第八章 誘變育種教材

1、第八章第八章 誘變育種誘變育種1 1、誘變育種的概念、誘變育種的概念 人為利用物理和化學(xué)等因素誘發(fā)作物產(chǎn)生遺傳變異，在短時(shí)間內(nèi)獲得有利用價(jià)值的突變體，根據(jù)育種目標(biāo)要求，對(duì)突變體進(jìn)行選擇和鑒定，直接或間接地培育成生產(chǎn)上有利用價(jià)值新品種的育種途徑。一、誘一、誘變育種的概念、特點(diǎn)和類(lèi)別變育種的概念、特點(diǎn)和類(lèi)別2.2.誘變育種的成就誘變育種的成就日本誘變成功超級(jí)矮稈早熟水稻品種“黎明”。法國(guó)則誘變成功少粉行道樹(shù)優(yōu)良品種“無(wú)粉法國(guó)梧桐”。 澳大利亞則育成不含多種異黃酮配糖體的三葉草品種，使食草類(lèi)牲畜的繁殖率大大提高。 根據(jù)FAO/IAEA聯(lián)合處（1995）和我國(guó)（1995）年的不完全統(tǒng)計(jì)，已有51個(gè)國(guó)家

2、在162種植物上育成推廣了1932個(gè)品種，其中觀賞植物45種，品種482個(gè)，果木20種，品種48個(gè)，蔬菜20多個(gè)種。我國(guó)的主要業(yè)績(jī)：我國(guó)的主要業(yè)績(jī)：19571957年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院成立了我國(guó)第一個(gè)原子能農(nóng)業(yè)利用研究室年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院成立了我國(guó)第一個(gè)原子能農(nóng)業(yè)利用研究室. .2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期開(kāi)始在水稻、小麥、大豆等主要作物上利用輻射誘變育年代中期開(kāi)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(yīng)用。成了新品種，在生產(chǎn)上得到了應(yīng)用。2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期，植物輻射誘變育種開(kāi)始應(yīng)用于蔬菜、糖料、瓜果、飼年代后期，植物輻射誘變育種開(kāi)始應(yīng)用于蔬菜、

3、糖料、瓜果、飼料、藥用和觀賞植物育種。料、藥用和觀賞植物育種。我國(guó)我國(guó)3838種植物上育成推廣了種植物上育成推廣了459459個(gè)突變品種，其中在月季、菊花、葉子花、個(gè)突變品種，其中在月季、菊花、葉子花、荷花、大麗花、美人蕉等物種上育成并通過(guò)鑒定了荷花、大麗花、美人蕉等物種上育成并通過(guò)鑒定了6666個(gè)商業(yè)化品種，其中個(gè)商業(yè)化品種，其中主要為菊花主要為菊花2222個(gè)，月季個(gè)，月季3535個(gè)。個(gè)。9 9個(gè)品種獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)，包括：水稻原豐早、棉花魯棉個(gè)品種獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)，包括：水稻原豐早、棉花魯棉1 1號(hào)、大豆鐵豐號(hào)、大豆鐵豐1818和和黑農(nóng)黑農(nóng)2626等等3 3、誘變育種的特點(diǎn)、誘變育種的特點(diǎn)3.1

4、3.1 誘變育種誘變效果受到一系列內(nèi)外因素制約，難于實(shí)誘變育種誘變效果受到一系列內(nèi)外因素制約，難于實(shí)現(xiàn)定向突變?，F(xiàn)定向突變。3.2 3.2 誘變結(jié)果一般局限于個(gè)別基因的表型改變。不同材料誘變結(jié)果一般局限于個(gè)別基因的表型改變。不同材料之間效果差異巨大。一般選取生產(chǎn)上已經(jīng)推廣的高世之間效果差異巨大。一般選取生產(chǎn)上已經(jīng)推廣的高世代優(yōu)良品系作為誘變材料。代優(yōu)良品系作為誘變材料。3.3 誘變條件下突變頻率大幅度增加，但有利突變的幾率低。3.4 同源平行變異規(guī)律對(duì)指導(dǎo)制定突變體育種目標(biāo)具有重要的意義。3.5 誘變育種是無(wú)性繁殖園藝植物重要的育種手段。 4 誘變育種的意義和作用4.1 增加變異率，擴(kuò)大變異譜

