第8章 誘變育種教材

第八章誘變育種

上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院它是人工創(chuàng)育新品種的一種方法，始于20世紀(jì)30年代，當(dāng)人們肯定了X射線和某些化學(xué)藥劑對(duì)植物有一定的誘變作用之后，誘變育種工作才得以發(fā)展。琚淑明上篇：園林植物遺傳學(xué)徐州工程學(xué)院常規(guī)育種技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)：引種、選種、雜交育種。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，無(wú)需復(fù)雜的儀器設(shè)備；親本選配好后便可以創(chuàng)造各種類(lèi)型的變異；可以利用雜種優(yōu)勢(shì)。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院常規(guī)育種的局限性雜種后代遺傳組成復(fù)雜，分離廣泛；新基因型的出現(xiàn)依賴于親本基因型；連鎖基因的連鎖關(guān)系很難打破；無(wú)法利用染色體倍性變化；育種年限較長(zhǎng)。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院自然界產(chǎn)生的可遺傳的變異遺傳重組；染色體數(shù)量變異；染色體結(jié)構(gòu)變異；基因突變。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院1、提高變異頻率，擴(kuò)大變異范圍2、能改變品種單一不良性狀，而保持其他優(yōu)良性狀不變3、誘變引起的變異穩(wěn)定快，可縮短育種年限4、克服遠(yuǎn)緣雜交不結(jié)實(shí)性，改變植物育性5、增強(qiáng)抗逆性

，改進(jìn)品質(zhì)一、花卉植物誘發(fā)突變的特點(diǎn)上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院雖然輻射誘變有以上多方面優(yōu)點(diǎn)，但也存在缺陷，主要為：1、誘發(fā)突變的方向和性質(zhì)難掌握，有利突變率較低。2、誘發(fā)的突變有時(shí)會(huì)發(fā)生逆突變，使已產(chǎn)生的突變又恢復(fù)成原來(lái)的性狀。3、誘變往往是點(diǎn)突變，因此對(duì)某些受多基因控制的數(shù)量性狀改良作用不大。只有當(dāng)主基因發(fā)生突變時(shí)，效果才明顯。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院人工誘變的方法物理方法化學(xué)方法人工誘變的思路染色體結(jié)構(gòu)變化染色體數(shù)量變化基因突變轉(zhuǎn)基因操作上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院人工誘變的技術(shù)措施輻射誘變化學(xué)誘變空間誘變基因工程上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院第一節(jié)輻射誘變

