常用诱变育种技术在我国真菌育种上的应用_马少丽

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青海畜牧兽医杂志2014年第44卷第1期（总第229期）

常用诱变育种技术在我国真菌育种上的应用*

马少丽，刘欣

（青海省畜牧兽医科学院，西宁，810016）

中图分类号：S813．8文献标识码：A文章编号：1003-7950（2014）01-0042-03

自然选育是获得优良菌株最基本的方法，从自发突变的菌株中选择优良菌株，这种方法被一直沿用下来，由于自发突变率较低，要从自然界筛选到理想的菌株，需要很长的时间，花费很大的人力财力，在科技飞速发展的今天已经满足不了需要。诱变育种则补充了自然选育的不足，能够在较短的时间内，通过改变微生物的遗传特性，获得能够满足需要的理想菌株。

真菌诱变育种，是以人工诱变手段诱发真菌基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选分离，从众多的变异株中挑选出产量提高、性状优良的品系。以人工诱变为基础的真菌诱变育种，具有速度快、收效大、方法简便等优点，是菌种选育的一个重要途径，常用的诱变方法根据诱变剂的不同可分为化学诱变、物理诱变和复合诱变〔1〕。

1化学诱变方法

1．1烷化剂烷化剂是最有效、也是用得最广泛的化学诱变剂之一。这类诱变剂具有一个或多个活性烷基，烷化剂基团会使DNA分子上的碱基及磷酸部分被烷化，DNA复制时导致配对错误而引起突变。依靠NTG诱发的突变主要是GC－AT转换，另外还有小范围切除、移码突变及GC对的缺失〔2〕。常用的烷化剂有亚硝基胍（NTG）、乙基硫酸甲烷（又称甲基磺酸乙酯，简称EMS）、硫酸二乙酯（DES）、乙烯亚胺等。王璋等〔3〕使用亚硝基胍处理萌发状态的链霉菌WZFF 孢子悬浮液，结果得到1株转谷氨酰胺酶活比出发菌株提高1．2倍的突变菌株。徐同宝等〔4〕以黑曲霉XE6为出发菌株，经微波（MW）和硫酸二乙酯（DES）诱变处理，选育出一株遗传性状稳定的高产木聚糖酶菌株mAn1。所产木聚糖酶的酶活为81151U/g，比出发菌株的酶活60165U/g提高了34．88%。

1．2碱基类似物这类诱变剂主要是在微生物细胞处于代谢旺盛时期时掺入到DNA分子中，并在DNA 进行复制时由于本身分子结构式产生酮式→烯醇式变化而引起变异。碱基类似物是一类与天然的嘧啶嘌呤等4种碱基分子结构相似的物质，是1种既能诱发正向突变，又能诱发回复突变的诱变剂。对于处在静止或休眠状态的细胞不适合。用于诱发突变的碱基类似物有5－氟尿嘧啶（5－FU）、5－溴尿嘧啶（5－BU）、5－碘尿嘧啶（5－IU）、2－氨基嘌呤（AP）、6－巯基嘌呤（6－MP）等。程世清等〔5〕用5－氟尿嘧啶（5－BU）对产色素菌（分歧杆菌T17－2－39）细胞和原生质体进行诱变，生物量分别平均提高22．5%和16．4%。1．3移码突变剂移码诱变剂与DNA结合后，引起碱基增添或者缺失，在DNA复制时造成点突变以后的所有碱基都往后或往前移动，引起全体三联密码转录、翻译错误而引起菌种性状的变异。这类化合物的平面三环结构可插入DNA双螺旋的临近碱基对之间，使DNA链拉长，2个碱基间距离拉宽，造成DNA链上碱基的添加或缺失，从而造成碱基突变点之后的全部遗传密码转录和翻译错误。移码突变剂主要包括吖啶橙、吖啶黄、原黄素（2，8－二氨基吖啶）、ICＲ－171、ICＲ－191等化合物。王世梅等〔6〕通过吖啶橙对阿扎霉素B产生菌NND－52菌株进行诱变处理，筛选到1株突变菌株，其产量达到了1100mg/mL，比出发菌株提高3倍以上，且传代稳定。

