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08 诱变育种.ppt

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本课件先说明诱变育种的概念、特点与类别,比较其与常规育种在变异频率与育种年限上的差异;随后逐一介绍紫外线、X射线、γ射线、β射线、中子、激光与电子束等物理诱变因素,以及烷化剂、核酸碱基类似物、抗生素与秋水仙素等化学诱变剂;最后给出材料选择、剂量确定、诱变处理与突变体选择的完整育种程序。

第七章诱变育种章首封面页,标出课程名称与本章主题
诱变育种概念页,说明利用理化因素诱发突变并经选择育成新品种的方法
诱变育种特点页,指出提高突变频率、扩大变异谱、打破连锁与缩短年限等优势
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第1页:第七章诱变育种封面

园艺植物育种学第七章:诱变育种。

第2页:诱变育种的概念

诱变育种
利用物理、化学等诱变因素诱发植物产生遗传变异,再经选择与鉴定育成新品种的育种方法。

第3页:诱变育种的特点

  • 提高突变频率,扩大变异谱
  • 可打破性状间的不利连锁
  • 改良单一性状而不改变品种的其他优良特性
  • 育种年限相对较短,但突变方向难以预测
  • 需配合较大的选择群体与准确的鉴定技术

第4页:诱变育种的类别

  • 物理诱变
  • 化学诱变
  • 理化复合诱变
  • 空间诱变
  • 生物诱变

第5页:诱变育种的意义及特点

诱变育种的意义与特点
项目常规育种诱变育种
变异来源自然变异、杂交重组人工诱发突变
变异频率较低可提高数十至数百倍
变异范围受亲本遗传基础限制变异谱广,可产生新类型
育种年限较长相对较短

第6页:物理诱变的射线种类

常用物理诱变因素及其特性
射线种类来源与性质主要特点
紫外线非电离辐射,波长较短穿透力弱,适用于花粉、孢子与离体材料
X射线电离辐射,人工产生穿透力中等,应用广泛
γ射线放射性同位素产生穿透力强,适于处理种子与植株
β射线放射性同位素衰变产生电子流穿透力较弱,适于浅层组织
中子核反应产生,不带电相对生物学效应高,诱变效率高
激光受激辐射产生的光束能量集中,可定向处理
电子束加速器产生的电子流剂量易控制,穿透深度可调

第7页:紫外线诱变

紫外线属非电离辐射,穿透力弱,多用于处理花粉、孢子、离体培养物等表层材料,主要引起DNA形成嘧啶二聚体,需在暗处处理并避免光修复。

第8页:X射线诱变

X射线为人工产生的电离辐射,穿透力中等、剂量易控制,可处理种子、枝条、芽与花粉,是最早应用于植物诱变的射线之一。

第9页:γ射线诱变

γ射线由放射性同位素产生,穿透力强、剂量均匀,可大批量处理种子、休眠枝条与整株植物,是园艺植物诱变育种中最常用的射线。

第10页:β射线诱变

β射线是放射性同位素衰变产生的电子流,穿透力较弱,主要作用于浅层组织,适用于种子表层与芽的处理。

第11页:中子诱变

中子不带电、穿透力强,相对生物学效应(RBE)高,可诱发较多的染色体畸变,诱变效率高于X射线与γ射线。

第12页:激光诱变

激光能量集中、方向性好,可定向处理种子、芽与离体材料,诱变效应与波长、功率密度和照射时间有关,兼具刺激生长的作用。

第13页:电子束诱变

电子束由加速器产生,剂量易于精确控制、穿透深度可调,处理时间短、无放射性残留,适用于种子与离体材料的大批量处理。

第14页:化学诱变

化学诱变
利用化学诱变剂处理植物材料,诱发基因突变或染色体变异,再经选择育成新品种的方法。具有操作简便、不需特殊设备的特点。

第15页:常用的化学诱变剂

  • 烷化剂
  • 核酸碱基类似物
  • 抗生素
  • 生物碱(如秋水仙素)

第16页:烷化剂

烷化剂是最常用的一类化学诱变剂,通过烷化作用使DNA碱基发生修饰,引起碱基错配与断裂,诱发基因突变和染色体畸变,作用强、突变率高,使用时需注意安全。

第17页:核酸碱基类似物

核酸碱基类似物的分子结构与天然碱基相似,可在DNA复制时掺入,引起碱基配对错误从而诱发基因突变,作用较温和,需在细胞分裂旺盛时期处理。

第18页:抗生素

部分抗生素可与DNA结合或抑制DNA代谢过程,诱发染色体断裂与基因突变,在离体培养与微生物诱变中应用较多,植物诱变中也有报道。

第19页:秋水仙素

秋水仙素
一种生物碱,能抑制纺锤丝的形成,使细胞染色体不能移向两极而加倍,是多倍体育种中诱导染色体加倍的经典药剂,处理浓度与时间须严格控制。

第20页:诱变机理

  • 基因突变:碱基替换、移码突变导致遗传信息改变
  • 染色体畸变:染色体结构变异(缺失、重复、倒位、易位)
  • 染色体数目变异:诱导多倍体或非整倍体
  • 损伤修复的错误是突变形成的重要环节

第21页:诱变育种程序

诱变育种程序包括:材料选择 → 诱变剂量的确定 → 诱变处理 → 诱变后代的种植与观察 → 突变体的选择与鉴定。

第22页:诱变材料的选择

  • 选择综合性状优良、只需改良个别性状的品种或材料
  • 选用对诱变因素敏感、易于诱发变异的材料
  • 处理部位应便于操作且后代易于繁殖鉴定
  • 常用材料:种子、芽、枝条、花粉与离体培养物

第23页:诱变剂量的确定

临界剂量(LD₅₀附近)
处理后存活率约50%的剂量,通常作为确定适宜诱变剂量的参考。
  • 先做预备试验测定剂量—效应曲线
  • 剂量过高致死严重,过低突变频率不足
  • 不同植物种类、品种与器官的敏感性差异显著

第24页:诱变处理

  • 确定处理部位:种子、芽、枝条、花粉或离体材料
  • 控制处理剂量与作用时间,保持处理条件一致
  • 设置对照,处理后及时播种或嫁接
  • 化学诱变处理后须充分清洗并妥善处理残液

第25页:诱变处理后的种植管理

  • 诱变一代(M1)按处理剂量与组合分区种植
  • 适当密植、加强管理,减少环境误差
  • M1多为嵌合体且损伤明显,一般不进行选择
  • 分单株收获种子,按株系播种M2代

第26页:突变体的选择

M2代是突变体选择的关键世代,多数隐性突变在此代表现,应按株系种植、以单株为单位选择,并结合目标性状进行鉴定与标记。

第27页:M1代的性状表现

  • 生理损伤明显:出苗率低、生长受抑、畸形
  • 突变多为隐性,M1代一般不表现
  • 突变细胞呈嵌合状态,遗传不稳定
  • 故M1代通常只作观察记载,不进行淘汰选择

第28页:M2代的选择

  • 隐性突变在M2代纯合显现,是选择的主要世代
  • 按M1单株分株系种植,株系间比较后选株
  • 种植规模要足够大以保证突变体出现的机会
  • 入选突变株分株收获进入M3株系鉴定

第29页:M3及以后世代的处理

  • M3代按株系鉴定突变性状的真实性与稳定性
  • M4代起进行产量比较与多点试验
  • 稳定优良株系进入品种比较试验与区域试验
  • 配合无性繁殖可固定优良突变体
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