作物育种学总论第7章第七章诱变育种.ppt
2023/2/20,共35页,1,第七章 诱变育种Induced Mutation Breeding,诱变育种及其特点理化诱变剂的处理方法化学诱变剂种类及其诱变机理诱变后代处理方法,本章重难知识点,2023/2/20,共35页,2,一、概念：诱变育种-利用物理或化学因素诱发植物发生可遗传的变异，然后根据育种目标进行选择，进而育成新品种或获得新的遗传资源的育种方法。,第一节、诱变育种发展简史,2023/2/20,共35页,3,二、物理诱变发展简史：,2023/2/20,共35页,4,5.1942年：Freisieben和Lein首先应用诱变方法改良大麦白粉病，并提出育种程序，但由于战争影响，研究未继续开展 6.1942年前后：Nilson-Ehle 和Gustafsson系统研究了物理诱变育种的最佳条件 7.1958年和1960年：Nilson-Ehle 和Gustafsson用X射线处理大麦Bouns，育成了早熟品种Palas和Mari,2023/2/20,共35页,5,8.1960年以后：核技术及其应用推动了诱变育种的快速发展9.20世纪后期：太空育种（指普通种子搭载航天器，利用特有的太空环境引发诱变，产生各种基因变异，返回地面后选育作物新品种、新种质/材料的方法）,2023/2/20,共35页,6,1943年：Oehlkers用乌来糖诱发月见草、百合及凤玲草染色体畸变；1943年：Auerbach，Robson发现第一个诱变剂-芥子气；1948年：Gusta-fsson利用芥子气诱发获得大麦突变体；1967年：Nilan用硫酸二乙酯处理大麦种子育成了矮秆、高产品种Luther,三、化学诱变发展简史：,2023/2/20,共35页,7,四、诱变育种成就,2023/2/20,共35页,8,1 国外利用不同诱变源育成品种数量,2023/2/20,共35页,9,始于1960年，到1989年为止，29个不同作物育成325个推广品种，总推广面积1.4亿亩，其中小麦品种山农辐63，曾达到1300万亩；鲁棉1号达3000万亩以上。,2 我国的诱变育种成就：,2023/2/20,共35页,10,第二节 物理诱变剂及其处理方法,2023/2/20,共35页,11,诱变育种中常用的辐射种类 电离辐射 能量较低的电磁辐射 粒子辐射 电磁辐射 紫外线 不带电粒子 带电粒子 射线 X射线 中子 质子 射线 射线,一、物理诱变剂的种类：,2023/2/20,共35页,12,种子、植株、花粉粒、子房、配子、合子、胚胎、无性繁殖器官，其中种子最为常用,1 处理的材料：,二、物理诱变的处理方法,2023/2/20,共35页,13,A 剂量率(dose rate):单位时间内所吸收的剂量。,2 诱变剂量：,1）几个概念,照射处理后，植株能开花结实存活一半的剂量。,B 半致死剂量（LD50）:,2023/2/20,共35页,14,C 半致矮剂量（D50）：照射处理后，植株生长受到抑制苗高降低到对照的一半所需的剂量。,2023/2/20,共35页,15,D 临界剂量：照射处理后植株成活率约40%的剂量。,2023/2/20,共35页,16,2）诱变剂量的选择,诱变效果和剂量成比例，过高则存活率太低或染色体畸变较多，过低则产生突变体太少,2023/2/20,共35页,17,1）外照射：受照射的植物体所接受的辐射来自植物体外部的辐射源。X射线、射线、中子源等。2）内照射：将照射源引入被照有机体内进行辐射。32P、35S、131I、14C、3H、Na2H32PO4。