1．4其他化学诱变剂还有一些其他的化学诱变剂，如脱氨剂、羟化剂、金属盐类、秋水仙素和抗生素等。脱氨剂可直接作用于正在复制或未复制的DNA分子，脱去碱基中的氨基变成酮基，改变碱基氢键的电位，引起转换而发生变异。羟化剂具有特异诱变效应，专一地诱发G：C→A：T的转换。用于诱变处理的金属诱变剂主要与其他诱变剂复合处理，如氯化锂（LiCl）又称为助诱变剂。秋水仙素是诱发细胞染色体多倍体的诱变剂。抗生素一般也与其他诱变剂复合使用。李春丽等〔7〕利用秋水仙素染色体加倍技术构建的纯合的二倍体糖基化酵母，糖基化酶活性比其单倍体亲株有不同程度的提高，幅度在17% 244%。白先放等〔8〕用亚硝酸诱变选育黄原胶高产菌株，筛选得到1株黄原胶高产突变株S－126菌株，其黄原胶产胶率为2．35g/L，产胶率比出发菌株提高了9．3%。

化学诱变剂在真菌育种中的应用较多，其诱变效果较为理想。但因化学诱变剂对人体的致畸致癌作用，实际应用中也受到一定的限制。

2物理诱变方法

2．1紫外线紫外诱变技术是诱变优良菌株的常规育种方法。由于其设备简单，诱变效率高，操作安全简便等特点而被广泛应用。DNA和ＲNA的嘌呤和嘧啶有很强的紫外光吸收能力，最大的吸收峰在260nm，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外线被吸收后引起突变的原因一般认为：DNA与蛋白质交联〔9〕；胞嘧啶与尿嘧啶之间的水合作用；DNA分子内或分子间发生交联反应，使DNA分子中相邻的嘧啶碱基形成嘧啶二聚体，二聚体的出现会引起双链结构扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而引起突变或死亡，同时二聚体的形成还会妨碍双链的解开，因而影响DNA的正常复制和转录，从而使子代DNA形成缺口，

*收稿日期：2013-12-20

43青海畜牧兽医杂志44卷1期2/2014Chinese Qinghai Journal of Animal and Veterinary Sciences Vol．44，No．1

碱基错误插入该缺口，造成新链的碱基序列与母链不同而引起突变。紫外辐射还可以引起转换、颠换、移码突变或缺失等〔10〕。石一珺等〔11〕采用紫外线2次复合诱变处理内生真菌哈茨木霉，获得了突变株UV－5－3，大大提高了原始菌株发酵液的活性。崔培梧〔12〕等采用紫外线对野生型柚苷酶产生菌青霉P－M1进行诱变处理，筛选出一株较理想的柚苷酶高产菌株青霉PU－15，酶活达到334．3U/mL，比出发菌株提高了137．4%，连续传代10次测定遗传稳定性结果显示稳定性良好。

2．2快中子、χ射线、γ射线快中子、χ射线、γ射线都是高能电磁波，具有很强的穿透能力，只要强度适当可以使真菌分子发生电离，从而使生物体遭受破坏性损伤，直接或间接地改变DNA结构。直接作用是物理作用，指染色体吸收辐射能量后发生畸变；间接作用是电离辐射使水或有机分子产生自由基，这些自由基与细胞中的溶质分子起作用，发生化学变化，作用于DNA引起缺失和损伤而引发突变〔13〕。蒋世春等〔14〕将抗肿瘤抗生素柔红霉素产生菌———天兰淡红链霉菌激光株经N+等离子体诱变处理后再经摇瓶筛选，获得1株高产柔红霉素突变株，其柔红霉素效价较亲株提高了25．8%。杜润泮等〔15〕用快中子对灰色链霉菌进行诱变，得到链霉素产量提高26．7%的高产菌株。刘健等〔16〕以耐酒精高活性干酵母为原始出发菌株进行60Co－γ辐射诱变处理，经逐级筛选确定了最佳诱变菌种H13，其乙醇得率为4．23g/100g鲜秸秆，较原始菌株提高了19．5%，乙醇转化率为51%。

