第十一章诱变育种 第一节诱变育种的依据、特点和意义 第二节物理诱变 第三节化学诱变 第四节诱变育种的方法和程序
第十一章 诱变育种 第一节 诱变育种的依据、特点和意义 第二节 物理诱变 第三节 化学诱变 第四节 诱变育种的方法和程序
诱变育种( induced mutation breeding)是利 用理化因素诱发生物体发生变异,再通过选 择培育成新品种的方法。 诱变育种始于1927年,Muer和 Stadler先后 报道了射线能导致生物发生突变。1942年德 国的 Freisieben和Lein首先利用诱变的方法在 大麦抗白粉病育种中取得突破。40年代后期 进入原子时代,原子能的和平利用推动了诱 变育种的发展,在美国、意大利、法国、前 苏联、荷兰和日本先后建立了6C0y射线或 中子的核研究中心,推动了发展中国家的研 究工作,特别是在亚洲育成和推广了一些水 稻新品种
• 诱变育种（induced mutation breeding）是利 用理化因素诱发生物体发生变异，再通过选 择培育成新品种的方法。 • 诱变育种始于1927年，Muller 和Stadler先后 报道了射线能导致生物发生突变。1942年德 国的Freisieben 和Lein首先利用诱变的方法在 大麦抗白粉病育种中取得突破。40年代后期 进入原子时代，原子能的和平利用推动了诱 变育种的发展，在美国、意大利、法国、前 苏联、荷兰和日本先后建立了60Coγ射线或 中子的核研究中心，推动了发展中国家的研 究工作，特别是在亚洲育成和推广了一些水 稻新品种
诱变育种成就 日本诱变成功超级矮秆早熟 水稻品种“黎明”;法国则诱变成 功少粉行道树优良品种“无粉法 国梧桐”,大大降低了游人的花 粉过敏综合症。澳大利亚则育成 不含多种异黄酮配糖体的三叶草 品种,使食草类牲畜的繁殖率大 大提高。 据统计,近年来我国利用诱变 或诱变与其他方法相结合,育成 了水稻、小麦、棉花、玉米、谷 子、大豆、蔬菜、油菜、绿肥等 作物新品种近百个。其中42个已 推广5000万亩
诱变育种成就 • 日本诱变成功超级矮秆早熟 水稻品种 “黎明 ”；法国则诱变成 功少粉行道树优良品种 “无粉法 国梧桐 ”，大大降低了游人的花 粉过敏综合症。澳大利亚则育成 不含多种异黄酮配糖体的三叶草 品种，使食草类牲畜的繁殖率大 大提高 。 • 据统计，近年来我国利用诱变 或诱变与其他方法相结合，育成 了水稻、小麦、棉花、玉米、谷 子、大豆、蔬菜、油菜、绿肥等 作物新品种近百个。其中42个已 推广5000万亩
第一节诱变育种的依据、 特点和意义 、诱变育种的依据 育种工作者之所以能育成新品种 主要利用了作物在生长和繁殖过程中 能发生变异,无论是自然条件下产生 的自然变异,还是人工诱导下产生的 人工变异,只要是有益的且可以遗 传,就能通过选择培育成新品种
第一节 诱变育种的依据、 特点和意义 • 一、诱变育种的依据 • 育种工作者之所以能育成新品种， 主要利用了作物在生长和繁殖过程中 能发生变异，无论是自然条件下产生 的自然变异，还是人工诱导下产生的 人工变异，只要是有益的且可以遗 传，就能通过选择培育成新品种
变异的产生,归根结底是遗传物质 的改变。由于自然的原因或人工诱变 的原因,只 要提供一定的理化因素 都可以使DNA发生结构变化(包括染 色体畸变,错位及碱基序列改变) 从而导致基因的变异,在其他育种手 段中,有时与诱变育种结合,能起到 意想不到的作用。如辐射育种可用于 诱发雄性不育株产生。从而为杂优育 种提供服务
变异的产生，归根结底是遗传物质 的改变。由于自然的原因或人工诱变 的原因，只要提供一定的理化因素， 都可以使DNA发生结构变化（包括染 色体畸变，错位及碱基序列改变）， 从而导致基因的变异，在其他育种手 段中，有时与诱变育种结合，能起到 意想不到的作用。如辐射育种可用于 诱发雄性不育株产生。从而为杂优育 种提供服务
二、诱变育种的特点 (一)增加变异率,扩大变异谱在自然 界虽然也会产生自发的突变,但频率极 低,如仅靠等待这些“自然的恩赐”是完全 不能满足人类需要的。研究指出,人工诱 变可使突变频率增加1,00倍左右。不仅 突变的频率增加,而且变异谱同时也有了 很大的差异,并可将数量性状推向更高的 水平。杂交基本上是原有基因的重组,从 本质上说并无“创造性”可言,而诱变则可 诱发自然界本来没有的全新类型,这样便 可迅速丰富作物的“基因库”,从而扩大了 选择范围,并提高了选择效果
二、诱变育种的特点 • （一）增加变异率，扩大变异谱 在自然 界虽然也会产生自发的突变，但频率极 低，如仅靠等待这些 “自然的恩赐 ”是完全 不能满足人类需要的。研究指出，人工诱 变可使突变频率增加1,000倍左右。不仅 突变的频率增加，而且变异谱同时也有了 很大的差异，并可将数量性状推向更高的 水平。杂交基本上是原有基因的重组，从 本质上说并无 “创造性 ”可言，而诱变则可 诱发自然界本来没有的全新类型，这样便 可迅速丰富作物的 “基因库 ”，从而扩大了 选择范围，并提高了选择效果
