植物育种学各章主要知识点（杨存义） 第七章 诱变育种学习资料

第七章诱变育种

第一节意义和特点第二节诱变的方法第三节育种程序二作用

一概念1培育新品种2丰富基因库1优点1概念三特点2缺点第一节意义和特点诱变育种

(inducedmutationbreeding)

利用理化因素诱发变异，再通过选择育成新品种的方法。诱变育种区别于系统育种----利用自然变异。

一概念1.培育新品种•利用理化诱变育种始于20世纪20年代，40年代育成了一批新品种。•我国诱变育种工作始于50年代。•诱变育种在早熟、抗病、优质、矮秆等方面较为突出。•9个品种获国家发明奖，包括：水稻原丰早、棉花鲁棉1号、大豆铁丰18和黑农26等二作用2.丰富基因库人工创造种质资源,间接利用作杂交亲本。1.提高突变率、扩大突变谱2.有效地改良个别性状3.缩短育种年限1.有利突变不多2.突变的性质和方向不定3.较难出多性状好的突变优点缺点1）.提高突变率、扩大突变谱

突变率：突变体占总个体数的百分率。突变谱：各种突变类型组成突变谱。三优缺点1.优点2）.有效地改良个别性状诱变多为点突变、改变一两个基因，对主效基因控制的性状较有效，如：矮秆、早熟、抗病性。1.优点3）.缩短育种年限诱发的变异大多为一个或少数几个主效基因的改变，稳定较快。1.优点1）.有利突变不多

水稻在M21，4400株中有4株（0.028%）突变株，而只有1株在生产上有利用价值。2.缺点2）.突变的性质和方向不定

诱变育种有一定的盲目性2.缺点3）.很难出现多性状好的突变很难出现多个性状同时向好的方向的突变。诱变育种对二倍体的自花授粉作物较有利，而多倍体或无性繁殖作物则收效较小。2.缺点第二节诱变剂及处理方法一物理诱变剂及处理方法二化学诱变剂及处理方法

Physical：

γ-rays,X-rays,Fastneutron,Chemical：

ENH（亚硝基乙基脲）、EMS（甲基磺酸乙酯）、

DES（硫酸二乙酯）、NaN3(叠氮化钠)InsertionalmutationsT-DNAtransposon(Ac/Ds)retrotransposon(Tos17)TargetmutagenesisZincfingernucleases

一物理诱变剂及处理方法诱变剂：能诱导植物发生基因突变的因素。种类：x射线、γ射线、β

射线、中子、紫外线等。

处理方法：外照射：处理材料受到的照射来自外部的辐射源。内照射：利用同位素（如32P、35S、14C、65Zn）的化合物配成溶液进行浸渍种子或使植物吸收或注射茎部。