2．3激光激光是一种光量子流，又称光微粒。其生物学的效应是光、电、热、压力和磁效应的综合作用〔17〕。各效应的累积使细胞DNA分子吸收、聚积能量并进行能量再分配，使细胞DNA处于一种易于突变的状态，继而发生一系列的诸如断键、聚合、交联等物理和化学变化，导致DNA分子的损伤和突变，最终引起突变株这样的生物学属性变化〔18〕。如果是控制某种代谢途径的酶系基因水平上的改变，则有可能增加某一特定代谢产物的积累〔19〕。相对于传统的紫外诱变技术，激光诱变具有高效、稳定、高选择性、回复突变率低、定向变异率高、辐射损伤轻、当代变异、无污染等优点。郭爱莲等〔20〕采用He－Ne激光技术对白腐真菌L1原生质体诱变，选育出一株木质素降解率达43．03%的菌株Lx，比出发菌株L1提高了50%。孙毅〔21〕利用激光技术进行纤维素酶产生菌绿色木霉的育种研究，选育出的菌株酶活提高了103．2%。

2．4微波微波作为一种高频电磁波，能刺激水、蛋白质、核普酸、脂肪和碳水化合物等极性分子快速震动。在2450MHz频率作用下，水分子能在1s内来回震动24．5?108次。这种震动能引起摩擦，因此可以使得单孢子悬液内DNA分子间强烈摩擦，孢内DNA 分子氢键和碱基堆积化学力受损，使得DNA结构发生变化，从而发生遗传变异。微波具有传导作用和极强的穿透力，在引起细胞壁分子间强烈震动和摩擦时，改变其通透性，使细胞内含物迅速向胞外渗透〔22〕。但是微波辐射直接作用于微生物DNA引起变异，还是其穿透力使细胞壁通透性增加，导致核质变换而引起突变，目前尚不明了，有待进一步研究。李永泉〔23〕采用微波辐照，对黑曲霉聚糖酶产生菌进行诱变处理，结果选育到1株产量较高的生产菌A．nigerHD－3．6，发酵单位从15000U/mL提高到21500U/mL，提高了43．3%。朱传合等〔24〕利用微波诱变阿维拉霉素产生菌SV获得1株阿拉维霉素诱变株SV－15，其产量达到21．5mg/L，较出发菌株提高119．4%。

2．5离子注入离子注入方法是利用离子注入设备产生高能离子束（40 60kev）并注入生物体引起遗传物质的永久改变。离子注入诱变育种的特点，表明其是一种集化学诱变、物理诱变为一体的综合诱变方法〔25〕。但是生物效应是个连续变化的过程，很难截然分开，离子注入的同时向受照射机体内输入能量、离子和电荷，其原初过程极为复杂且有特异性〔26〕。离子注入对生物体的作用是集动量传递、能量、质量沉积和电荷的中和与交换于一体的联合作用的观点〔27，28〕。能量沉积是注入的离子与生物体大分子发生一系列碰撞并逐步失去能量，而生物大分子逐步获得能量进而发生断键、原子被击出位、生物大分子留下断键或缺陷的过程，动量传递会在分子中产生级联损伤，电荷交换会引起生物分子电子转移造成损伤，从而使生物体死亡、自由基间接损伤、染色体重复、易位、倒位或使DNA分子断裂、碱基缺失等生物学效应〔29 31〕。袁仲等〔32〕采用10Kev低能N+注入啤酒酵母，经筛选获得一菌株Lz37，其凝聚性很强（本斯值1．4/ml），适合于在小麦汁中发酵啤酒，其发酵度为66% 68%，双乙酰含量低于口味阀值，遗传稳定性良好。

2．6空间诱变自空间探索以来，人们一直致力于研究空间特殊环境中，诸如微重力、高能粒子辐射等诱变因素对微生物的复合影响，其中微重力和空间辐射是主要的诱变因素。在空间特殊条件中，微生物的变异频率较高。DNA和生物膜是射线作用的靶子，DNA 结构的损伤主要有单、双链断裂，碱基和糖的损伤，DNA与DNA、DNA与蛋白质交联等。其中单、双链断裂较多见，富含胸腺嘧啶的区域最易受到破坏。膜损伤有膜结构的改变、膜结合酶活性和膜受体功能降低等〔33〕。白骅等〔34〕通过空间诱变选育毒三素链霉菌，正变率达到39%，产量提高19．2%。王璋等〔35〕利用“神舟”4号无人飞船搭载生产微生物转谷氨酰胺酶的链霉菌进行空间诱变，得到1株高产酶菌株，酶活性提高了40%以上，达到3．62U/mL。