5、 人工誘變可使突變頻率增加1,0001,000倍左右。變異譜同時(shí)也有了很大的差異，豐富作物的“基因庫(kù)”，從而擴(kuò)大了選擇范圍，并提高了選擇效果。4.2 4.2 最適于進(jìn)行“品種修繕 ” 人工誘變有產(chǎn)生某種“點(diǎn)突變”的特點(diǎn)，它可以只改變品種的某一缺點(diǎn)，而不致?lián)p害或改變?cè)撈贩N的其他優(yōu)良性狀。4.3 縮短育種年限 園藝植物中的多年生營(yíng)養(yǎng)系品種，可通過(guò)直接處理營(yíng)養(yǎng)器官，獲得突變體后直接固定進(jìn)行繁殖推廣。該方法較常見(jiàn)的營(yíng)養(yǎng)系雜交育種可大大縮短育種年限。4.4 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性及改變植物的授粉、受精習(xí)性。 電離射線照射花粉可以克服某些遠(yuǎn)緣雜交的不親和性；使異花授粉植物的自交不親和變?yōu)樽越挥H和；可使正?？?/p>

6、育的植物誘變成雄性不育系。5.5.誘變育種的類(lèi)別誘變育種的類(lèi)別5.1物理誘變：利用輻射，誘發(fā)基因突變和染色體變異。5.25.2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。二二 物理誘變（輻射誘變）物理誘變（輻射誘變）誘變育種誘變育種的輻射種類(lèi)的輻射種類(lèi)能量較低能量較低的電磁輻射（非電離輻射）的電磁輻射（非電離輻射）電離輻射電磁輻射粒子輻射粒子輻射X射線射線帶電粒子不帶電粒子射線（穿透性弱）射線（穿透性弱）質(zhì)子中子常見(jiàn)輻射源：常見(jiàn)輻射源：1 物理誘變的種類(lèi)1.1 1.1 紫外線紫外線 輻射源是紫外光燈，能量和穿透力低，能成功地用于處理花粉粒。以低壓石英水銀燈發(fā)出的紫外線照射效果較好。雖然紫外

7、線穿透力較弱，但易被核酸吸收，能產(chǎn)生較強(qiáng)變異效果。1.2 X X射線射線 輻射源是X光機(jī)。X射線又稱(chēng)陰極射線，分為硬X射線(波長(zhǎng)較短)和軟X射線。育種多用硬X射線。1.3 1.3 射線射線 是一種比是一種比X X射線波長(zhǎng)更短的電離輻射線射線波長(zhǎng)更短的電離輻射線, ,輻射源是輻射源是6060CoCo和和137137CsCs及核反及核反應(yīng)堆。應(yīng)堆。射線也是一種不帶電荷的中性射線。應(yīng)用于植物育種的射線也是一種不帶電荷的中性射線。應(yīng)用于植物育種的射線裝置有射線裝置有照射室和照射室和圃場(chǎng)及鈷人工氣候照射室。各種照射圃場(chǎng)及鈷人工氣候照射室。各種照射場(chǎng)地均應(yīng)設(shè)置防護(hù)墻。場(chǎng)地均應(yīng)設(shè)置防護(hù)墻。浙江農(nóng)科院的浙江農(nóng)