一物理诱变剂及处理方法强度：放射性强度居里（Ci）毫居里（mCi）=10-3Ci微居里（μCi）=10-8Ci贝可（Bq）1Bq/sce=2.703×10-11

Ci一物理诱变剂及处理方法

剂量强度：指受照射的物质每单位质量所吸收的能量。

照射剂量：伦琴（R），是x等射线的剂量单位。新的单位：库伦（Koulomb）/千克（kg）=3.876×103

R

吸收剂量：拉特（rad）。新的单位戈瑞（Gray）=100rad。

中子流量：单位平方厘米的中子数（n/cm2）剂量率（doserate）：处理材料单位时间所吸收的剂量。一物理诱变剂及处理方法

•致死剂量（LD100）：照射处理后，植株不能开花结实的剂量。

•半致死剂量（LD50）：照射处理后，植株能开花结实存活一半的剂量。

•半致矮剂量（LD50）：照射处理后，植株生长受到抑制，苗高降低到对照的一半的剂量。

•临界剂量：照射处理后植株成活率约40%的剂量。一物理诱变剂及处理方法

作物对辐射的敏感性：

豆科、黑麦>水稻、大小麦、棉花>油菜、烟草

二倍体>多倍体一物理诱变剂及处理方法i

华夏3号E2-18华夏3号M3-283华夏3号EMS-57

华夏3号M3-500-1华夏3号M1-1矮秆突变体CHA←高分蘖型不育株已选育出的水稻品种二化学诱变剂及处理方法

诱变剂：

1.烷化剂：带有一个或多个活泼的烷基，可转移到其他分子上，置换碱基中的氧原子。

2.叠氮化钠：NaN3，可使复制中的DNA的碱基发生替换，是目前诱变率高而安全的一种诱变剂。

3.碱基类似物：与DNA碱基的化学机构相类似，能与DNA结合，导致错误配对，碱基置换，产生突变。•处理方法：

浸渍、滴液、注射、涂株等；•

材料：

芽条、叶或花序部分,根不宜；•注意事项：

浓度、时间、温度、PH值、复合处理等。二化学诱变剂及处理方法

特点：

1.诱发突变率较高；

2.对处理材料损伤轻；

3.生物损伤大；

4.重复性较差，有致癌的危险。二化学诱变剂及处理方法●概念可动基因（mobilegene），转座元件或转座因子（transposableelement）:可以在染色体组内移动的特定DNA片段或基因。三化学诱变剂及处理方法plantcellsculturedinvitro第三节诱变育种程序

一处理材料

二诱变剂量三诱变处理后的选育四诱变育种的应用和发展一处理材料材料：种子、芽条、块茎、块根、整株植物。1.推广品种：改良1~2个缺点2.多倍体：耐辐射，减少突变体的死亡率3.单倍体：花药等4.纯系5.杂种二诱变剂量

x、r射线：D30~50；中子：D15~30；化学诱变剂：D15~30；三诱变处理后的选育（一）M1的种植和选择（二）M2及其后代的种植和选择（一）诱变一代的种植选择M1——诱变第一代：经过诱变处理的种子或用营养器官长成的植株或直接处理的植株是嵌合体。（一）诱变一代的种植选择

处理方法：

1.高密度种植：控制分蘖；

2.隔离：因有不育株；

3.一般不选择，收主穗,因主穗突变频率高；（二）M2及其后代的种植选择

（一）变异状况：

1.分离最大的世代；

2.无意义突变多，叶绿素突变等，矮秆、早熟较多；

3.多为隐性突变：99%1.系谱法：

M1：收主穗

M2：种成株行，种植ck；选有利突变，育种目标性状收单穗、单株；

M3:种穗行；选单株、株系；收单穗、株系；

M4和以后世代：鉴定株系，测产。（二）M2及其后代的种植选择2.混合法：

M1：以每株主穗上混收几粒种子；

M2：混种，选单株；

此法简便，鉴定突变体，尤其是微突变难。（二）M2及其后代的种植选择WildtypeMutagen(chemical,radiation,T-DNA,…)AMutagenesisM1plantsPoolsofM2seedsPool2Pool1HarvestedInpoolsMutantphenotypeWild-typephenotypeLegendPool3,etc.BScreeningScreenM2pools(1,2,etc.)formutantphenotypesMutantmut-1Propagatemutantfrommut1/mut-1orfromitsmut-1/+heterozygoussiblingsRe-screeningEstablishsegregationratio-Recessiveordominant?-Monogenicorpolygenic?-Penetrance?InitiatemutantcharacterizationM3seedlingsM2seedlingsMutantphenotypeWild-typephenotypeLegendCAllelismTests“Howmanygenesareinvolved?”M3plantmut-1/mut-1xM3plantmut-2/mut-2mut-1/mut-2AllelismSinglegenemut-1/+mut-2/+NoallelismTwogenesCase1:Case2:MutantphenotypeWild-typephenotypeLegendDBackcrossingM3plantmut-1/mut-1x/xxWildtype+/+X/XMultiplebackcrossestoremovebackgroundmutationsBC1plantmut-1/+x/XxWildtype+/+X/XECarefulphenotypicstudyBC2plantmut-1/+X/XBC2plantmut-1/mut-1GGeneCloningxWildtype+/+StrainBmut-1/mut-1StrainAOutcrossFMappingmut-1/+StrainA/StrainBExamine

co-segregationofmutantphenotypeversusstrain-specific(visibleormolecul