利用物理輻射能源處理植物材料，使其遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而從中篩選變異進(jìn)行品種培育的育種方法。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院電磁波輻射粒子輻射γ射線X射線?射線中子電離射線?射線γ射線X射線非電離射線中子紫外線激光一、射線的種類(lèi)及其特征1、γ射線 又稱丙種射線，是一種高能電磁波，波長(zhǎng)10-8～10-15cm，主要由放射性同位素60Co或137Cs產(chǎn)生。γ射線波長(zhǎng)短，穿透力強(qiáng)，射程遠(yuǎn)。它能同時(shí)處理大量材料，并能于植物的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)在自然的田間條件下進(jìn)行長(zhǎng)期照射。但田間照射時(shí)一定要注意安全防護(hù)，它可以照射很多種子，而且劑量比較均勻。 在花卉輻射誘變育種中，60Coγ射線是使用普遍的輻射誘導(dǎo)源。γ射線分急性照射、亞急性照射和慢性照射。急性照射即用較高射量率在幾分種至幾小時(shí)照射完畢；慢性照射是用低照射量率在幾天或整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)長(zhǎng)期照射；亞急性照射則是照射時(shí)間常介于急性、慢性照射之間。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院2、X射線又稱陰極射線，由X射線發(fā)射器（X光機(jī)）產(chǎn)生，波長(zhǎng)10-10～10-5cm，屬核外產(chǎn)生的電磁輻射，穿透力不如γ射線。當(dāng)X光和工作電壓較低時(shí)，X光管放出的X射線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，穿透力較小，在被照射物質(zhì)中引起的電離較密集，叫做軟X射線。反之，則為硬X射線。在育種中，希望用穿透力強(qiáng)的硬X射線。X射線是最早應(yīng)用于誘變工作的射線。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院3、β射線 又稱乙種射線，常由放射性同位數(shù)32P、35S等進(jìn)行核衰變時(shí)產(chǎn)生。β射線是一種帶負(fù)電荷的電子流，在空氣中射程短、穿透力弱，不適宜做外照射的射線源，只能用于“內(nèi)照射”，即利用這種放射性同位素的溶液浸種，讓這些同位素進(jìn)入植物組織和細(xì)胞中，使射線對(duì)植物產(chǎn)生作用。用內(nèi)照射法浸種或浸植物組織時(shí)，由于這些同位素滲入到細(xì)胞核中，作用部位較集中，可獲得具有某些特點(diǎn)的突變譜。在進(jìn)行誘變育種時(shí)，也有將含β射線的同位素理在塑料中，然后將塑料貼在頂端分生組織、芽等上面進(jìn)行照射?；?qū)⑼凰赜萌嗽鞓?shù)脂包裹到雙層鋁管壁內(nèi)制成輕便的β照射裝置，將需要照射的枝條插到管內(nèi)進(jìn)行照射。在對(duì)花粉進(jìn)行照射時(shí)，還可以在玻璃上涂上同位素溶液，烘干后扣在平鋪的薄層花粉上進(jìn)行照射。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院4、中子 中子是不帶電的電子流，在自然界中并不單獨(dú)存在，只有在原子核受到外來(lái)粒子沖擊產(chǎn)生核反應(yīng)時(shí)，才從原子核里釋放出來(lái)。中子根據(jù)其攜帶的能量大小不同，可分為熱中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。目前輻射育種中，使用較多的是熱中子和快中子。當(dāng)用中子照射組織時(shí)，可以產(chǎn)生以下幾種作用：從照射物質(zhì)中打出一個(gè)核，形成反沖核，使物質(zhì)的原子核處于激發(fā)狀態(tài)而放出γ射線，引起不同的核反應(yīng)，形成放射性同位素，產(chǎn)生次級(jí)放射性等，故電離密度大，常引起大的突變，在同們劑量下，中子照射種子產(chǎn)生的突變率較高。5、紫外線紫外線是一種穿透力小的非電離射線。其波長(zhǎng)為2000～3950?，而以波長(zhǎng)2500～2900?的范圍內(nèi)誘變作用最強(qiáng)，這一波段為該酸吸收波長(zhǎng)，因此植物最具有誘變效力。紫外線由于穿透力很弱，在植物育種中主要用于處理花粉粒。用紫外線進(jìn)行誘變育種時(shí)常使用的設(shè)備為紫外燈，其中以15瓦低壓石英水銀燈效果最好。輻射時(shí)將花粉放在燈管幾厘米處進(jìn)行照射。在我國(guó)，目前常以燈管的瓦數(shù)、處理時(shí)的距離和時(shí)間來(lái)表示輻照量。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院六、激光激光是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新光源，僅在近些年才被應(yīng)用于植物育種。激光是基于物質(zhì)受激輻射原理而產(chǎn)生的一種高強(qiáng)度單色相干光，它具有高度亮、單色性、方向性和相干性都好的特色。它是一種低能的電磁輻時(shí)。在誘變育種中主要利用的激光波長(zhǎng)2000～10000?。主要是由于這一段波長(zhǎng)容易被照射生物體吸收而發(fā)生激發(fā)作用。目前誘變中使用的激光器有：玻璃激光器、紅寶石激光器、氦一氖激光器、CO2激光器、氮分子激光器，用激光可處理植物的種子、花粉、子房、合子等。目前國(guó)際上已使用激光對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行微束照射，以研究輻射對(duì)細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)的影響。隨著生物技術(shù)工程的發(fā)展，單細(xì)胞定向人工誘變育種將是一種有效的育種方法。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院7、高能電子表利用高能電子束進(jìn)行輻射育種是近幾年才采用的一種新的誘變手段。這些高能電子束主要是利用電子直接加速器產(chǎn)生的。用高能電子束誘變的植物，具有在誘變一代（M1代）損傷輕，而誘變二代（M2代）效率高等特點(diǎn)。由于高能電子束當(dāng)能量不同時(shí)，它穿透的植物體厚度不同，所以進(jìn)行誘變育種時(shí)，一定要了解所用加速器的主要性能指標(biāo)，束流能量，束流強(qiáng)度，輻射后應(yīng)記下照射時(shí)的靶距、掃描寬度、照射時(shí)間等。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院二、輻射劑量和劑量單位

