剂处理方法 （一）诱变处理的材料 种子、绿色植株、花粉、子房、合子和胚细胞和营养器官，离体培养中的细胞和组织等。（二）辐射处理的方法 主要有2种 1.外照射 :有机体接受的辐射来自外部的辐射源 (如钴源、X射线源和中子源等)。急性照射：剂量率高，在几分钟至几小时内完成。17第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 慢性照射：剂量率低，需时长几周至几个月(年) 。连续照射：一段时间内一次照射完毕。分次照射：间隔多次照射完成。2.内照射 将辐射源引入生物体组织和细胞内照射 。 常用内照射源：32P、35S、131I、14C等射线源。主要方法： (1)浸泡

7、法 (2)注入法 (3)施入法 (4)合成法 供给植物14CO2，使植物通过光合作用将放射性的14C同化到代谢产物中引起变异。 18(三)辐射处理的敏感性1.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。19第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 2.辐射处理的敏感性差异 不同科、属、种、品种辐照敏感性不同 豆科禾本科

8、十字花科 不同倍数植物辐照敏感性不同 二倍体多倍体 不同器官、组织、细胞、成分辐照敏感性不同 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； 20第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 不同发育时期、不同生理状态辐照敏感性不同 幼龄植株老龄植株；未成熟种子成熟种子 湿种子干种子；萌动芽休眠芽 外界条件 无氧空气中辐照，幼苗损伤和染色体损伤少(四).辐射处理的剂量单位 1.放射性强度: 居里（Ci）:放射性同位素每秒有3.71010 次核衰变为1居里. 通常用mCi (10-3Ci) Ci (10-8Ci) 贝可(Bq), 即1Bq/sec2.70310

9、-11Ci。21第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 2.照射剂量:伦(伦琴,R)：1g空气中吸收83尔格（erg）的能量。 是 X和射线的剂量单位。库伦/千克:（1库仑/千克=3.876103R）3.吸收剂量:拉特(Rad) :1g受照射物质吸收100尔格的能量,即组织伦琴。吸收剂量单位戈瑞(Gray): （1戈瑞=100Rad=1焦耳/千克）4.中子流量：每平方厘米的中子数（n/cm2）5.剂量率：单位时间内所受的剂量。伦/小时 伦/秒22第 8 章 诱 变 育 种 第2节 常用物理诱变剂及其处理方法 表8-3 几种作物射线和快中子处理适宜的剂量23第 8 章 诱

10、 变 育 种 第3节 化学诱变剂及其处理方法 表8-4 常用化学诱变剂的主要特性诱变剂对DNA效应遗传效应烷化剂烷化碱基(主要是G),烷化磷酸基团,脱烷化嘌呤,糖-磷酸骨架的断裂A-T/G-C的转换,A-T/T-A、G-C/C-G的颠换叠氮化合物烷化磷酸基团、碱基影响DNA复制碱基类似物渗入DNA、取代原来碱基A-T/G-C的转换羟胺与胞嘧啶专化反应G-C/A-T的转换亚硝酸交换A、G、C的脱氨基作用缺失A-T/G-C的转换吖啶类碱基之间的插入移码一、化学诱变剂的类别与性质 24（1）诱发点突变多，染色体畸变少（2）具有迟效作用 潜在损伤 残留物的后效作用 化学活性基团的再诱变作用（3）处理材

11、料损伤轻，在某种程度上可进 行特异性诱变（4）使用方便，经济，不需要特殊设备二.化学诱变剂作用的特点25第 8 章 诱 变 育 种 第3节 化学诱变剂及其处理方法 三、化学诱变剂处理方法 1.处理材料和方法材料：种子,芽、插条、块茎、球茎等，活株幼穗、花粉、合子和原胚。浸泡:把种子、芽、休眠插条浸泡在诱变剂溶液中。滴液：在植物茎上作一浅切口，将浸透诱变剂溶液的棉球经切口浸入(完整植株或发育完整的花序)。26第 8 章 诱 变 育 种 第3节 化学诱变剂及其处理方法 注射涂抹：注射、浸泡或涂抹；施入或共培养: 较低浓度的诱变剂浸根或花药培养。熏蒸：在密封而潮湿的小箱中用化学诱变剂蒸气熏蒸铺成单层

12、的花粉粒。2.剂量及其确定 (1)化学诱变剂性质对剂量的影响 (2)处理浓度（表8-5） 27第 8 章 诱 变 育 种 第3节 化学诱变剂及其处理方法 表8-5 常用化学诱变剂处理禾谷类种子的浓度范围(3)处理时间 受处理组织完成水合作用，并被诱变剂所浸透。(4)处理温度 适当提高处理温度有良好的效果。 诱变剂浓度诱变剂浓度EMS50-300mM;0.3-1.5%NEU、NMU2-14.0mM;0.01-0.03%DES15-20mM;0.1-0.6%NaN31-4mMEI0.85-9mM;0.05-0.15%1：4-DAB*0.1-0.2%*1：4-双重氮乙酰丁烷。28第 8 章 诱 变

