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第16章诱变育种.ppt

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    • 第十六章 诱变育种 本章要点•诱变育种的特点与类别•诱变育种的作用机理•辐射诱变育种和化学诱变育种•空间诱变育种及离子注入诱变育种•诱变育种后代选育技术 •诱变育种(imutation breeding),又称引变育种或突变育种,是人为的利用理化因素,诱发生物体产生遗传物质的突变,经分离、选择、直接或间接地培育新品种的育种途径 第一节 诱变育种的意义及类别一、诱变育种的意义1.提高突变频率,扩大突变谱2.能改良品种单一不良性状3.缩短育种年限4.克服缘杂交不亲和性,改变自交亲和性5.诱变育种是园林植物育种的有效方法6.突变方向和性质不易控制 二、诱变育种的类别1.物理诱变:主要指利用辐射射线诱发基因突变和染色体变异•按射线性质可分为:电磁辐射和粒子辐射•射线作用方式分成:电离辐射和非电离辐射1.2. 化学诱变2. 是应用有关化学物质诱发基因和染色体变异 第二节 辐射诱变育种一、射线的种类及其特性1. γ射线2. X射线3. β射线4. α射线5. 中子6. 激光7. 紫外线 二、辐射剂量和剂量单位1. 辐射剂量和辐射剂量率•辐射剂量是对辐射能的度量,符号为X,只适用于X射线和γ射线。

      •是X射线和γ射线在单位质量空气中相互作用而释放出来的所有次级电子,当它们能完全被阻止在空气中时,在空气中产生同一种符号的离子的总电荷量dQ•辐射剂量的法定剂量单位是C/kg(库伦/千克)•辐射剂量率是指单位时间内的辐射量 2.吸收剂量和吸收剂量率•吸收剂量是指受照射物体某一点上单位质量中所吸收的能量值符号为D,它适用于γ射线、β射线、中子等任何电离辐射•吸收剂量的法定计量单位是Gy(Gray,戈瑞),其定义为1kg任何物体吸收电离辐射1J(Joule,焦耳)的能量称为1Gy•吸收剂量率P是指单位时间(t)内的吸收剂量D 3 粒子的注量(积分流量)和注量率•采用中子照射植物材料时,有的用吸收剂量Gy、rad表示,有的则以在某一中子“注量”之下照射多少时间表示所谓注量是单位截面积内所通过的中子数,通常以n/cm2(中子数/平方厘米)表示4 放射性强度单位•放射性强度是以放射性物质在单位时间内发生的核衰变数目来表示,即放射性物质在单位时间内发生的核衰变数目愈多,其放射强度就愈大•放射性强度的法定计量单位是Bq(贝可),其定义是放射性核衰变每秒衰变一次为1Bq 三、辐射诱变的作用机理1. 辐射生物学作用的时相阶段(1)物理阶段。

      2)物理—化学阶段3)生物学阶段2. 辐射对细胞、染色体及DNA的作用(1)直接效应和间接效应2)辐射对细胞的作用3)辐射对染色体的作用4)辐射对DNA的作用 3. 辐射生物学作用的特点 ①生物分子的损伤是导致最终生物效应的关键其中重要的是生物大分子,尤其是核酸的损伤DNA双链的断裂是决定性的损伤类型②代谢是分子损伤发展到最终生物学效应的必由之路生物体的代谢是有严格的时空顺序的,辐射只要使其中一个环节受损,整个代谢过程就会出现问题③最终生物学效应是辐射损伤与修复的统一修复在整个辐射生物学效应中起着重要作用,突变的产生实际上是对DNA损伤错误修复的结果 4. 辐射敏感性(radiosensitivity): 指植物对相同剂量辐射的反应早晚与程度不同①致死剂量(LD100):使被照射材料全部丧失活力的最低辐射剂量②半致死剂量(LD50):是使被照射材料成活率为对照50%的辐射剂量③半致矮剂量(D50):使被照射材料生长量为对照50%的辐射剂量④临界剂量(LD60):是使被照射材料成活率或生长量为对照40%的辐射剂量 (1)植物不同种类或不同品种对辐射的敏感性不同2)植物的辐射敏感性与分生组织细胞中间期染色体体积关,植物的中期染色体越大就越敏感。

      3)在同种不同倍数之间,辐射敏感性的一般表现为多倍体比二倍体更弱4)植物组织器官、发育阶段和生理状态不同,对辐射的敏感性存在很大的差异 四、辐射诱变的方法1. 辐射诱变材料的选择 原则:①根据育种目标选择辐射材料②辐射材料必须是综合性状优良而只具有一二个需要改进的缺点③为了增加辐射育种成功的机会,选用的处理材料应避免单一化④适当选用单倍体、多倍体作诱变材料用单倍体作诱变材料,发生突变后易于识别和选择 2. 适宜剂量(率)的确定•选用适宜剂量可根据“活、变、优”三原则灵活掌握•“活”是指后代有一定的成活率;•“变”是指在成活个体中有较大的变异效应;•“优”是指产生的变异中有较多的有利突变 3. 辐照方法(1)外照射①植物材料处理的部位种子、营养器官、植株、花粉和子房、离体培养材料②外照射的类型③急性照射④慢性照射⑤重复照射 (2)内照射①概念:内照射是指把某种放射性同位索引入被处理的植物体内进行内部照射②优点:内照射具有剂量低、持续时间长、多数植物可在生育阶段进行处理等③处理方法:v浸泡法v注射或涂抹法v饲喂法(施肥法) 第三节 化学诱变育种一、化学诱变育种的概念及其特点1.概念:应用特殊的化学物质诱发基因突变和染色体变异,从而获得突变体,进而选择出符合育种目标的新品种的育种方法。