利用物理诱变技术筛选高效菌株，提高菌株的产量和质量，已被证明有广阔应用前景。但物理诱变技术也存在着无法控制诱变方向、工作量大、诱变产物安全性不确定等问题。如何克服其缺点，发挥其优势，将是微生物学工作者的努力方向。

3复合因子诱变方法

复合因子诱变是指采用两种以上诱变因子共同起作用来诱发菌体突变。由于不同的诱变因子的作用机理不同且不同诱变剂具有各自的特异性作用位点，这些诱变技术单独使用时效果不甚理想，但与其他诱变源相结合，则能起到很好的诱变效果。因此，在诱变育

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种中常使用2种或2种以上的诱变剂复合处理来提高诱变效应。

董会平等〔36〕采用紫外－氯化锂对糖化酵母As 2．1548进行复合诱变，经筛选获得产糖化酶活力较高的突变株A－U－90－8，其糖化酶的活力达到324U/ g，比原始菌株提高了48．6%。涂漩等〔37〕以亚硝基胍（NTG）－氯化锂（LiCI）和庆大霉素对链霉菌702进行复合诱变，经过处理获得高产突变株13－18－52菌株，其发酵单位为1946μg/mL，比原始菌株提高了37．43%。李志坚等〔38〕采用紫外线和60Co－γ射线对柚苷酶产生菌黑曲霉FY01－4进行复合诱变，经摇瓶复筛获得一株高产柚苷酶突变株C15，其酶活达到1285．6U/mL，是原始菌株产量的3．59倍，突变株C15经连续10代传代培养，产酶活力稳定性良好，因此作为生产柚苷酶的优良菌株。

4结语

4．1利用传统的理化因子诱变育种的方法，因其具有简单、快速等优点，是菌种选育的一个重要途径，至今仍被广泛使用。

4．2传统的诱变育种方法存在着一定的随机性和盲目性，在实际的生产应用中，应根据出发菌种的生理生态特性以及环境和设备条件等具体情况来选择合适的诱变方法。

4．3无论采用何种育种方法，最终都要依靠高效的筛选才能从庞大的突变体库中获得目的菌种，扩大筛选量并提高筛选效率才能完成整个菌种选育工作。但现有的菌种筛选方法都存在烦琐、耗资、耗时、劳动强度大等缺点，而且非常容易造成漏选。因此，寻找一个简便、快速、准确的高通量的筛选方法是目前菌种选育工作中急需解决的问题。

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诱变育种技术

诱变育种技术 诱变育种是利用物理、化学因子，促使育种的原始材料的遗传性发生变异，从而选出优良品种的一种育种方法。它包括物理的辐射诱变和化学诱变两种。 辐射诱变是指利用γ-射线、X-射线、β-射线、中子、无线电微波、激光、紫外线等物理因子，照射植物的种子、植株和其他器官，使它们的遗传物质发生变化，产生各种各样的变异，通常称为突变，然后选择符合人们需要的植株进行培育，从而获得新品种。化学诱变则是利用一些化学药品，来浸泡和处理植物的种子或其他器官，促使突变的发生，从而选育出新的品种。 诱变育种是相对于利用自然突变选种(穗选、株选)而言的，植物在自然条件下生长发育，由于受到各种自然条件的作用，它们的遗传物质也会发生变异。但由于自然条件下的各种引起变异的因子的强度较缓和，自然突变的频率较低，发生的变异数往往满足不了育种选择的需要，所以现代育种中往往采取较强的诱变强度，让突变的发生数大大增加，从而加快育种进程。 诱变育种的优点在于： 能大幅度提高植物的变异牢，扩大变异范围：自然突变率一般在十万分之几到百万分之几，而诱变处理后的突变频率可高达 1/30左右，比自然突变高1000～10000倍，同时引起的变异类型多、范围广。如印度用γ-射线处理蓖麻，获得了生育期由270天缩短到120天的特大变异株系。