13、育 种 第4节 诱变育种程序 一、处理材料的选择 推广品种 、优良品系 、多倍体品种 、花培愈伤组织、体细胞培养产生的愈伤组织和杂交种子 等。二、诱变剂量的选择 X或射线降低30-50苗高为适宜剂量；中子(降低15-30苗高)和化学诱变剂(降低10-30苗高),或分别高(低)于适宜剂量的10。三、处理群体的大小 处理材料群体的大小依突变率和M2群体大小确定。29第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 突变率%=M2突变穗(株)行数 / M2总穗(株)行数100 突变率%=M2突变株数 / M2群体总株数100 四、后代种植和选择方法 1.M1种植与处理 经过诱变处理的种子或营养器官所

14、长成的植株或直接处理的植株均称为诱变一代（M1）。大多是隐性突变，少量是显性突变； 自交后代中隐性突变率低于孟德尔遗传期望值； 30第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 无性繁殖作物处理后的突变体是嵌合体；高剂量处理种子胚根(芽)膨大, 不出土(出后死亡);种植与处理：禾谷类种子处理M1应较高密度，控制分蘖，收主茎上的种子;应隔离种植(M1出现半不育), 得自交种子。禾谷类作物的主穗突变率比分糵穗高，第一次分糵穗比第二次分糵穗高 。异花授粉作物隔离种植，避免与异花授粉出现的变异植株相混淆。 31第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 2.M2及其后代的种植和选择 M1突变

15、遗传到后代决定于：突变细胞参与形成生殖器官，产生的种子带有突变性状; 产生的种子收获并种植获得M2株; 隐性突变经纯合后而显示。M2分离范围最大，大部分是叶绿素突变 ;出现无益突变较多，须种植足够的M2群体； 略低于适宜剂量处理的后代中易获得早熟类型；略高于适宜剂量的后代中较易获得矮秆突变。 32第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 种植方式 (1)系谱法 M1不选择，收主穗;M2种穗行(小麦条播或点播，20-100粒/行，隔20行播3行未处理亲本作对照),观察比较，发现突变体。M3种穗行，观察突变体的性状是否重现和整齐一致，是否符合育种目标，混收整齐一致的。M4及以后世代，系内鉴

16、定。33第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 (2) 混合法M1每株主穗收几粒种子混合种成M2( M1混收后随机选部分种子混合种成M2)，从中选单株和产量鉴定。 采用单籽传等杂交后代的选择方法。诱变育种成效：选择亲本恰当; 多倍体出现突变体的频率较低，改良隐性性状较显性性状容易；诱变剂选择适当；选择群体尽可能大；避免异花授粉和发生并非诱变产生的变异；提高选择强度。34第 8 章 诱 变 育 种 第4节 诱变育种程序 图8-3 禾谷类作物辐射育种过程示意图35第5节提高诱变育种效率的方法一.衡量诱变效果的指标1.突变率某一突变类型个体数占调查群体总数的% M2发生突变的株数突变率（%

17、）=100 M2种植的总株数第 8 章 诱 变 育 种 362.诱变效率 突变率诱变效率= 生物损伤3.诱变效果 突变率诱变效果= 诱变剂量第5节提高诱变育种效率的方法第 8 章 诱 变 育 种 374.诱变功效 有用突变率诱变功效= 诱变剂量第5节提高诱变育种效率的方法第 8 章 诱 变 育 种 38 2个问题：有益突变率低，突变方向、性质难控制。 1.选择适宜的育种材料。例如：大麦极敏感型品种突变率5.34，敏感4.57，中间4.21，迟钝3.14，极迟钝2.43。 杂合和异质基因型利于增加突变类型和突变率。 单细胞材料(雌配子、雄配子和合子)处理提高诱变和选择效率。 2.确定适宜的诱变剂和诱变剂量。 小麦：热中子EMS快中子射线；X射线DESEI; 水稻：EMSDES射线第5节提高诱变育种效率的方法第 8 章 诱 变 育 种 二.提高诱变育种效率的方法39第5节提高诱变育种效率的方法 3.采用适宜的处理时间。 4.可采用综合诱变处理。 例如：水稻盐粳2号干种子“射线NaN3”复合处理的矮秆突变效果最好。 5.与其它育种方法相结合。 与杂优利用结合诱发雄性不育和育性恢复突变. 与远缘杂交相结合，诱导易位系。 第 8 章 诱 变 育 种 40第 8 章 诱 变 育 种 重点与难点物理诱变剂的种类和处理方法；化学诱变剂的种类和处理方法；诱变材料的选择；诱变处理