1．照射劑量 只用于X射線和γ射線，單位為倫琴（R）。1倫琴為X或γ射線在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下使1cm2的空氣生成0.283×109個(gè)正負(fù)離子對(duì)所吸收的能量。國(guó)際制單位為庫(kù)倫/千克（C/kg），1庫(kù)倫/千克是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下使1kg空氣發(fā)生電離形成正負(fù)離子對(duì)所吸收的能量。1R=2.58×10-4C/kg1C/kg=3.876×102R上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院2．吸收劑量 用于任何射線、中子及任何物質(zhì)。單位為拉德（rad）。每1g被照射物質(zhì)吸收100erg（爾格）能量稱為1rad（erg為能量單位）；國(guó)際制單位稱為戈瑞（Gy），每1kg照射物吸收1J的能量稱為1Gy。1GY=100rad=1J/kg1rad=100erg/g=10-2Gy=10-2J/kg上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院3．放射性強(qiáng)度 是用來(lái)表示放射性元素的放射性大小的。其單位為居里（Ci）。放射性元素在1秒內(nèi)能進(jìn)行3.7×1010次核衰變的強(qiáng)度為1居里。由于居里單位較大，常采用毫居里（mCi），微居里（μCi），放射性強(qiáng)度的國(guó)際制單位為貝可勒爾（Bq）。1Bq是指放射性元素每秒種衰變一次。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院4、劑量單位：輻射劑量的單位常因不同射線的不同計(jì)量方法而不同：倫琴：簡(jiǎn)稱倫或用R符號(hào)表示，它是最早應(yīng)用于測(cè)量X射線的劑量單位。拉特：也稱組織倫琴，用rad表示。它是對(duì)于任何電離輻射的吸收劑量單位，一拉特就是指一克被照射物質(zhì)吸收了100爾格的能量。

積分流量：中子射線的劑量計(jì)算，一向以每平方厘米上通過(guò)多少個(gè)數(shù)來(lái)確定的，其單位以中子數(shù)/厘米2表示。居里：是放射性強(qiáng)度的單位，用Ci或C表示。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院5、劑量率

劑量率在輻射育種中很重要，往往用同一劑量處理同一個(gè)品種的種子，劑量率不同，輻射效果也不相同。劑量率即單位時(shí)間內(nèi)射線能量的大小。單位以倫/分或倫/小時(shí)來(lái)表示。P=D/TP—?jiǎng)┝繌?qiáng)度D—放射劑量T—照射時(shí)間上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（五）輻射劑量PXT致死劑量（LD）：全部致死的劑量值。半致死劑量（LD50）：50%存活時(shí)的劑量值。生長(zhǎng)指數(shù)（GR50）：生長(zhǎng)量比對(duì)照降低50%的劑量值?；盍χ笖?shù)劑量（VID50）:輻射后種子活力指數(shù)比對(duì)照下降50%所需的劑量?；盍χ笖?shù)

VI=SGi

發(fā)芽指數(shù)Gi=

Gt/Dt

S–根長(zhǎng)或苗高；Gt–第7天的發(fā)芽數(shù)；Dt–達(dá)到指定發(fā)芽數(shù)的日數(shù)。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院三、輻射材料的選擇（一）選擇材料的原則綜合性狀好，個(gè)別性狀有待改善；雜合子材料；易產(chǎn)生不定芽;對(duì)輻射較為敏感的材料。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（二）植物對(duì)輻射的敏感性科、屬、種的敏感差異；品種間敏感差異；不同發(fā)育階段差異；不同組織器官差異。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院１、氧：如果使種子或植物在完全無(wú)氧的空氣中受照射，則誘變效率可以提高，而染色體損傷相對(duì)減少。如希望產(chǎn)生較多的染色體畸變，最好在有氧的條件下處理。２、含水量：在種子輻射處理時(shí)，欲得到較高的誘變率，可將種子含水量調(diào)到1.3——1.4%左右；如希望得到較高的染色體畸變率，則可鈄種子含水量降低水平。。

（三）影響植物材料敏感性的因素上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院３、溫度：在種子受照射后，對(duì)種子進(jìn)行處理，即在75℃或85℃處理15分鐘，此種處理稱“熱擊”，可以降低照射后在有氧條件下吸水所產(chǎn)生的敏感性。４、核體積（包括植物的多倍性）：輻射敏感性與“間期”染色體體積之間呈負(fù)相關(guān)，即“間期”染色體體積愈大，輻射敏感性愈小，否則相反；輻射敏感性亦與DNA含量成負(fù)相關(guān)，即DNA含量越多，輻射敏感性越差，所以多倍體植物比較輻射。

