園林植物遺傳育種第十一章

園林植物遺傳育種學(xué)主講：劉娟(林學(xué)院)Email:

liu_juan2012@園林植物遺傳育種學(xué)緒論第一章

遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)第二章遺傳的基本規(guī)律第三章數(shù)量性狀的遺傳第四章細(xì)胞質(zhì)遺傳第五章遺傳物質(zhì)的改變第六章群體的遺傳和進(jìn)化第七章園林植物性狀遺傳第八章育種資源第九章引種馴化第十章選擇、雜交、倍性育種第十一章誘變育種第十二章基因工程常規(guī)育種技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)：引種、選種、雜交育種。優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，無需復(fù)雜的儀器設(shè)備；親本選配好后便可以創(chuàng)造各種類型的變異；可以利用雜種優(yōu)勢。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；

無法利用染色體倍性變化；

育種年限較長。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。人工誘變的方法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第一節(jié)輻射誘變輻射誘變：

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。1、輻射誘變的特點(diǎn)提高突變頻率，擴(kuò)大突變譜；能改變品種單一不育性狀，而保持其它優(yōu)良性狀不變；變異的方向和性質(zhì)不確定；輻射后代分離少，穩(wěn)定快，育種年限短；能克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性。第一節(jié)輻射誘變電磁波輻射粒子輻射γ射線X射線a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2、射線的種類及其特征第一節(jié)輻射誘變WBZ1010ZWB♀♂WBZbZ10♀黑♂白10b10bZZ1010bWBZ10F1

黑

卵♀白卵♂

射線

由兩個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成的氦原子流。氦原子與空氣分子碰撞便喪失能量，因此可以很容易地被一張紙擋住。第一節(jié)輻射誘變

射線衰變：原子核自發(fā)地放射出粒子或捕獲一個軌道電子而發(fā)生的裂變。

射線衰變的原子核釋放的能量。又稱丙種射線。是一種高能電磙波，波長很短（10-8—10-11厘米）。穿透力強(qiáng)，射程遠(yuǎn)、以光速傳播。X射線是由X光機(jī)產(chǎn)生的高能電磁波。X射線與

γ射線很相似。它的波長比γ

射線長，射程略近。穿透力不如

γ射線強(qiáng)。

中子

是不帶電的粒子流，在自然界里并不單獨(dú)存在，只有在原子核受了外來粒子的轟擊而產(chǎn)生核反應(yīng)，才從原子核里釋放出來。紫外線：

是一種穿透力很弱的非電離射線，可以用來處理微生物和植物的花粉粒。第一節(jié)輻射誘變激光：

能使生物細(xì)胞發(fā)生共振吸收，導(dǎo)致體內(nèi)某些分子原子的能態(tài)的激發(fā)，或原子、分子離子化，進(jìn)而引起生物體內(nèi)部的變異。

3、輻射產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)染色體斷裂；基因突變；細(xì)胞分裂異常。第一節(jié)輻射誘變4、輻射劑量和劑量單位輻射劑量：單位體積或單位質(zhì)量的空氣吸收的能量。吸收劑量：單位體積或單位質(zhì)量被照射物質(zhì)中所吸收能量的數(shù)值稱為吸收劑量。D=E/M（爾格）

D–

輻射劑量

E–

被照射物質(zhì)吸收的能量

M–

被照射物質(zhì)的體積第一節(jié)輻射誘變劑量單位：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：簡稱倫或用R符號表示，它是最早應(yīng)用于測量X射線的劑量單位。拉特：也稱組織倫琴，用rad表示。它是對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多少個數(shù)來確定的，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。第一節(jié)輻射誘變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。劑量率即單位時間內(nèi)射線能量的大小。單位以倫/分或倫/小時來表示。P=D/TP—

劑量強(qiáng)度

D—

放射劑量

T—

照射時間第一節(jié)輻射誘變輻射劑量PXT致死劑量（LD）：全部致死的劑量值。半致死劑量（LD50）：50%存活時的劑量值。生長指數(shù)（GR50）：生長量比對照降低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)。第一節(jié)輻射誘變5、輻射材料的選擇選擇材料的原則綜合性狀好，個別性狀有待改善；雜合子材料；易產(chǎn)生不定芽;對輻射較為敏感的材料。第一節(jié)輻射誘變影響植物材料敏感性的因素氧：如果使種子或植物在完全無氧的空氣中受照射，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。含水量：在種子輻射處理時，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，則可將種子含水量降低水平。溫度：在種子受照射后，對種子進(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。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難輻射。第一節(jié)輻射誘變6、輻射處理的主要方法

