觀賞植物誘變育種教材

觀賞植物誘變育種科學(xué)擴(kuò)展了人類的想象空間，技術(shù)使理想成為現(xiàn)實(shí)。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

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。一、輻射育種的特點(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；增強(qiáng)抗逆性，改進(jìn)品質(zhì)；輻射后代分離少，穩(wěn)定快，育種年限短；能克服遠(yuǎn)緣雜交的不結(jié)實(shí)性。二、花卉輻射育種的有利條件觀賞植物的多樣性；遺傳的復(fù)雜性；無性繁殖技術(shù)的應(yīng)用；測試簡單；花而不實(shí)的材料的改良途徑。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三、射線的種類及其特征三、射線的種類及其特征

射線

射線

射線中子

x射線紫外光激光

射線

射線

射線

水泥墻射線

由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)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。

射線

衰變：原子核自發(fā)地放射出

粒子或捕獲一個(gè)軌道電子而發(fā)生的裂變。

粒子流是具有一定能量的電子流?？梢员讳X箔或玻璃擋住。中子衰變質(zhì)子電子反中微子中子質(zhì)子衰變中子正電子中微子質(zhì)子類似的還有宇宙射線、中子射線、統(tǒng)稱粒子射線。?射線：又稱乙種射線。它是由放射性同位素（如32P、35S等）衰變時(shí)放出來帶負(fù)電荷的粒子。重量很小，在空氣中射程短，穿透力弱。在生物體內(nèi)電離作用較

γ

射線、X射線強(qiáng)。

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

射線很相擬。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：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。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。

誘變育種的輻射源四、輻射的作用理論

（一）電離輻射的物理作用：

光電效應(yīng)：入射的光量子把它的全部能量轉(zhuǎn)移到一個(gè)原子體系的電子上，使電子脫離原子而運(yùn)動，釋放出來的電子統(tǒng)稱光電子，光電子能使與其相遇的原子產(chǎn)生電離。hv

康普頓Compton散射：

其過程與光電吸收不同。能量相當(dāng)高的光子與物質(zhì)作用時(shí)，產(chǎn)生比光電子能量高得多的反沖電子和能量減弱的散射光子。反沖電子在穿過物質(zhì)時(shí)能引起電離，同時(shí)散射光子根據(jù)本身的能量值也可由于光電吸收或新康普頓散射而與物質(zhì)相互作用。hv電子對的產(chǎn)生：光子能量大于1.02百萬電子伏的硬射線能與原子核相互發(fā)生作用，結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)正電子和一負(fù)電子，光子整個(gè)消失，這叫電子對的產(chǎn)生。負(fù)電子可使介質(zhì)中的原子電離并消耗其全部能量。正電子存在的時(shí)間很短，當(dāng)其速度近于或等于零時(shí)，則和一個(gè)負(fù)電子結(jié)合而轉(zhuǎn)化成光子，這叫光化輻射。hv-e+e(二)電離輻射的化學(xué)作用：由于活的生物組織含有約75%的水，因此水就成為電離輻射的最豐富的靶分子。直接作用:H2O------OH-+H+

間接作用:H2O------OH●

+H●-------H2O2+HO2●hvhv（三）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。作用于微管蛋白五、輻射劑量和劑量單位

（一）輻射劑量：單位體積或單位質(zhì)量的空氣吸收的能量。（二）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（三）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(gè)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。

（四）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)來表示。P=D/TP—劑量強(qiáng)度D—放射劑量T—照射時(shí)間（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

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。04/12/2004射線的種類及其特征

射線

射線

射線中子

x射線紫外光激光

射線

射線

射線

水泥墻輻射產(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。輻射育種的特點(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；增強(qiáng)抗逆性，改進(jìn)品質(zhì)；輻射后代分離少，穩(wěn)定快，育種年限短；能克服遠(yuǎn)緣雜交的不結(jié)實(shí)性。六、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;對輻射較為敏感的材料。（二）植物對輻射的敏感性科、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。（三）影響植物材料敏感性的因素１、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。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。３、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。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。

五、輻射處理的主要方法

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。

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。

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?。唤?jīng)過輻射處理過的種子，沒有污染和散射的問題。

２、無性繁殖器官許多園林植物是用無性繁殖的，而且有部分園林植物從來不結(jié)種子，只依靠無性繁殖的.

誘變育種是對這類材料進(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。

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，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。

（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)物來進(jìn)行內(nèi)照射。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(shí)間內(nèi)帶有效射性。（三）其它照射方式急照射和慢照射重復(fù)照射六、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（二）無性繁殖器官輻射處理后的選育無性繁殖的園林植物，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。輻射生理損傷的恢復(fù)；輻射變異的觀察；輻射后代的選育推廣。

無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，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)。一、化學(xué)誘變育種的特點(diǎn)操作簡便、價(jià)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)烷化劑：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、DES、NEH、NEU、NTG）烷基磺酸鹽亞硝基烷基化合物次乙亞胺芥子氣核酸堿基類似物5-溴尿嘧啶（BU）

5-溴脫氧尿嘧啶（BUdR）2-氨基嘌呤（AP）馬來酰肼（MH）TAU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)誘變機(jī)理堿基類似物化學(xué)誘變劑嵌入劑四、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)四、化學(xué)誘變劑處理的主要方法（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：預(yù)處理藥液處理后處理誘變劑量的選擇誘變處理中應(yīng)注意的問題誘變后代的選擇化學(xué)誘變劑量化學(xué)藥劑的濃度×處理的時(shí)間化學(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)；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。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。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、多倍體的種類同源多倍體異源多倍體非整倍體三、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