輻射處理分外照射內(nèi)照射兩種形式。

（一）外照射：是指被照射的種子、球莖、鱗莖、塊莖、插穗、花粉、植株等所受的輻射來(lái)自外部的某一輻射源。目前外照常用的是X射線，?射線、快中子或熱中子。外照方法簡(jiǎn)便安全，可大量處理，所以廣為采用。

四、輻射處理的主要方法

上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院外照射處理植物的部位和方法：

１、種子照射種子的方法有處理干種子、濕種子、萌動(dòng)種子三種。目前應(yīng)用較多的是處理干種子。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院處理干種子的優(yōu)點(diǎn)是：能處理大量種子；操作方便；便于運(yùn)輸和貯藏；受環(huán)境條件的影響??；經(jīng)過(guò)輻射處理過(guò)的種子，沒(méi)有污染和散射的問(wèn)題。２、無(wú)性繁殖器官許多園林植物是用無(wú)性繁殖的，而且有部分園林植物從來(lái)不結(jié)種子，只依靠無(wú)性繁殖的.誘變育種是對(duì)這類(lèi)材料進(jìn)行品種改良的重要手段，在誘變育種中只要得到好的突變體，就可直接繁殖利用。

上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院３、花粉照射花粉與照射種子相比，其優(yōu)點(diǎn)是很少產(chǎn)生嵌合體，即花粉一旦發(fā)生突變，其授精卵便成為異質(zhì)結(jié)合予，將來(lái)發(fā)育為異質(zhì)結(jié)合的植株，通過(guò)自交，其后代可以分離出來(lái)許多突變體。

上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院４、子房射線對(duì)卵細(xì)胞影響較大，相引起后代較大的變異，它不僅引起卵細(xì)胞突變，亦可影響受精作有時(shí)可誘發(fā)孤雌生殖。

上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（二）內(nèi)照射：

是指輻射源被引進(jìn)到受照射的植物體的內(nèi)部。照射源：32P、36S、14C等放射性元素的化合物。照射方法：浸泡種子或枝條；注射入植物的莖桿、枝條、芽等部位；施入土壤：施于土壤中使植物吸收；飼養(yǎng)法：用放射性的14C供給植物，借助于光合作用所形成的產(chǎn)物來(lái)進(jìn)行內(nèi)照射。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院注意事項(xiàng)：利用內(nèi)照射誘變需要一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；試驗(yàn)過(guò)程中還需要一定的防護(hù)，預(yù)防放射性同位素的污染，處理過(guò)的材料在一定時(shí)間內(nèi)帶有效射性。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（三）其它照射方式急照射和慢照射重復(fù)照射上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院五、輻射后代的選育