8、科院的6060CoCo射線種植房射線種植房 慢照射 種植房急照射的照射室結(jié)構(gòu)與種植房相似四川農(nóng)科院的鈷圃全貌四川農(nóng)科院的鈷圃全貌 （慢照射）（慢照射）1.4 1.4 射線射線 是一束電子流，每個(gè)粒子就是一個(gè)帶負(fù)電荷的電子的是一束電子流，每個(gè)粒子就是一個(gè)帶負(fù)電荷的電子的射線束射線束，由，由3232P P或或3535S S等放射性同位素直接發(fā)生的等放射性同位素直接發(fā)生的。透過(guò)透過(guò)植物組織能力弱，但電離密度大。植物組織能力弱，但電離密度大。通常配成溶液對(duì)處通常配成溶液對(duì)處理器官或部位進(jìn)行處理。當(dāng)同位素溶液進(jìn)入組織和細(xì)理器官或部位進(jìn)行處理。當(dāng)同位素溶液進(jìn)入組織和細(xì)胞后作為內(nèi)照射而產(chǎn)生誘變作用胞后作為內(nèi)

9、照射而產(chǎn)生誘變作用。1.5 1.5 中子中子 輻射源為核反應(yīng)堆、加速器或中子發(fā)生器。根據(jù)中子能輻射源為核反應(yīng)堆、加速器或中子發(fā)生器。根據(jù)中子能量大小分為超快中子、快中子、中能中子、慢中子、量大小分為超快中子、快中子、中能中子、慢中子、熱中子。能量從熱中子。能量從21MeV(21MeV(百萬(wàn)電子伏）以上到小于百萬(wàn)電子伏）以上到小于1eV1eV。中子的誘變能力比較強(qiáng)，育種上應(yīng)用較多的是熱中子中子的誘變能力比較強(qiáng)，育種上應(yīng)用較多的是熱中子和快中子。對(duì)多數(shù)作物來(lái)說(shuō)，包括蘋(píng)果，中子是比和快中子。對(duì)多數(shù)作物來(lái)說(shuō)，包括蘋(píng)果，中子是比X X或或射線射線更有效的誘變劑射線射線更有效的誘變劑 。1.6 1.6 激

10、光激光 激光的頻率和生物體內(nèi)某種物質(zhì)分子振動(dòng)頻率相等，產(chǎn)激光的頻率和生物體內(nèi)某種物質(zhì)分子振動(dòng)頻率相等，產(chǎn)生共振，能量的積累，引起分子內(nèi)化學(xué)鍵斷裂。當(dāng)這生共振，能量的積累，引起分子內(nèi)化學(xué)鍵斷裂。當(dāng)這一分子與其它分子相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生新的化學(xué)鍵，一分子與其它分子相互作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生新的化學(xué)鍵，從而使化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，引起生物體性狀的變異。從而使化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，引起生物體性狀的變異。 利用激光進(jìn)行誘變育種研究，處理材料可以是植物的利用激光進(jìn)行誘變育種研究，處理材料可以是植物的干種子或剝?nèi)シN皮的裸胚、幼苗、根尖，也可以是未干種子或剝?nèi)シN皮的裸胚、幼苗、根尖，也可以是未成熟的花器官、花粉及離體花藥等

11、成熟的花器官、花粉及離體花藥等 1.7 離子束注入誘變育種 能量為幾十至幾百keV的核能離子通過(guò)發(fā)生器注入生物體內(nèi)，在其到達(dá)終位前，將同靶材料中的分子、原子發(fā)生一系列的碰撞。通過(guò)碰撞、級(jí)聯(lián)和反沖碰撞，導(dǎo)致靶原子移位，留下斷鏈或缺陷。目前，離子注入植物品種改良已涉及幾乎所有主要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物。 河南省離子束誘變育種基地4兆伏靜電加速器離子束誘變?cè)谛←溕系膽?yīng)用 1.8 空間誘變育種 空間環(huán)境的顯著特點(diǎn)是高真空、微重力和強(qiáng)輻射。 我國(guó)自1987年以來(lái)7次利用返回式衛(wèi)星搭載植物種子，從中獲得了大量的變異類(lèi)型，涉及到主要糧食及蔬菜作物，并已培育出一些新的突變類(lèi)型和具有優(yōu)良農(nóng)藝性狀的新品系 。福建省農(nóng)科