能改良品种的第一性状，而保持其他优良性状不变：对于一个具有多种优良性状而只希望改进某一两个性状的品种，采用诱变育种最为有效，它较之利用杂交育种方法相比，容易收到满意的效果。如通过辐射，把燕麦的抗锈病特性和对叶枯病易感性分离开来，培育出了抗锈病又不易感染叶枯病的新品种。 引起的变异稳定快，育种年限短;诱变处理后的子代分离少、稳定快，一般在第三代就可稳定，而杂交育种的某个性状的稳定往往要在第五到第七代。对于一年只能生长一季的农作物来说，意味着缩短育种时间2～4年。 能改变作物的育性，有利于杂种优势的发挥：在常规的杂交育种中，往往要用较多的时间和人力去除掉母本的雄蕊，避免自交现象的发生。用诱变处理母本的种子，可以选育出雄性不育的植株，形成雄性不育系，供杂交育种时使用。由于杂交后的第一代往往表现出杂种优势，发挥了父、母本的各自的优良品质，用它们的子一代作种子来生产，其产量及其他性状往往很好。所以我国现在大面积推广的杂交水稻、杂交玉米、杂交小麦，都取得了明显的经济效益和社会效益，为解决我国广大农民的温饱问题作出了巨大贡献。 诱变育种的中心是利用各种诱变剂提高作物的突变率。但是诱变剂的剂量是一个首先要注意的问题，并非剂量越大越好，要明白诱变剂的处理是建立在对原有细胞中的遗传物质的损伤基础上来加大突变率的，它们的处理对细胞是有伤害的。选择一定的诱变剂量很重要，诱变育种中有相应的三个名词或俗语，那就是“致死剂量”、

几种常用的育种方法比较

几种常用的育种方法比较（总结整理） 一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种： 原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。

诱变育种在生产中的应用

27、诱变育种在生产中的应用（A） 1、人工诱导多倍体，培育新品种 2、单倍体育种，缩短了育种的年限 3、诱导青霉素菌株，提高青霉素的产量 4、诱导三倍体，生产无籽果实 28、单倍体育种的原理、方法和特点（A） 单倍体(haploid)是指具有配子染色体数(n)的个体。 原理：采用花药离体培养的方法来获得单倍体植株，然后经过人工诱导使染色体数目加倍重新恢复到正常植株的染色体的数目 特点：1、明显的缩短了育种的年限。 2、获得的种都是纯合的，自交后产生的后代性状不会发生分离。 注意：如果某个体由本物种的配子不经受精直接发育而成，则不管它有多少染色体组都叫“单倍体” 29、转基因生物和转基因食品的安全性（A） 用一分为二的观点看问题，用其利，避其害。我国规定对于转基因产品必须标明。 30、人类遗传病产生的原因、特点及类型（A） 原因：人类遗传病是由于遗传物质的改变而引起的人类疾病 特点：呈家族遗传、发病率高（我国约有20%--25%） 类型：单基因遗传病 多基因遗传病（原发性高血压、冠心病等） 染色体异常遗传病 31、常见单基因遗传病的遗传（A） 显性：多指、并指、软骨发育不全、抗维生素D佝偻病 隐性：白化病、苯丙酮尿症、镰刀型贫血症、先天性聋哑等 32、遗传病的产前诊断与优生的关系（A） 产前诊断是指：胎儿出生前，医生用专门的检测手段确定胎儿是否患某种遗传病或先天性疾病 产前诊断可以大大降低病儿的出生率 33、遗传咨询与优生的关系（A） 在一定的程度上能够有效的预防遗传病的产生和发展 34、人类基因组计划及其意义（A） 人类基因组计划是测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息 意义：可以清楚的认识人类基因的组成、结构、功能极其相互关系，对于人类疾病的诊制和预防具有重要的意义 35、现代生物进化理论主要内容（B） 1、种群是生物进化的基本单位 2、突变和基因重组提供进化的原材料，自然选择导致种群基因频率的定向改变 通过隔离形成新的物种 3、生物进化的过程实际上是生物与生物、生物与无机环境共同进化的过程，进化导致生物的多样性 36、生物进化的历程（A） 生物是经过漫长的地质年代逐渐进化而来的。是按简单到复杂，由低等到高等，由水生到陆生的进化顺序。 37、生物进化与生物多样性的关系（B）