（一）種子輻射后代的選育M0:接受輻射處理的當(dāng)代植株。M1:輻射處理種子產(chǎn)生的子一代。M2:輻射處理種子產(chǎn)生的子二代。嵌和體的分析上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（二）無(wú)性繁殖器官輻射處理后的選育無(wú)性繁殖的園林植物，選擇自然產(chǎn)生的芽變，是有效的方法。用射線照射無(wú)性繁殖器官，可以提高芽變的頻率，是加速選育新品種的有效途徑之一。輻射生理?yè)p傷的恢復(fù)；輻射變異的觀察；輻射后代的選育推廣。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院無(wú)性繁殖的園林植物誘發(fā)突變有下列特點(diǎn)：輻射后代穩(wěn)定得比較快。在遺傳上大多是異質(zhì)的。變異一旦發(fā)生，通常在后代可表現(xiàn)出來(lái)，所以選擇主要在M1代進(jìn)行。注意增強(qiáng)選擇，防止逆突變出現(xiàn)。第二節(jié)化學(xué)誘變育種利用化學(xué)誘變劑誘發(fā)園林植物產(chǎn)生遺傳變異，以選育新品種的技術(shù)。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院一、化學(xué)誘變育種的特點(diǎn)操作簡(jiǎn)便、價(jià)格低廉；專(zhuān)一性強(qiáng)；提高突變頻率、擴(kuò)大突變譜；多數(shù)為遲發(fā)性突變；誘變后代的穩(wěn)定過(guò)程較短，可縮短育種年限。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院二、化學(xué)誘變劑的種類(lèi)1．烷化劑類(lèi)甲基磺酸乙酯（EMS）、乙基磺酸乙酯（EES）、甲基磺甲酯（MMS）、丙基磺酸丙酯（PPS）、甲基磺酸丙酯（PMS）、甲基磺酸丁酯（DES）、亞硝基乙基脲（NEH）、亞硝基乙基尿烷（NEU）、亞硝基胍（NTG）、硫酸二乙酯（DES）、硫酸二甲酯（MES）、乙烯亞胺（EI）。 烷化劑大部分是潛在的致癌物質(zhì)，因此使用中避免與皮膚接觸，或吸入它的氣體。其中甲基磺酸乙酯的毒性較小，是最好的誘變劑之一。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院2．核酸咕基類(lèi)似物 5—溴尿嘧啶（5—BU），5—溴去氧脲嘧啶核苷（5—BUdR），8—氮鳥(niǎo)嘌呤、咖啡堿、馬來(lái)酰肼，2—氨基嘌呤（2AP）。3．吖啶類(lèi)（嵌入劑） 吖啶橙、二氨基吖啶、人工合成ICR化合物。4．無(wú)機(jī)化合物 H2O2、LiCl、亞硝酸、MnCl2、CuSO4等。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院5．簡(jiǎn)單有機(jī)化合物 抗生素、絲裂毒素、重氮絲氨酸、中性紅甲醛、氧化乙烯、重氮甲烷、氨基甲酸乙酯、鏈霉素等。6．異種DNA 高級(jí)酚羥胺（HA）、苯的衍生物、嘌呤及其衍生物、磺胺藥物。7．生物堿 石蒜堿、秋水仙堿、喜樹(shù)堿、長(zhǎng)春花堿等。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院三、化學(xué)誘變劑處理的主要方法（一）、誘變處理的方法 有浸漬法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法以及施入培養(yǎng)液培養(yǎng)法等。通常用誘變劑浸泡種子或枝條、鱗莖、塊莖、塊根，使透變劑吸入組織內(nèi)部，產(chǎn)生誘變作用。處理步驟如下：上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院1．預(yù)處理 在誘變處理前，先用水浸泡種子，提高其敏感性。如果能在水中加入適量生長(zhǎng)素，更可提高誘變效果。2．藥液處理 藥劑的溶解度、處理時(shí)間、處理時(shí)的溫度、pH值、誘變材料的組織結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)特性等，都會(huì)影響誘變效果。一般宜在0～10℃的低溫下進(jìn)行。使用時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)木彌_溶液，一般認(rèn)為磷酸緩沖液最好，pH值應(yīng)控制在7～9范圍內(nèi)。有人在誘變處理時(shí)，先在低溫下處理0.5～2小時(shí)，再在溫度（25～40℃）高濃度下處理，則有效提高了EMS和DES的誘變效果。處理時(shí)加入二甲亞礬或增大2～5個(gè)大氣壓，可提高誘變劑的穿透作用。3．后處理 處理后的植物材料應(yīng)馬上用清水漂洗，防止殘留藥效對(duì)植物造成進(jìn)一步生理?yè)p傷。經(jīng)處理的種子應(yīng)立即播種，否則應(yīng)在0～4℃下短期貯藏。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（二）、化學(xué)誘變劑量的選擇不同花卉或同一花卉不同品種以及同一品種的不同器官組織對(duì)誘變劑量的要求都不相同。一般認(rèn)為在各類(lèi)植物種子處理后，長(zhǎng)成植株的生長(zhǎng)量比正常的下降20%～60%，用EMS誘變劑處理的生長(zhǎng)量不降20%為適宜劑量。誘變劑的濃度與處理的時(shí)間成正比，一般高濃度短時(shí)間，低濃度長(zhǎng)時(shí)間，通常用的濃度為0.005%～0.05%，處理時(shí)間1～24小時(shí)。（三）、化學(xué)誘變劑處理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1．安全問(wèn)題。化學(xué)誘變劑都有不同程度的毒性，例如烷化劑類(lèi)是潛在的致癌物質(zhì)，因此在使用時(shí)應(yīng)避免與皮膚接觸或吸入它們的氣體。進(jìn)行誘變處理時(shí)一般多在具有通風(fēng)管密閉超凈工作臺(tái)上進(jìn)行。操作時(shí)應(yīng)戴乳膠手套以免與皮膚接觸。