12、院謝華安院長(zhǎng)福建省農(nóng)科院謝華安院長(zhǎng)等通過(guò)航天誘變育的等通過(guò)航天誘變育的優(yōu)優(yōu)航中稻航中稻航天南瓜育種航天南瓜育種2、輻射處理的劑量單位和劑量率2.1 放射性強(qiáng)度 放射性物質(zhì)單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的核衰變數(shù)目表示。 早期放射性強(qiáng)度以毫居里（mCimCi）或微居里（CiCi）表示， 分別相當(dāng)于1010-3-3CiCi和1010-8-8CiCi。 新的照射單位為貝克雷爾（BqBq，BeequareBeequare），即1Bq/sec1Bq/sec2.72.71010-11-11CiCi。 適用于植物體內(nèi)輻射強(qiáng)度的度量（內(nèi)照射）。2.2 輻射劑量 指受照射的物質(zhì)每單位質(zhì)量所吸收的能量，即物質(zhì)所吸收的能量/ /物

13、質(zhì)的質(zhì)量。照射的劑量單位有：2.2.1 2.2.1 照射劑量：早期是倫琴（R R），新的照射劑量單位為1 1庫(kù)倫（CoulombCoulomb）/kg/kg，1R R=2.582.581010-4 C/kg-4 C/kg。2.2.2 照射量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的照射量2.2.3 吸收劑量:人類(lèi)或其他生物體每千克吸收射線輻射能量的數(shù)值 以拉特（RadRad）表示，即組織倫琴。新的吸收劑量單位為戈瑞（GrayGray），1GY=1 1焦耳 J/J/千克或100Rad100Rad。2.2.4 吸收劑量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的吸收劑量2.2.5 粒子注量：中子流量以單位平方厘米的中子數(shù)（n/cm2n/cm2）表示。

14、 3 劑量和劑量率的處理在照射處理時(shí)，處理材料在單位時(shí)間內(nèi)所受到的劑量過(guò)大，可以顯著影響幼苗成活率和生長(zhǎng)速度。種子和枝條：半致死劑量（臨界劑量）處理果樹(shù)接穗：存活率6成-7成劑量處理，減少盲枝率。組織、器官敏感度不同：根部枝條種子；花粉，胚珠體細(xì)胞；綠枝休眠枝；幼齡植株老齡植株。4 4 輻射誘變機(jī)理輻射誘變機(jī)理4.1 4.1 物理作用階段物理作用階段 生物有機(jī)體內(nèi)各種分子發(fā)生電離和激發(fā)，屬于物理學(xué)的反應(yīng)范疇。生物有機(jī)體內(nèi)各種分子發(fā)生電離和激發(fā)，屬于物理學(xué)的反應(yīng)范疇。如出現(xiàn)如出現(xiàn)“光電效應(yīng)光電效應(yīng)”和和“康普頓一吳有訓(xùn)效應(yīng)康普頓一吳有訓(xùn)效應(yīng)”。4.2 4.2 物理化學(xué)階段物理化學(xué)階段電離效應(yīng)差生

15、的分子重排，形成電離效應(yīng)差生的分子重排，形成“離子對(duì)離子對(duì)”及及“自由基自由基”。4.3 4.3 生物化學(xué)階段生物化學(xué)階段自由基攻擊生物大分子自由基攻擊生物大分子DNADNA，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)。4.4 4.4 生物學(xué)階段生物學(xué)階段DNADNA斷裂、交換、畸變，直接影響了斷裂、交換、畸變，直接影響了DNADNA復(fù)制或堿基序列改變，從而導(dǎo)致復(fù)制或堿基序列改變，從而導(dǎo)致遺傳上的變異，人們往往稱(chēng)這種效應(yīng)為遺傳上的變異，人們往往稱(chēng)這種效應(yīng)為“直接效應(yīng)直接效應(yīng)”。染色體在射線作用下，斷裂的頻率增加，斷裂后的染色體重新連接，產(chǎn)生四染色體在射線作用下，斷裂的頻率增加，斷裂后的染色體重新連接