太空诱变育种

太空诱变育种 摘要：现在，越来越多的国家利用太空诱变来培育新品种，同时在这一方面取得了良好的成果，由此开辟了一条植物育种的新的途径 关键字：太空诱变特点安全性应用展望 太空育种．又称航天育种、空间诱变育种，是利用太空技术．通过高空气球、返回式卫星、飞船等航天器将作物的种子、组织、器官或生命个体等诱变材料搭载到200~400 km高空的宇宙空间，利用强辐射、微重力、高真空、弱磁场等宇宙空间特殊环境诱变因子的作用．使生物基因发生变异，再返回地面进行选育，培育新品种、新材料的作物育种新技术。其核心内容是利用太空环境的综合物理因素对植物或生物遗传性的强烈动摇和诱变，在较短的时间内创造出目前地面诱变育种方法难以获得的罕见突变种质材料和基因资源，选育突破性新品种，由此而开辟一条植物育种的新途径。 太空诱变的主要因素 1.微重力 太空的重力环境明显不同于地面，未及地球上重力十分之一的微重力(10-3~10-6 g)是引起植物遗传变异的重要原因之一。许多实验证明，植物感受和转换微重力信号，是通过质膜调节细胞内Ca2+水平或磷脂／蛋白质排列顺序的变化等，引起ATP酶、蛋白质激酶、NAD氧化还原酶及光系统中许多酶类的活性变化等，从而在细胞分裂期微管的组装与去组装、染色体移动、微丝的构建、光系统的激活等方而起作用，进而影响细胞分裂、细胞运动、细胞间信息传递、光合作用和生长发育等生理生化过程，并出现细胞核酶变、分裂紊乱、浓缩染色体增加、核小体数目减少等。已有的研究结果还指出，微重力是通过增加植物对其它诱变因素的敏感性和干扰DNA损伤修复系统的正常运作，从而加剧生物变异，提高变异率。 2.空间辐射 空间辐射源包括来自地磁场俘获的银河宇宙射线和太阳磁暴的各种电子、质子、仅粒子、低能重离子和高能重离子等。它们能穿透宇宙飞行器的外壁，作用于太空飞行器中的生物。研究结果表明，空间诱变与地面辐射处理发生的变异情况有许多类似之处，辐射敏化剂预处理能增加生物损伤。DNA和生物膜是射线作用的靶子。空间辐射主要导致生物系统遗传物质的损伤，如突变、肿瘤形成、染色体畸变、细胞失活、发育异常等。重离子辐射生物学研究的结果表明，质子、高能重离子等能非常有效地引起细胞内遗传物质DNA分子的双链断裂和细胞膜结构改变，且其中非重接性断裂的比例较高，从而对细胞有更强的杀伤及致突变和致癌变能力嘲。对植物的研究证明，空间条件尤其是高能离子具有强烈的致变作用，导致细胞死亡、突变、恶性转化，而且在微重力条件下辐射的诱变作用将会加强门。 3.其它诱变因素 植物材料在空间飞行时。是受各种空间因素综合作用的，包括高真空、交变磁场、航天器发射过程中的强振、飞行舵内的温度和湿变条件及其他未知因素。一般认为．空间辐射和微重力的复合效应是主要的诱变因素。 太空育种的特点 1.诱变效率高 太空中的特殊条件对农作物种子具有强烈的诱变作用。可以产生较高的变异率，其变异幅度大、频率高、类型丰富．有利于加速育种进程。水稻自然变异的频率在二十万分之一．化学诱变的变异频率也在千分之几．而经空间处理的水稻变异频率可达百分之几。一般来说，太空育种变异率为5％-10％，最高的诱变率可超出10％以上，其中有益突变率为2％-3％。 2.变异方向不定。正负方向变异都有