2．處理后的水籠頭下用清水沖洗10～30分鐘，防止材料上殘存的藥液對(duì)植物進(jìn)一步損傷。也可根據(jù)化學(xué)誘變劑的化學(xué)特性，使用一些化學(xué)“清除劑”如甘氨酸以解除氮芥的作用，硫化硫酸鈉可解除MMS（甲基磺酸甲酯）、DES（硫酸二乙酯）的作用。

3．播種前應(yīng)注意防止種子風(fēng)干。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（四）化學(xué)誘變后代的選育化學(xué)誘變后代的選育方法基本上與輻射誘變后代的選育相同，也是對(duì)種子繁殖的一般在M1代不做選擇，M2代是選擇的重點(diǎn)。對(duì)無(wú)性繁殖的類(lèi)型，可通過(guò)多次摘心、修剪、扦插、嫁接或組織培養(yǎng)等方法使內(nèi)部變異組織顯現(xiàn)出來(lái)。進(jìn)行單株選擇或芽變選種，對(duì)變異類(lèi)型鑒定后，經(jīng)試驗(yàn)就可繁殖推廣。第三節(jié)多倍體育種選育細(xì)胞核中具有3套以上染色體組的優(yōu)良品種的方法，稱為多倍體育種。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院一、多倍體的特點(diǎn)巨大性；可孕性低；適應(yīng)性強(qiáng)；產(chǎn)量高；可克服遠(yuǎn)緣雜交不育性。二、多倍體的種類(lèi)同源多倍體異源多倍體非整倍體上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院三、人工誘導(dǎo)多倍體的方法（一）材料的選擇最有希望獲得成功的材料：染色體倍數(shù)低的植物；染色體數(shù)量少的植物；異花授粉植物；能利用無(wú)性繁殖方法繁殖的植物；遠(yuǎn)源雜交的不孕雜種；不同品種間雜交的雜種后代上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（二）、秋水仙素的理化性質(zhì)、配制與貯藏 秋水仙素是從百合科植物秋水仙（Colchicumautumnale）的根、莖、種子等器官中提煉出來(lái)的一種藥劑，分子式為C22H25O6N·1H2O。積水仙素是淡黃色粉末，純品是針狀無(wú)色結(jié)晶性，性極毒，融點(diǎn)為155℃，易溶于水、酒料、氯仿和甲醛中，不易溶解于乙醚、苯。 秋水仙素能抑制細(xì)胞分裂時(shí)紡錘絲的形成，使已正常分離的染色體不能拉向兩極，同時(shí)秋水仙素又抑制細(xì)胞板的形成，使細(xì)胞有絲分裂停頓在分裂中期。由于它并不影響染色體的復(fù)制，因而造成加倍后的染色體仍處于一個(gè)細(xì)胞中，導(dǎo)致形成多倍體。處理過(guò)后，如用清水洗凈秋水仙素的殘液，細(xì)胞分裂仍可恢復(fù)正常。 人工誘導(dǎo)多倍體常用秋水仙素的水溶液。配制方法為，將秋水仙素直接溶于冷水中，或先將其溶于少量酒精中，再加冷水。配制好的溶液應(yīng)放入棕色玻璃瓶?jī)?nèi)保存，且保存時(shí)應(yīng)置于暗處，避免陽(yáng)光直射，此外瓶蓋應(yīng)擰緊，以減少與空氣的接觸，避免造成藥效損失。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 人工誘導(dǎo)多倍體主要采用化學(xué)法，即用一些化學(xué)藥劑，如：秋水仙素、富民農(nóng)、笑氣、咖啡堿、茶嵌戊烷、水合三氯乙醛等，常用試劑：秋水仙堿長(zhǎng)春花堿但以秋水仙素的效果最佳。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（三）、處理材料的適宜時(shí)期 秋水仙素溶液只是影響正在分裂的細(xì)胞，對(duì)于處于其他狀態(tài)的細(xì)胞不起作用。因此，對(duì)植物材料處理的適宜時(shí)期是種子（干種子或萌動(dòng)種子）、幼苗、幼根與莖的生長(zhǎng)點(diǎn)、球莖與球根的萌動(dòng)芽等。如果處理材料的發(fā)育階段較晚，被誘導(dǎo)的植株易出現(xiàn)嵌合體。。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（四）、秋水仙素的濃度與處理時(shí)間 秋水仙素溶液的濃度及處理時(shí)間的長(zhǎng)短是誘導(dǎo)多倍體成功的關(guān)鍵因素。