16、，產(chǎn)生四種染色體結(jié)構(gòu)變異：種染色體結(jié)構(gòu)變異： 缺失缺失 染色體丟失了帶有基因的片段；染色體丟失了帶有基因的片段； 重復(fù)重復(fù) 染色體個(gè)別節(jié)段的增加；染色體個(gè)別節(jié)段的增加； 倒位倒位 正常染色體上的某一節(jié)段發(fā)生斷裂后，倒轉(zhuǎn)正常染色體上的某一節(jié)段發(fā)生斷裂后，倒轉(zhuǎn)180180又重新連結(jié)起來(lái)；又重新連結(jié)起來(lái)； 易位易位 非同源染色體之間交換片段的結(jié)構(gòu)變異。非同源染色體之間交換片段的結(jié)構(gòu)變異。 非整倍體非整倍體 引起染色體數(shù)量變異，產(chǎn)生非整倍體。引起染色體數(shù)量變異，產(chǎn)生非整倍體。5 5、輻射對(duì)遺傳物質(zhì)的作用、輻射對(duì)遺傳物質(zhì)的作用- -對(duì)染色體的作用對(duì)染色體的作用 6 6、輻射對(duì)遺傳物質(zhì)的作用、輻射對(duì)遺傳物

17、質(zhì)的作用- -對(duì)DNA的作用 輻射可使A-T，C-G之間的氫鍵斷裂；在1或2個(gè)DNA鏈中，糖與磷酸基之間發(fā)生斷裂;同一DNA上相鄰胸腺嘧啶之間形成二聚體；DNA鏈的斷裂和交聯(lián)。7 7 植物的輻射敏感性植物的輻射敏感性7.1 7.1 測(cè)定輻射敏感性的指標(biāo)測(cè)定輻射敏感性的指標(biāo) 植物對(duì)輻射的敏感性是指植物體對(duì)電離輻射作用的敏感程植物對(duì)輻射的敏感性是指植物體對(duì)電離輻射作用的敏感程度。用以衡量敏感性的指標(biāo)，因植物種類(lèi)、照射方法及研究度。用以衡量敏感性的指標(biāo)，因植物種類(lèi)、照射方法及研究目的不同而不同。最常用的指標(biāo)有：出苗率、存活率、生長(zhǎng)目的不同而不同。最常用的指標(biāo)有：出苗率、存活率、生長(zhǎng)受抑制程度、結(jié)實(shí)率

18、、細(xì)胞狀態(tài)、染色體畸變率等。受抑制程度、結(jié)實(shí)率、細(xì)胞狀態(tài)、染色體畸變率等。7.2 7.2 植物輻射的敏感性差異植物輻射的敏感性差異7.2.1 7.2.1 不同植物輻射敏感性不同不同植物輻射敏感性不同豆科植物最敏感，禾本科次之，而十字花科植物則最不敏豆科植物最敏感，禾本科次之，而十字花科植物則最不敏感。十字花科作物不敏感，主要是種子內(nèi)含有對(duì)輻射有屏障感。十字花科作物不敏感，主要是種子內(nèi)含有對(duì)輻射有屏障作用的丙烯芥子油造成的。作用的丙烯芥子油造成的。不同科、屬、種間敏感性的差異主要來(lái)自遺傳物質(zhì)的不同不同科、屬、種間敏感性的差異主要來(lái)自遺傳物質(zhì)的不同和生理生化特性的差異。通常是染色體大的，和生理生化