      2.特点:v穿透性差,对于有鳞片和茸毛包裹严密的芽,诱变效果往往不理想v能诱发更多的基因点突变v不同药剂对不同植物、组织或细胞甚至染色体节段或基因的诱变作用有一定的专一性v变异频率高于辐射诱变3~5倍v使用方便、成本低廉 二、化学诱变剂的种类及其作用机理1. 烷化剂•借助于磷酸基、嘌呤、嘧啶基的烷化而与DNA或RNA起作用,进而导致遗传密码的改变1)烷基磺酸盐和烷基硫酸盐类(2)亚硝基烷基化合物(3)次乙亚胺和环氧乙烷类(4)芥子气类 2. 核酸碱基类似物①在不妨碍DNA复制的情况下,作为组成DNA的成分而掺入DNA中,由于其与正常碱基不同,造成碱基错配,而引起突变②常用的有5-溴尿嘧啶(BU)、5-溴去氧尿核苷(BudR),它们是胸腺嘧啶(T)的类似物,化学结构式与胸腺嘧啶极为近似由于这个特点,5-BU便能够替代胸腺嘧啶掺入DNA链2-氨基嘌呤(AP),是腺嘌呤(A)的类似物;马来酰肼(MH),是尿嘧啶(U)的异构体 3. 其他诱变剂①某些脱氨剂是有效的诱变剂,如亚硝酸(HNO2)在pH=5以下的缓冲液中,能使DNA分子的A、C、G脱去氨基,使核酸碱基发生结构和性质改变,造成DNA复制紊乱。

      ②羟胺(NH2OH)、吖啶(氮蒽)、叠氮化钠(NaN3)等物质,均能引起染色体畸变和基因突变 三、 化学诱变的方法1. 操作步骤和处理方法•药剂配制•材料预处理•药剂处理•药剂处理后的漂洗2. 影响化学诱变效应的因素(1)药剂浓度和处理时间(2)温度(3)溶液pH及缓冲液的作用 第四节 空间诱变及离子注入一、概念: 空间诱变育种,简称空间育种,又称太空育种、航天育种,是利用卫星飞船等返回式航天器将植物的种子、组织、器官或个体(如试管苗)搭载到宇宙空间,在太空诱变因子的作用下,使植物材料发生有益的遗传变异,经地面繁殖、栽培、测试、筛选新种质,培育新品种的育种技术 二、空间诱变育种的特点1.变异幅度大,变异频率高,有益突变多传统辐射诱变的有益变异率仅为0.1%~0.5%,而空间诱变的有益变异率高达1%~5%;2.生理损伤轻,致死变异少,诱变效率高;3.变异性状稳定较快,大多到SP4代(甚至SP3)即可稳定,而常规辐射诱变则需要6~8代;4.不存在生物安全性的问题,容易被公众认可与转基因技术相比,空间诱变产生的变异是DNA内部发生重组、突变产生的,属于内源基因的改良,没有外源基因的导人,。

      三、空间诱变的原理1. 空间辐射2. 微重力四、空间诱变育种方法1. 材料的选择2.材料的预处理3.空间搭载4.材料返回后的处理5.空间诱变后代的选育 第五节 诱变后代的选育一、处理材料的选择1.根据育种目标选用具有不同特点的材料2.诱变选用的材料应避免单一化3.处理的亲本材料综合性状应优良,而只具有一两个需要改进的缺点4.适当选用单倍体、原生质体等作诱变材料,发生突变后易于识别和选择 二、分离世代群体数量的估计1.对于单基因突变,假定其突变率为u,至少要发生一个突变的几率水平为p1,则被鉴定的处理细胞数目n,可以下列公式算出:2. n=lg(1-p1)/lg(1-u)3.2. 突变可在被诱变细胞后代中发现,而二倍体植物存在的隐形突变体在M2才能表现出来如果处理材料具有50%的致死效应,则2n值代表提供株系所需要的M1植株数•每个M2株系的植株数(m),是由分离比例(a)及至少能产生一个纯和突变体的几率(p2)来决定的用下面的公式: m=lg(1-p2)/lg(1-a) 三、突变体鉴定和选择1.形态鉴定2.实验室鉴定3.遗传学鉴定4.生物化学鉴定5.抗性突变体的离体筛选鉴定 四、有性繁殖园林植物诱变后代的选育•M1的种植和采种•M2代的种植和选择•M3代的种植和选择 五、无性繁殖园林植物诱变后代的选育1.无性繁殖植物在诱变育种中存在着如下问题:•第一,嵌合体的干扰;•第二,与种子繁殖的植物相比,处理群体小;•第三,田间评选优良基因型需要较长时间。

      1.2. 一般园林植物休眠芽的基部叶原基中,叶腋分生组织的细胞数目少,经诱变处理可产生突变谱较宽的扇形突变体;突变的细胞能否有机会通过萌芽而参与枝条形成,是突变体分离的关键必须采取分离技术(分离繁殖、不定芽技术、组织培养技术)使突变体有机会显现或扩大 部分资料从网络收集整理而来,供大家参考,感谢您的关注! 。

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