外照射

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。外照方法簡便安全，可大量處理，所以廣為采用。

第一節(jié)輻射誘變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、萌動種子三種。目前應(yīng)用較多的是處理干種子。

第一節(jié)輻射誘變２、無性繁殖器官：許多植物是用無性方式繁殖的，而且有些植物從來不結(jié)種子，只依靠無性繁殖的.

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，將來發(fā)育為異質(zhì)結(jié)合的植株，通過自交，其后代可以分離出來許多突變體。４、子房射線對卵細(xì)胞影響較大，可引起后代較大的變異，它不僅引起卵細(xì)胞突變，亦可影響受精作用，有時可誘發(fā)孤雌生殖。

內(nèi)照射指輻射源被引進(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)物來進(jìn)行內(nèi)照射。第一節(jié)輻射誘變注意事項(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；處理過的材料在一定時間內(nèi)帶有輻射性。第一節(jié)輻射誘變7、輻射后代的選育

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。嵌合體的分析第一節(jié)輻射誘變

無性繁殖器官輻射處理后的選育

用射線照射無性繁殖器官，可以提高芽變的頻率，是加速選育新品種的有效途徑之一。無性繁殖的植物誘發(fā)突變有下列特點(diǎn)：

1.輻射后代穩(wěn)定得比較快。

2.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，所以選擇主要在M1代進(jìn)行。

3.注意增強(qiáng)選擇，防止逆突變出現(xiàn)。第一節(jié)輻射誘變第二節(jié)化學(xué)誘變育種化學(xué)誘變育種利用化學(xué)誘變劑誘發(fā)植物產(chǎn)生遺傳變異，以選育新品種的技術(shù)。一、化學(xué)誘變育種的特點(diǎn)操作簡便、價格低廉；專一性強(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)定過程較短，可縮短育種年限。二、化學(xué)誘變劑的種類烷化劑：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、DES、NEH、NEU、NTG）核酸堿基類似物：（5-BU、5-BUdR)丫啶類(嵌入劑）：溴化乙啶(Br)無機(jī)類化合物:（H2O2、LiCl、MnCl2

、CuSO4、亞硝酸）簡單有機(jī)類化合物異種DNA生物堿(秋水仙堿)三、化學(xué)誘變劑處理的主要方法（一）藥劑配制水溶性；酒精溶解；PH值的調(diào)整（二）試材的預(yù)處理浸種生長恢復(fù)（三）處理方法浸種法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入法。處理步驟：

1.預(yù)處理

2.藥液處理

3.后處理三、化學(xué)誘變劑處理的主要方法誘變劑量的選擇化學(xué)藥劑的濃度×處理的時間誘變處理中應(yīng)注意的問題化學(xué)誘變中應(yīng)注意藥品的保存和人畜安全；化學(xué)誘變當(dāng)代也會產(chǎn)生生理損傷，注意苗期保護(hù)。誘變后代的選擇對種子繁殖材料應(yīng)加強(qiáng)后代選育；對無性繁殖材料應(yīng)注意區(qū)分損傷和變異。三、化學(xué)誘變劑處理的主要方法第三節(jié)空間誘變育種一、植物空間誘變育種的概念

植物空間誘變育種是利用返回式衛(wèi)星、航天飛機(jī)、高空氣球等，搭載植物繁殖材料，到達(dá)特定的空間環(huán)境，在宇宙空間條件下誘變遺傳物質(zhì)變異，然后通過地面培育選擇獲得新品種的育種技術(shù)。二、空間誘變育種的特點(diǎn)誘變因素多、范圍廣、幅度大；有可能獲得特殊變異的材料；不需要人為設(shè)置有污染作用的誘變源。三、空間誘變的生物學(xué)效應(yīng)誘變一代表現(xiàn)的變異屬環(huán)境引起的生物適應(yīng)，隨