19、特性的差異。通常是染色體大的，DNADNA含量高的含量高的植物輻射敏感性高。植物輻射敏感性高。7.2.2 不同品種類(lèi)型的敏感性差異 這種差異比科、屬、種間差異要小。作物的耐輻射（不敏感）程度依次為：雜交種 常規(guī)品種 自交系。7.2.3 7.2.3 同種作物的不同發(fā)育期對(duì)輻射敏感性的差異 休眠種子和枝條不敏感，而萌動(dòng)種子和發(fā)育中的枝條則敏感。 分化成的細(xì)胞不敏感，而正在分生中的細(xì)胞則敏感。 在種子發(fā)育過(guò)程中，乳熟期最敏感，蠟熟期次之，完熟期則不敏感7.2.4 7.2.4 不同組織和器官敏感性有差異 如洋蔥正在生長(zhǎng)的根最敏感，休眠鱗莖次之，干種子胚最差，這種差別與植物體內(nèi)的含水量有較大關(guān)系。8 輻

20、射誘變的方法8.1 外照射 指放射性元素不進(jìn)入植物體內(nèi)，而是利用其射線（X射線、射線、中子）照射植物整個(gè)器官。這種方法簡(jiǎn)便，在誘變育種中比較常用。 8.1.1 8.1.1 種子照射種子照射 可采用干種子、濕種子或萌動(dòng)的種子進(jìn)行照射。照射種子操作簡(jiǎn)單，體積小，處理數(shù)量多，并易于貯存和運(yùn)輸 8.1.2 8.1.2 花粉照射花粉照射 花粉照射的最大優(yōu)點(diǎn)是很少產(chǎn)生嵌合體，經(jīng)輻射的花粉一旦產(chǎn)生花粉照射的最大優(yōu)點(diǎn)是很少產(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。照射前使花突變，與卵細(xì)胞結(jié)合所產(chǎn)生的植株即是異質(zhì)結(jié)合體。照射前使花粉水合或照射未成熟的花粉，能增加誘變劑的效率。

21、粉水合或照射未成熟的花粉，能增加誘變劑的效率。 8.1.3 8.1.3 營(yíng)養(yǎng)器官照射營(yíng)養(yǎng)器官照射此法多用于無(wú)性繁殖的植物作為播種、扦插、嫁接材料的處理。如蔬菜作物中的馬鈴薯塊莖、洋蔥鱗莖、山藥塊根；果樹(shù)作物的嫁接接穗、觀賞作物的地下球等。8.1.4 8.1.4 子房照射子房照射 照射子房也具有不易產(chǎn)生嵌合體的優(yōu)點(diǎn)，輻射處理子房不僅有可能誘發(fā)卵細(xì)胞突變而且可能影響受精作用，誘發(fā)孤雌生殖。對(duì)自花授粉植物應(yīng)先去雄，輻射后用正?；ǚ凼诜?。 8.1.5 8.1.5 其它器官照射 由于離體培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用愈傷組織、單細(xì)胞、原生質(zhì)體以及單倍體等材料進(jìn)行輻射處理，可以避免或減少嵌合體的形成，已日益受到重視

22、。 8.2 8.2 內(nèi)照射 將輻射源引入到試材內(nèi)部的照射叫內(nèi)照射。 這種照射方法的優(yōu)點(diǎn)是不需建造成本很高的設(shè)施，但不足是需要防護(hù)條件，易造成環(huán)境污染，處理劑量不易掌握，受一定限制。 8.2.1 8.2.1 浸泡法浸泡法 將放射性同位素32P、35S等配成一定比例濃度的溶液，浸泡種子或枝芽，使放射性物質(zhì)滲入組織內(nèi)部進(jìn)行照射。 8.2.2 8.2.2 注射或涂抹法 將放射性同位素溶于粘性劑中（如羊毛脂、凡士林、瓊脂等），取適量涂抹于處理部位（如生長(zhǎng)點(diǎn)、腋芽、花蕾、芽眼等處）。8.2.3 8.2.3 施肥法施肥法 將放射同位素的化合物以無(wú)機(jī)肥（如3232P P、3535S S、4545CaCa的化合

