作物育種zong07課件

1、第七章 誘變育種一、誘變育種成就和意義利用理化因素誘發(fā)植株發(fā)生變異，再通過后代的鑒定和選擇育成新品種的方法。歷史 1927年，Muller在第三次國際遺傳學大會論述X-射線誘發(fā)果蠅產(chǎn)生大量變異，提出誘發(fā)突變改良植物； 之后，Stadler首次證明X-射線可以誘發(fā)玉米和大麥突變； Nilsson-Ehle & Gustafsson（1930）利用X射線輻照獲得了莖稈堅硬、穗型緊密、直立型的大麥突變體。 1934年，Tollenear利用X射線育成了第一個煙草突變品種Chlorina，并在生產(chǎn)上得到了推廣。 1948年，印度利用X射線誘變育成抗干旱的棉花品種。 誘變源不斷豐富和改進，從早期的紫外線

2、、 X-射線到r 射線、射線、中子和各種化學誘變劑第六章 誘變育種我國的主要業(yè)績：1957年，中國農(nóng)業(yè)科學院成立了我國第一個原子能農(nóng)業(yè)利用研究室；隨后各省也相繼成立有關研究機構；20世紀60年代中期開始在水稻、小麥、大豆等主要作物上利用輻射誘變育成了新品種，在生產(chǎn)上得到了應用。20世紀70年代后期，植物輻射誘變育種開始應用于蔬菜、糖料、瓜果、飼料、藥用和觀賞植物育種。9個品種獲國家發(fā)明獎，包括：水稻原豐早、棉花魯棉1號、大豆鐵豐18和黑農(nóng)26等意義： 豐富和拓寬了變異類型，尤其是自然界很少有的性狀變異，增加了可利用基因資源。第七章 誘變育種第六章 誘變育種二、物理誘變1、誘變劑種類和誘變的原理

3、：電磁輻射引起生物DNA損傷或斷裂，修復時發(fā)生錯誤拼接與復制，輻射后代表現(xiàn)型產(chǎn)生變異，對于可遺傳的變異可以加以選擇。（1）紫外線：波長200-390nm，低能電磁輻射。 激發(fā)原子外層電子電磁輻射，非電離輻射。 穿透力弱，只適用于單細胞組織或生物（2）X 射線：波長1nm以下，核外電磁輻射， 原子中激發(fā)態(tài)躍遷到低能態(tài)產(chǎn)生射線。 射線特性取決于工作電壓和靶材料（鎢、鉬） 軟X 射線：0.1-1nm，穿透力弱(mm)，（微效突變） 硬X 射線：0.001-0.1nm，穿透力(cm)，早期常用于誘變育種 高能X 射線：10-8-10-3nm，穿透力強第七章 誘變育種第六章 誘變育種（3）r 射線：波長

4、小于10-3 nm，核內(nèi)電離輻射，能量高，穿透力強（cm)。 最常用的物理誘變劑，60%誘變育成品種是利用r 射線 防護：水泥墻體、鉛板、金屬離子溶液、水體等 輻射源：60Co：由非放射性金屬鈷在中子反應堆中形成；半衰期5.3年 137Cs：鈾裂變產(chǎn)生，半衰期30年，能量是60Co 的一半 處理方式：外照射 慢照射：低劑量長時間（幾天至整個生育期）的照射 急照射：高劑量短時間內(nèi)完成； 設施結構：控制室：升降控制、安全報警、劑量監(jiān)測、電視監(jiān)控； 迷道：控制室與照射室之間過道，S、C、L形； 照射室：照射源、儲源井、升降裝置 處理對象：植株、種子、組織、器官、愈傷組織、花粉（無嵌合體）第七章 誘變

5、育種第六章 誘變育種浙江農(nóng)科院的60Co射線種植房 第七章 誘變育種慢照射 種植房急照射的照射室結構與種植房相似第六章 誘變育種四川農(nóng)科院的鈷圃全貌 （慢照射）第七章 誘變育種第六章 誘變育種粒子輻射（4）射線：放射性同位素 32P、35S、14C、131I 穿透力遠小于r 射線（mm）、但電離密度大 內(nèi)照射：同位素溶液浸泡、注射處理，常用32P（半衰期短） 射線：氦的原子核。穿透力更弱，電離密度更大。 對有機體內(nèi)產(chǎn)生嚴重的損傷，誘發(fā)染色體斷裂的能力很強。 中子：外照射（5）航天育種：利用太空微重力、高能粒子、高真空、缺氧和交變磁場等綜合物理誘變因子進行誘變和選擇育種研究。我國于1987年開始

