植物輻射育種

第八章誘變與倍性育種第一節(jié)誘變育種的特點(diǎn)和類(lèi)別學(xué)習(xí)要點(diǎn)：誘變育種的意義誘變育種的特點(diǎn)一、定義誘變育種：人為采用物理、化學(xué)的因素、誘發(fā)有機(jī)體產(chǎn)生遺傳物質(zhì)的突變，經(jīng)選育成為新品種的途徑。二、誘變育種的意義1、豐富作物原有“基因庫(kù)”創(chuàng)造新的基因型2、提高突變頻率3、適于進(jìn)行“品種修繕”4、縮短育種年限5、其它（克服某些遠(yuǎn)緣雜交不親和的困難、促進(jìn)受精結(jié)實(shí)）三、誘變育種的特點(diǎn)1、誘變效果受到一系列復(fù)雜的內(nèi)因和外因的制約2、誘變效果常限于個(gè)別基因的表型效應(yīng)，而且基因型間對(duì)誘變因素的敏感性差異很大。3、在誘變條件下雖然突變頻率能大幅度提高，但有利于突變的機(jī)率很低。4、關(guān)于突變的范圍，即突變譜，通常遵循突變本身的規(guī)律。5、除了無(wú)性繁殖作物外，“誘變育種應(yīng)視為重組育種體系的一部分”。四、誘變育種的類(lèi)型根據(jù)誘變因素可分為：物理誘變、化學(xué)誘變物理誘變——主要指利用輻射、誘發(fā)基因突變和染色體變異。化學(xué)誘變——應(yīng)用有關(guān)化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)基因和染色體變異。第二節(jié)輻射育種學(xué)習(xí)要點(diǎn)：輻射育種的優(yōu)缺點(diǎn)輻射育種的處理方法輻射育種：指利用射線(xiàn)誘導(dǎo)植物發(fā)生遺傳變異，并通過(guò)選擇培育新品種的育種方法。我國(guó)1956年開(kāi)始進(jìn)行輻射育種的研究，目前在園藝植物中，我國(guó)利用輻射誘變已選育出了蘋(píng)果、柑桔、梨、大白菜、蘿卜、番茄、菊花、月季等的新品種或優(yōu)良變異株系。一、輻射育種的優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）變異頻率高，變異性狀多樣化輻射誘變的突變率可達(dá)1-3%，是天然突變率的100-1000倍。形態(tài)、組織、結(jié)構(gòu)、生理生化等變化，變異類(lèi)型豐富；甚至出現(xiàn)新類(lèi)型。（2）有利于品種單一性狀的改良個(gè)別基因突變，改良原品種個(gè)別不良性狀而保持品種原有優(yōu)良特性。（3）打破原有基因連鎖可將目標(biāo)性狀與不良性狀拆開(kāi)，取利舍弊（4）改變植物育性，有利于雜交育種輻射處理花粉，可克服某些遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，或使雜交不親和的異花授粉植物變?yōu)橛H和，利于受精結(jié)實(shí)，達(dá)到雜交目的。（5）變異易于穩(wěn)定，育種周期短由于誘發(fā)突變僅是植物少數(shù)基因變異，變異材料沒(méi)有經(jīng)過(guò)基因重組，變異性狀穩(wěn)定較快。2、輻射育種的局限性（1）變異方向和性質(zhì)難以預(yù)測(cè)和控制有利于變異不多，需擴(kuò)大誘變?nèi)后w，增加選擇機(jī)會(huì)。（2）改良的性狀有限點(diǎn)突變，不適宜綜合性狀的改良。（3）輻射突變，容易產(chǎn)生突變嵌合體用于誘變處理的材料多數(shù)是多細(xì)胞的器官或組織，容易產(chǎn)生突變嵌合體。二、輻射源的種類(lèi)1、X射線(xiàn)：中性射線(xiàn)，電磁輻射、穿透力強(qiáng)2、γ射線(xiàn)：應(yīng)用最廣，育種中應(yīng)用的γ射線(xiàn)多來(lái)源于3、β射線(xiàn)：放射性同位素4、中子：同位素中子裝置，即由兩種同位素組成，如鐳—鈹中子彈。誘變力強(qiáng)。5、紫外線(xiàn)：常用于處理花粉，培養(yǎng)細(xì)胞等。6、激光：二氧化碳激光器、紅寶石激光器等，光效應(yīng)、熱效應(yīng)、壓力效應(yīng)、電磁效應(yīng)等。60鈷（60Co）和137銫（137Cs）32磷（32P）和35硫（35S）。三、輻射的劑量單位1、照射劑量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的照射量倫琴（倫.R）：度量x射線(xiàn)和γ射線(xiàn)。國(guó)際單位是庫(kù)倫/千克即C/kg。1R=2.58×10-4C/kg2、吸收劑量：被照射物體某一點(diǎn)上單位質(zhì)量中所吸收的能量值。拉特（Rad）、戈瑞（Gy），1Gy=100Rad3、放射性強(qiáng)度：是指一個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)有多少個(gè)原子衰變，常用的放射性強(qiáng)度單位是居里。4、劑量率單位時(shí)間內(nèi)植物材料所接受的劑量稱(chēng)劑量率。四、輻射處理方法1、外照射：是指應(yīng)用某種輻射源發(fā)出的射線(xiàn)，對(duì)植物材料進(jìn)行體外照射?？煺丈渎丈渫庹丈鋾r(shí)間短，劑量率高的輻射方法時(shí)間長(zhǎng)、劑量率低的照射方法