23、物磷酸二氫鉀、硫酸銨、硝酸鈣等），通過(guò)作物根部施肥引入植株體內(nèi)進(jìn)行處理。8.2.4 8.2.4 注射法注射法 用微量注射器將適宜濃度的試劑溶液注入處理部位進(jìn)行誘變，多用于花蕾、芽、塊莖、鱗莖等試材的處理。 三三 化學(xué)誘變化學(xué)誘變1 化學(xué)誘變劑種類(lèi) 1.1 烷化劑 這類(lèi)試劑的共同特點(diǎn)是攜帶一至多個(gè)活躍的烷基，通過(guò)“烷化作用”的方式將DNADNA或RNARNA分子結(jié)構(gòu)中的H H原子置換，從而導(dǎo)致“復(fù)制”或“轉(zhuǎn)錄”過(guò)程中“遺傳密碼”的改變，進(jìn)而發(fā)生變異。1.2 1.2 核酸堿基類(lèi)似物 這一類(lèi)化學(xué)物質(zhì)具有與DNA堿基類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，它們可以在不妨礙DNA復(fù)制的情況下，作為組成DNA的成分滲入到DNA分子中

24、去，使DNA復(fù)制時(shí)發(fā)生偶然的配對(duì)上的錯(cuò)誤，從而引起有機(jī)體的變異。常用的有5-溴尿嘧啶（BU）、5-溴去氧尿核苷（BUdR）、2-氨基嘌呤（AP）、馬來(lái)酰肼（MH）等。5-溴尿嘧啶 胸腺嘧啶 2-2-氨基嘌呤氨基嘌呤腺嘌呤腺嘌呤1.3 1.3 抗生素 如鏈霉黑素、絲裂霉素C C和重氮絲氨酸等。 抗生素類(lèi)的主要誘變機(jī)理是抗生素對(duì)DNADNA核酸酶的破壞作用，影響了DNADNA合成及分解的有序性，進(jìn)而造成染色體斷裂。1.4 1.4 生物堿 常見(jiàn)的有秋水仙堿、石蒜堿、喜樹(shù)堿、長(zhǎng)春堿等。 生物堿誘變作用主要通過(guò)影響細(xì)胞有絲分裂過(guò)程，阻止紡錘絲和赤道板形成，使細(xì)胞分裂中期異常停止，抑制rRNArRNA合成

25、及導(dǎo)致染色體畸變等。1.5 其它誘變劑 羥胺（NH2OH）、氮蒽、疊氮化鈉（NaN3）等物質(zhì)，均能引起染色體畸變和基因突變。尤其是疊氮化物在一定條件下可獲得較高的突變頻率，而且相當(dāng)安全，無(wú)殘毒。 2 2 化學(xué)誘變劑的誘變特點(diǎn)化學(xué)誘變劑的誘變特點(diǎn)2.1 2.1 能誘發(fā)更多的基因點(diǎn)突變能誘發(fā)更多的基因點(diǎn)突變2.2 2.2 誘變有一定專(zhuān)一性：某些試劑只能在某種作物、某個(gè)生誘變有一定專(zhuān)一性：某些試劑只能在某種作物、某個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期、某些長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期、某些DNADNA片段，甚至某種堿基位點(diǎn)上才起誘變作片段，甚至某種堿基位點(diǎn)上才起誘變作用。用。2.3 使用方便，成本較低。2.4 誘變劑只有滲透到植物組織內(nèi)部

26、才能起作用。對(duì)一些組織致密，有鱗片和茸毛包裹、高度蠟質(zhì)化、角質(zhì)化的器官效果不理想。3.化學(xué)誘變的方法3.1藥劑的配制藥劑在水中不溶解，如硫酸二乙酯溶于70%的酒精，可先用少量酒精溶解后再加水配成所需濃度。 適宜pHpH：許多試劑的水溶液極不穩(wěn)定，易產(chǎn)生水解生成酸性或堿性物質(zhì)而變性。因此，選用適宜pHpH的磷酸緩沖液是確保誘變效果的重要條件。3.3 3.3 試材預(yù)處理試材預(yù)處理 在化學(xué)誘變劑處理前，將干種子預(yù)先用水浸泡，可以提高在化學(xué)誘變劑處理前，將干種子預(yù)先用水浸泡，可以提高其對(duì)誘變的敏感性。試驗(yàn)證明，浸泡能提高細(xì)胞膜透性，加其對(duì)誘變的敏感性。試驗(yàn)證明，浸泡能提高細(xì)胞膜透性，加速誘變劑的吸收，