6、進行航天搭載育種，由此育成了大田作物、蔬菜和花卉作物共50多個物種的300多個優(yōu)良新品種。特點：誘變作用強、變異幅度大、微突變類型多和有益變異多等優(yōu)點， 因此對于產(chǎn)量和品質(zhì)等經(jīng)濟性狀改良作用大。 第七章 誘變育種第六章 誘變育種照射劑量控制 放射性強度：放射源 mCi (10-3 Ci); uCi (10-6 Ci) 劑量強度：單位物質(zhì)吸收的劑量。 照射劑量：倫琴（R）表示，是X和-射線的劑量單位 庫倫/千克（Coulomb/Kg），相當于3.876*103R（新） 吸收劑量：拉特（Rad）表示 戈瑞（Gray），相當于1J/KG或100Rad（新） 中子流量：單位平方厘米的中子數(shù)（n/cm2

7、），也可用Rad來表示。 劑量率：單位時間內(nèi)物質(zhì)的吸收劑量 （R / min） 半致死劑量LD50：處理當代植株成活50% 臨界劑量：處理當代植株成活40% 各種作物對-射線和快中子處理適宜劑量列于表7-3第七章 誘變育種第六章 誘變育種三、化學誘變 1943年首先發(fā)現(xiàn)脲烷誘發(fā)月見草、百合等染色體畸變 1948年，Gustafsson等曾用芥子氣處理大麥獲得突變體 1、誘變劑種類和誘變原理：（1） 烷化劑：帶有一個或多個烷基 在堿性條件下，置換堿基（G）中的氧原子，烷化堿基 烷化DNA中的磷酸 酸性條件沒有誘變能力，但引起生理傷害 毒性大，能致癌，易揮發(fā)，使用時必須注意通風 主要烷化劑： 甲基

8、磺酸乙酯（ EMS） 硫酸二乙酯（DES） 乙烯亞胺（EI） 亞硝基乙基脲（烷） 第七章 誘變育種第六章 誘變育種（2）疊氮化鈉 等電點PI 4.8 在酸性條件下，產(chǎn)生NH3，替代堿基上其它基團（氨基化） 影響DNA的正常合成，它只作用于復制中的DNA 充氧溶液提高誘變效果 誘變效果較好，使用較為安全 堿性條件下無效 對多倍體無效 （3）堿基類似物 DNA 堿基的化學結構相類似的一些物質(zhì) 滲入DNA取代原有堿基，導致堿基錯配 5-溴尿嘧啶（5BU）和5-溴脫氧尿核苷（BUdR）是胸腺嘧啶（T） 的類似物； 5-氨基嘌呤（2-AP）是腺嘌呤（A）的類似物 第七章 誘變育種第六章 誘變育種四、誘變

9、育種的特點一、 提高突變率，擴大突變譜 一般誘變率在千分之一左右，多種誘變因素可使突變率提高到3%。二、改良單一性狀比較有效，同時改良多個性狀較困難三、 性狀穩(wěn)定快，育種年限短 誘發(fā)的變異大多是一個主基因的改變，因此穩(wěn)定較快，一般經(jīng)34代即可基本穩(wěn)定，有利于較短時間育成新品種。四、 誘發(fā)突變的方向和性質(zhì)難于掌握 突變類型多種多樣，但有益變異性狀少，要求大群體。 誘變育種與其它育種方法的結合 雜交育種與誘變育種 誘變育種與生物技術 復合誘變第七章 誘變育種第六章 誘變育種五、誘變育種的工作程序 1、確立目標性狀、選擇處理材料 單一性狀改良，高頻突變性狀（早熟、矮稈、抗?。?、材料選擇 選擇綜合性狀和適應性較好的推廣品種或優(yōu)良品系進行誘變處理 多倍體突變體的死亡率低、獲得較多的變異，但M2難于觀察到變異 花培