(二)最适于进行“品种修缮”在正确选择亲 本和剂量等条件下,人工诱变有产生某种“点突 变”的特点,它可以只改变品种的某一缺点,而 不致损害或改变该品种的其他优良性状。而当 进行杂交时,除了得到所希望的性状以外,同 时有些不良性状也伴随而来。因此诱变育种适 于用来进行“品种修缮”( cultivar improvement)工作,尤其是在加速育成抗病 性品种方面有特殊的价值。这是因为要获得抗 病品种,常需要有个具有优良综合经济性状的 品种与具有抗病基因的野生类型杂交,但其杂 种后代必然分离,而且往往使某些经济性状变 劣,采用多次回交进行改进
（二）最适于进行 “品种修缮 ” 在正确选择亲 本和剂量等条件下，人工诱变有产生某种 “点突 变 ”的特点，它可以只改变品种的某一缺点，而 不致损害或改变该品种的其他优良性状。而当 进行杂交时，除了得到所希望的性状以外，同 时有些不良性状也伴随而来。因此诱变育种适 于用来进行 “ 品种修缮 ” （ cultivar improvement）工作，尤其是在加速育成抗病 性品种方面有特殊的价值。这是因为要获得抗 病品种，常需要有个具有优良综合经济性状的 品种与具有抗病基因的野生类型杂交，但其杂 种后代必然分离，而且往往使某些经济性状变 劣，采用多次回交进行改进
(三)打破旧连锁及进行染色体片 断的移置当品种的某一优良 性状和不良性状呈紧密连锁时,对 育种工作很不利,很难使其分离, 而今可用电离辐射,使染色体断 裂,把紧靠在一起的两个连锁基因 拆开,通过染色体交换,使之达成 新的结合,这是辐射育种一个出色 功能
• （三）打破旧连锁及进行染色体片 断的移置 当品种的某一优良 性状和不良性状呈紧密连锁时，对 育种工作很不利，很难使其分离， 而今可用电离辐射，使染色体断 裂，把紧靠在一起的两个连锁基因 拆开，通过染色体交换，使之达成 新的结合，这是辐射育种一个出色 功能
三、诱变育种的意义 (一)创造新的雄性不育源有些作物自然产生雄 性不育的发生率极低,不易被人类发现,而诱变产 生不育的比例能提高三十多倍,极易被选出利用。 从而使一些不易进行杂优育种的作物变为可能 (二)克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉 受精习性电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂 交的不亲和性,国内外均有不少研究报告,西北农 学院在桃×杏以及番茄×葡萄的远缘杂交中,曾用 6Coy射线照射花粉取得了一定的效果。电离辐射 还可使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和, 反之辐射也可使正常可育的植物诱变成雄性不育 系,以改进杂种种子的生产
三、诱变育种的意义 • （一）创造新的雄性不育源 有些作物自然产生雄 性不育的发生率极低，不易被人类发现，而诱变产 生不育的比例能提高三十多倍，极易被选出利用。 从而使一些不易进行杂优育种的作物变为可能。 • （二）克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、 受精习性 电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂 交的不亲和性，国内外均有不少研究报告，西北农 学院在桃×杏以及番茄×葡萄的远缘杂交中，曾用 60Coγ射线照射花粉取得了一定的效果。电离辐射 还可使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和， 反之辐射也可使正常可育的植物诱变成雄性不育 系，以改进杂种种子的生产
(三)其他独特用途例如促进孤雌生殖, 以加速获得纯系或用以固定杂种优势;诱发 染色体结构变异,以获得无籽果实新类型 (例如日本用染色体易位法创造无籽西 瓜);诱发染色体易位发生“平衡致死” ( balanced lethal)效应,以获得“稳定的” 杂种;诱发非整倍性的染色体数目变异,以 获得单体、缺体、三体等对遗传育种研究具 有特殊用途的整套宝贵材料;诱发体细胞突 变,以创造果树及无性繁殖作物的新品种 等
（三）其他独特用途 例如促进孤雌生殖， 以加速获得纯系或用以固定杂种优势；诱发 染色体结构变异，以获得无籽果实新类型 （例如日本用染色体易位法创造无籽西 瓜）；诱发染色体易位发生 “平衡致死 ” （balanced lethal）效应，以获得 “稳定的 ” 杂种；诱发非整倍性的染色体数目变异，以 获得单体、缺体、三体等对遗传育种研究具 有特殊用途的整套宝贵材料；诱发体细胞突 变，以创造果树及无性繁殖作物的新品种 等