27、同時(shí)使細(xì)胞代謝活躍起來(lái)，并促進(jìn)速誘變劑的吸收，同時(shí)使細(xì)胞代謝活躍起來(lái)，并促進(jìn)DNADNA的的合成，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為水合作用。合成，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為水合作用。 3.3 藥劑處理方法3.3.1 浸漬法 將種子、枝條、塊莖等浸入一定濃度的誘變劑溶液中，或?qū)⒅l基部插入溶液，通過(guò)吸收使藥劑進(jìn)入體內(nèi)。3.3.2 涂抹或滴液法 將藥劑溶液涂抹或緩慢滴在植株、枝條或塊莖等處理材料的生長(zhǎng)點(diǎn)或芽眼上。3.3.3 注入法 用注射器將藥液注入材料內(nèi)，或先將材料人工刻傷成切口，再用浸有誘變劑溶液的棉團(tuán)包裹切口，使藥液通過(guò)切口進(jìn)入材料內(nèi)部。3.3.4 熏蒸法 在密封的容器內(nèi)使誘變劑產(chǎn)生蒸汽，對(duì)花粉等材料進(jìn)行熏蒸處理。3.3.5

28、 施入法 在培養(yǎng)基中加入低濃度誘變劑溶液，通過(guò)根部吸收進(jìn)入植物體。4 4 藥劑處理后的漂洗 經(jīng)藥劑處理后的材料必須用清水進(jìn)行反復(fù)沖洗，使藥劑殘留量盡可能地降低以終止藥劑處理作用。常用的清除劑有硫代硫酸鈉等。 5 影響化學(xué)誘變效應(yīng)的因素5.1 濃度和處理時(shí)間 考慮低溫低濃度長(zhǎng)時(shí)間處理，被處理植株成活率高，突變頻率高。 考慮藥劑水解半衰期（如烷化劑），中途添加新溶液進(jìn)行補(bǔ)充。5.2 處理溫度 先在低溫（0-10）下把種子浸泡在誘變劑中足夠的時(shí)間，使誘變劑進(jìn)入胚細(xì)胞中，然后把處理的種子轉(zhuǎn)移到新鮮誘變劑溶液內(nèi)，在40下進(jìn)行處理以提高誘變劑在種子內(nèi)的反應(yīng)速度。 5.3 溶液pH及緩沖液的作用 由于部分誘

29、變劑在不同的pH條件下發(fā)生不同水解反應(yīng)而在處理效果上出現(xiàn)差異。因此，考慮適度的溶液酸堿度平衡（磷酸緩沖液）是非常必要的。5.4 使用安全問(wèn)題 誘變劑都有程度不同的毒性，有的是潛在的致癌劑。因此在處理時(shí)應(yīng)該避免與皮膚接觸或吸入它的氣體，一般多在具有通風(fēng)密閉的專(zhuān)用操作平臺(tái)并戴乳膠手套進(jìn)行。四四 突變體的鑒定、培育和選擇突變體的鑒定、培育和選擇1、有性繁殖植物1.1 處理群體大小的確定 一般是根據(jù)突變率和M2M2群體大小來(lái)確定處理試材群體大小。像蔬菜等小粒作物，群體應(yīng)在1000010000株以上。 要求M2M2獲得特定的有益性狀突變體，其頻率是很低的，可能只有萬(wàn)分之一。如果以半致死劑量為準(zhǔn)，則處理50005000粒種子，可得