特點(diǎn)：外照射時(shí)，用特定裝置產(chǎn)生的射線(xiàn)照射植物材料，方法簡(jiǎn)便，沒(méi)有放射污染，一次性處理量較大。適宜材料：完整的植株、幼苗、種子、無(wú)性繁殖材料（枝條、種球等）、離體培養(yǎng)中的材料及花粉等都可用于外照射。2、內(nèi)照射（1）定義把某種放射性同位素引入被處理的植物體內(nèi)進(jìn)行內(nèi)部照射。（2）特點(diǎn)劑量低、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、多數(shù)植物可在生育階段進(jìn)行處理；引入植物體內(nèi)的放射性元素，除本身的放射性效應(yīng)外，還具備由衰變產(chǎn)生的新元素的“蛻變效應(yīng)”。（3）注意內(nèi)照射也需一定的防護(hù)條件。經(jīng)處理的材料和用過(guò)的廢棄溶液，都帶有放射性，應(yīng)妥善處理，以免造成污染。（4）輻射源用作內(nèi)照射的放射性同位素，放射γ射線(xiàn)的有65Zn、60Co、59Fe等，放射β射線(xiàn)的有32P、35S、45Ca。（5）處理方法①浸泡法配制成溶液，浸泡種子或枝條，滲入材料內(nèi)部。②注射法或涂抹法注射入枝、干、芽、花序內(nèi)，或涂抹于枝、芽、葉表面及枝、干刻傷處，由吸收而進(jìn)入體內(nèi)。③飼喂法（施肥法）施入土壤中（或試管苗的培養(yǎng)基中），利用根系的吸收作用進(jìn)入體內(nèi)。或用14CO2被葉片吸收，借助光合作用形成產(chǎn)物，進(jìn)行體內(nèi)照射，藥液應(yīng)配加適當(dāng)?shù)臐駶?rùn)展布劑

五、輻射材料與輻射劑量的選擇1、輻射材料的選擇（1）親本材料的綜合性狀要優(yōu)良（2）處理材料類(lèi)型應(yīng)多樣化（3）盡可能選用單細(xì)胞或單倍體材料不出現(xiàn)嵌合體類(lèi)型，便于突變體的直接利用；不存在基因顯隱性問(wèn)題，突變性狀能直接表現(xiàn)，便于鑒定篩選。（4）誘變材料①種子：可處理干種子、濕種子和萌動(dòng)種子，種子生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞突變。優(yōu)點(diǎn)：處理量大、便于運(yùn)輸、操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：種胚具有多細(xì)胞結(jié)構(gòu)，輻射后會(huì)形成嵌合體。無(wú)性繁殖為主的園藝植物處理種子后，童期長(zhǎng)，開(kāi)花結(jié)果晚。②營(yíng)養(yǎng)器官：可處理枝條、塊莖、鱗莖、球莖等。優(yōu)點(diǎn)：多年生的果樹(shù)常用枝條進(jìn)行射線(xiàn)處理，比照射花粉和種子具有結(jié)果早、鑒定快等特點(diǎn)。③生長(zhǎng)植株：小的植株可在60Coγ照射室整株或局部快照射；

大的植株一般在60Coγ圃場(chǎng)進(jìn)行田間生長(zhǎng)期慢照射。④花粉：

很少產(chǎn)生嵌合體，經(jīng)輻射的花粉一旦產(chǎn)生突變，與卵細(xì)胞結(jié)合所產(chǎn)生的植株即是異質(zhì)結(jié)合體。⑤子房：

不易產(chǎn)生嵌合體，不僅可以誘發(fā)卵細(xì)胞突變，而且可能影響受精作用，誘發(fā)孤雌生殖。⑥其他；

愈傷組織、單細(xì)胞、原生質(zhì)體以及單倍體材料等材料進(jìn)行輻射處理。2、輻射劑量的選擇（1）園藝植物的輻射敏感性植物對(duì)輻射反應(yīng)的強(qiáng)弱與快慢稱(chēng)為輻射敏感性。對(duì)輻射反應(yīng)強(qiáng)烈，反應(yīng)快的叫輻射敏感性強(qiáng)，反之則弱。用致死劑量、半致死劑量及臨界劑量來(lái)衡量植物輻射敏感性強(qiáng)弱。致死劑量（LD100）：使被照射材料全部死亡的最低劑量。半致死劑量（LD50）：使被照射材料成活率或生長(zhǎng)量為對(duì)照50%的劑量。臨界劑量（LD40）：使被照射材料成活率或生長(zhǎng)量為對(duì)照40%的劑量。（2）輻射劑量的選擇劑量太低，變異率低；劑量太高，成活率低。理想的誘變劑量：既能誘變產(chǎn)生較多有利于突變體，又能保證變異個(gè)體的成活與繁育性。材料的輻射敏感性不同，最佳誘變劑量也不同，在實(shí)踐中大多以臨界劑量作為輻射劑量。遺傳因素對(duì)輻射敏感性的影響不同器官、組織的敏感性不同同一器官、組織不同發(fā)育階段或生理狀態(tài)具有不同敏感性蘋(píng)果生長(zhǎng)枝：2-3千倫KR，葡萄休眠枝條：2-3KR草莓匍匐枝條：15-25KR柑橘新鮮種子：10-15KR芥菜干種子：100KR大白菜干種子：40-80KR番茄干