一般秋水仙素處理的有效濃度有0.0006%～1.6%，比較適宜的濃度為0.2%～0.4%。處理時(shí)間長(zhǎng)短與所用秋水仙素的濃度有密切關(guān)系，一般濃度俞大，處理時(shí)間則要愈短，相反則可適當(dāng)延長(zhǎng)。多數(shù)實(shí)驗(yàn)表明，濃度大，處理時(shí)間短的效果比濃度小，處理時(shí)間長(zhǎng)要好。但處理時(shí)間一般不應(yīng)小于24小時(shí)或以處理細(xì)胞分裂的1～2個(gè)周期為原則。

由于不同植物，不同器官或組織在一定條件下對(duì)秋水仙素的反應(yīng)不同，因此，須根據(jù)不同情況來(lái)掌握處理的濃度和時(shí)間。例如，東北林業(yè)大學(xué)張敩方等人用白花類(lèi)型金魚(yú)草種子進(jìn)行多倍體誘變，采用濃度0.3%～0.5%的秋水仙素處理24小時(shí)誘變效果較好。另有實(shí)驗(yàn)表明，處理矮牽牛種子的適宜濃度為0.01%～0.1%，以0.05%處理時(shí)間24小時(shí)效果最佳。在不同器官方面，處理種子的濃度可稍高些，持續(xù)時(shí)間可稍長(zhǎng)（一般為24～48小時(shí)）；處理幼苗時(shí)，濃度應(yīng)低些，處理時(shí)間可稍短點(diǎn)；植物幼根對(duì)秋水仙素比較敏感，極易受損害，因此，對(duì)根處理時(shí)應(yīng)采用秋水仙素溶液與清水交替間歇的方法較好。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（五）、常用秋水仙素處理的方法1．浸漬法 此法適于處理種子，枝條及盆栽小苗。 對(duì)種子進(jìn)行處理時(shí)，選干種子或萌動(dòng)種子，將它們放于培養(yǎng)器內(nèi)，再倒入一定濃度的秋水仙素溶液，溶液量為淹沒(méi)種子的2/3為宜。處理時(shí)間多為24小時(shí)，濃度0.2%～1.6%。浸漬時(shí)間不能太長(zhǎng)，一般不超過(guò)6天，以免影響根的生長(zhǎng)。最好是在發(fā)根以前處理完畢。處理完后應(yīng)及時(shí)用清水洗凈殘液，再將種子播種或沙培。對(duì)于百合類(lèi)植物，常采二倍體鱗片浸于0.05%～0.1%的秋水仙素溶液，處理1～3小時(shí)后洗凈扦插。唐菖蒲實(shí)生小球也可用浸漬法促使染色體加倍。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 盆栽幼苗，