一般采用注射法、浸泡法,3 处理方法：,2023/2/20,共35页,18,1 辐照诱变的生物学现象,1）辐射敏感性差异：,植物种类；器官、组织和细胞种类；发育时期和生理状态；外界环境,2）嵌合现象,三、辐照诱变的生物学现象及其机理,2023/2/20,共35页,19,3）代谢紊乱,2023/2/20,共35页,20,1）辐射对染色体的作用：增加染色体断裂的频率，产生缺失、重复、倒位、易位等染色体结构变异 2）电离发生对DNA的作用：经射线处理后的DNA分子，核酸碱基发生化学变化,2 辐照诱变对遗传物质的作用,2023/2/20,共35页,21,第三节、化学诱变剂及其处理方法,一 化学诱变剂的种类及其诱变作用：,1 烷化剂,具有烷化功能的化合物，带有一个或多个活性烷基（CH3，C2H5），可置换碱基中的氢原子。,烷化作用后，DNA发生断裂，造成碱基缺失或修补,2023/2/20,共35页,22,2 叠氮化物 如NaN3 使碱基替换A-T等3 核酸碱基类似物 如5溴尿嘧啶和 5溴脱氧尿核苷 置换碱基4 其它化学诱变剂,2023/2/20,共35页,23,1 诱变突变率高，而染色体畸变较少,2 对处理材料DNA的损伤轻,3 生物损伤大，生活力和可育性下降,4 对多细胞有机体的渗透力较差，重复性差，且有毒性,三、化学诱变剂的特点,2023/2/20,共35页,24,四、化学诱变剂处理方法,1 材料：主要是种子、其次是植株,2 处理方法：滴液、注射、涂抹、施入、熏蒸和浸泡法3 影响处理效果的因素：处理时间、溶液浓度、处理温度等,2023/2/20,共35页,25,第四节、诱变育种程序,1 处理材料1)具个别缺点,但综合性状良好的品种2)杂种、杂交后代3)单倍体或多倍体2 处理部位 种子；绿色植株；花粉;子房;合子；营养器官；培养细胞或组织,一、处理材料的选择：,2023/2/20,共35页,26,二、诱变剂量的选择,三、处理群体的大小,2023/2/20,共35页,27,1、M1代的种植与选择,四、诱变后代的处理,诱变一代（M1）：经过诱变处理的种子或营养器官所长成的植株或直接处理的植株适当密植，减少分蘖，多获得M1的主穗M1代一般不进行选择与淘汰M1代分株或分穗收获脱粒,2023/2/20,共35页,28,种植方法：穗行法或株行法；混合种植法播种方式：单粒点播、稀条播或稀撒播选择方法：定向选择：即按原育种目标制订的突变类型进行选择。如早熟、矮秆等。不定向选择：即凡有育种意义的，与原始亲本类型不同的突变性状都予以选择。收获方法：对突变株分单株收获，单株脱粒,2、M2代的种植与选择,2023/2/20,共35页,29,3、M3代以后的种植与筛选,与杂交育种相同。M3代是选择微突变的关键世代，但主要是鉴定的世代,2023/2/20,共35页,30,三、诱变育种的特点,1、提高突变频率，扩大变异谱，创造新类型,诱变后的突变频率可比自然界的突变频率提高100倍以上，甚至1000倍以上。,无毒素的香豌豆 诱变突变体,2、能有效地改变品种的某些单一性状，而保持其他优良性状不变。,3、简单易行,诱变后代分离少，稳定较快，育种年限短,用种子繁殖的作物，F3代就可稳定，3-6年可育出新品种；用无性繁殖的作物，诱变后，经无性系鉴定，证明确是遗传优良性状，即可通过无性繁殖将突变固定下来，育种年限大大缩短。,4 诱变的方向无法有效控制，有利突变率不高。,2023/2/20,共35页,36,注意：诱变育种应与其它育种方法和技术手段结合，提高诱变育种效率,与杂交育种相结合：将突变性状转到另一品种，突变体之间杂交可创造更优异品种 与组织培养结合：诱变处理植物组织和细胞离体培养过程可发现变异与远缘杂交结合：通过花粉处理，可克服不亲和、提高结实，使远缘杂交获得成功 DNA分子标记与突变体的筛选和鉴定,