處理時(shí)將盆倒置，使幼苗頂端生長(zhǎng)點(diǎn)浸入秋水仙素溶液內(nèi)，以生長(zhǎng)點(diǎn)全部浸沒(méi)為度。對(duì)于組織培養(yǎng)試管苗也可采用浸漬法處理，只是處理時(shí)須用紗布或濕濾紙覆蓋根部，處理時(shí)間因材料可從幾個(gè)小到幾天。對(duì)插條，一般處理1～2天。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 2．滴定法用滴管將秋水仙素水溶液滴在子葉、幼苗的生長(zhǎng)點(diǎn)上（即頂芽或側(cè)芽部位）。一般6～8小時(shí)滴一次，若氣候干燥，蒸發(fā)快，中間可加滴溜餾水一次，如此反復(fù)處理一至數(shù)日，使溶液透過(guò)表皮滲入組織內(nèi)起作用。若水滴難以停留在芽處，則可用棉球包裹幼芽，再滴芽液處理。此法與浸種法相比，可避免植株根系受到傷害，也比較節(jié)省藥液。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院3．毛細(xì)管法 將植株的頂芽、腋芽用脫脂棉或紗布包裹后，將脫脂棉與紗布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛細(xì)管吸水作用逐漸把芽浸透，此法一般多用于大植株上芽的處理。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 4．羊毛脂法用羊毛脂與一定濃度的秋水仙素混合成膏狀，所用秋水仙素濃度可比水溶液處理略高些，將軟膏涂于植株的生長(zhǎng)點(diǎn)上（如頂芽、側(cè)芽等）。另外，也可用瓊脂代替羊毛脂，使用時(shí)稍加溫后涂于生長(zhǎng)點(diǎn)處。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 5．注射法采用微量注射器將一定濃度的秋水仙素溶液注入植株頂芽或側(cè)芽中。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 6．復(fù)合處理法據(jù)日本人山川邦夫（1973年）報(bào)道，將好望角苣苔屬（Streptocarpus，屬苦苣苔科植物）中的一些種用秋水仙素處理11天，又用0.04～0.05Gy（4～5rad）的X射線照射，可提高染色體加倍植株的出現(xiàn)率達(dá)到60%。而單獨(dú)用秋水仙素處理時(shí)為30%。采用復(fù)合處理法還獲得了兩株八倍體。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院（六）、采用秋水仙素誘導(dǎo)多倍體需注意的事項(xiàng)1．秋水仙素屬劇毒物質(zhì)，配制和使用時(shí)，一定要注意安全，避免秋水仙素粉末在空中飛揚(yáng)，以免誤入呼吸道內(nèi)；也不可觸及皮膚?？上扰涑奢^高濃度溶液，保存于棕色瓶中，蓋緊蓋子，放于黑暗處，用時(shí)再稀釋。2．處理完后，須用清水沖洗干凈，以避免殘留藥液繼續(xù)使染色體加倍，從而對(duì)植株造成傷害。3．注意處理時(shí)的室溫，當(dāng)溫度較高時(shí)，處理濃度應(yīng)低一些，處理時(shí)間要短些；相反，當(dāng)室溫較低時(shí)，處理濃度應(yīng)高些，處理時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)點(diǎn)。4．處理的植物材料應(yīng)選二倍體類(lèi)型，且生長(zhǎng)發(fā)育處理幼苗期，材料數(shù)量上應(yīng)盡量多數(shù)。5．經(jīng)處理的植株應(yīng)加強(qiáng)培育、管理。由于處理材料易形成嵌合體，所以為使加倍的組織正常生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)形成嵌合體的還可采用摘頂、分離繁殖、細(xì)胞培養(yǎng)等方法。（一）、植物多倍體的鑒定 經(jīng)秋水仙素處理后，只有部分植株的染色體出現(xiàn)了加倍現(xiàn)象，且有的植株還會(huì)出現(xiàn)加倍的與沒(méi)加倍的組織嵌合在一起形成嵌合體。因此必須對(duì)植株進(jìn)行多倍體鑒定。常用的鑒定方法有兩種：四、多倍體的鑒定與后代選育上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院1．直接鑒定法 取植株的根尖或花粉母細(xì)胞，通過(guò)壓片，在高倍顯微鏡下檢查細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目，看其是否加倍。該法是最可靠的鑒定方法。當(dāng)植物材料較多時(shí)，采用直接鑒定法就比較浪費(fèi)時(shí)間。最好是先根據(jù)植株的形態(tài)與生理特征進(jìn)行間接鑒定，淘汰二倍體植株，再對(duì)剩余植株進(jìn)行直接鑒定。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 2．間接鑒定法 間接鑒定法一般是以花粉、氣孔的大小，結(jié)實(shí)率的多少，以及形態(tài)上的其他巨大性等特點(diǎn)來(lái)判斷。（1）氣孔鑒定：多倍體氣孔大，單位面積氣孔減小。進(jìn)行氣孔鑒定時(shí)，可將葉背面撕下一層表層，放在載玻片上滴一滴清水或甘油，在顯微鏡下觀察；或先將葉片浸入70%的酒精中，去掉葉綠素后再進(jìn)行觀察。（2）花粉鑒定：采集少量花粉放在載玻片上，加一滴清水，或?qū)⒒ǚ巯扔?5%的醋酸浸漬，加一小滴碘液，在顯微鏡下觀察花粉粒大小。多倍體花粉粒比二倍體的大，一般可增大三分之一。三倍體的花粒不規(guī)則，可與四倍體進(jìn)行區(qū)分。上篇：園林植物遺傳學(xué)琚淑明徐州工程學(xué)院 （3）莖葉鑒定：多倍體植株一般莖桿粗壯，葉片寬厚，并可用藍(lán)色光進(jìn)行葉色鑒定，當(dāng)葉肉細(xì)胞為多倍體時(shí)，其綠色比二倍體的濃。由于葉肉細(xì)胞與性細(xì)胞同源，便可得知性細(xì)胞是否是多倍體。（4）花、果實(shí)鑒定：多倍體的花、果實(shí)一般均比二倍體的要大，而且?；ò攴屎瘢ㄉ^鮮艷。（5）可育性鑒定：多倍體的結(jié)實(shí)率較低，一