太空诱变育种解析

太空诱变育种 摘要：现在，越来越多地国家利用太空诱变来培育新品种，同时在这一方面取得了良好地成果，由此开辟了一条植物育种地新地途径资料个人收集整理，勿做商业用途 关键字：太空诱变特点安全性应用展望 太空育种．又称航天育种、空间诱变育种，是利用太空技术．通过高空气球、返回式卫星、飞船等航天器将作物地种子、组织、器官或生命个体等诱变材料搭载到高空地宇宙空间，利用强辐射、微重力、高真空、弱磁场等宇宙空间特殊环境诱变因子地作用．使生物基因发生变异，再返回地面进行选育，培育新品种、新材料地作物育种新技术.其核心内容是利用太空环境地综合物理因素对植物或生物遗传性地强烈动摇和诱变，在较短地时间内创造出目前地面诱变育种方法难以获得地罕见突变种质材料和基因资源，选育突破性新品种，由此而开辟一条植物育种地新途径.资料个人收集整理，勿做商业用途 太空诱变地主要因素 .微重力 太空地重力环境明显不同于地面，未及地球上重力十分之一地微重力( )是引起植物遗传变异地重要原因之一.许多实验证明，植物感受和转换微重力信号，是通过质膜调节细胞内水平或磷脂／蛋白质排列顺序地变化等，引起酶、蛋白质激酶、氧化还原酶及光系统中许多酶类地活性变化等，从而在细胞分裂期微管地组装与去组装、染色体移动、微丝地构建、光系统地激活等方而起作用，进而影响细胞分裂、细胞运动、细胞间信息传递、光合作用和生长发育等生理生化过程，并出现细胞核酶变、分裂紊乱、浓缩染色体增加、核小体数目减少等.已有地研究结果还指出，微重力是通过增加植物对其它诱变因素地敏感性和干扰损伤修复系统地正常运作，从而加剧生物变异，提高变异率.资料个人收集整理，勿做商业用途 .空间辐射 空间辐射源包括来自地磁场俘获地银河宇宙射线和太阳磁暴地各种电子、质子、仅粒子、低能重离子和高能重离子等.它们能穿透宇宙飞行器地外壁，作用于太空飞行器中地生物.研究结果表明，空间诱变与地面辐射处理发生地变异情况有许多类似之处，辐射敏化剂预处理能增加生物损伤.和生物膜是射线作用地靶子.空间辐射主要导致生物系统遗传物质地损伤，如突变、肿瘤形成、染色体畸变、细胞失活、发育异常等.重离子辐射生物学研究地结果表明，质子、高能重离子等能非常有效地引起细胞内遗传物质分子地双链断裂和细胞膜结构改变，且其中非重接性断裂地比例较高，从而对细胞有更强地杀伤及致突变和致癌变能力嘲.对植物地研究证明，空间条件尤其是高能离子具有强烈地致变作用，导致细胞死亡、突变、恶性转化，而且在微重力条件下辐射地诱变作用将会加强门.资料个人收集整理，勿做商业用途.其它诱变因素 植物材料在空间飞行时.是受各种空间因素综合作用地，包括高真空、交变磁场、航天器发射过程中地强振、飞行舵内地温度和湿变条件及其他未知因素.一般认为．空间辐射和微重力地复合效应是主要地诱变因素.资料个人收集整理，勿做商业用途 太空育种地特点 .诱变效率高 太空中地特殊条件对农作物种子具有强烈地诱变作用.可以产生较高地变异率，其变异幅度大、频率高、类型丰富．有利于加速育种进程.水稻自然变异地频率在二十万分之一．化学诱变地变异频率也在千分之几．而经空间处理地水稻变异频率可达百分之几.一般来说，太空育种变异率为％％，最高地诱变率可超出％以上，其中有益突变率为％％.资料个人收集整理，勿做商业用途 .变异方向不定.正负方向变异都有 作为一种空间多环境特殊条件下产生地诱变，其诱变方向具有不确定性.一般单株有效穗数、

核辐射在农业育种方面的应用及发展

核辐射在农业育种方面的 应用及发展 学院：水建学院 班级：水工112班 姓名：俞奇 学号;2011012158

核辐射在农业育种方面的应用及发展 【摘要】辐射诱变育种是在人工控制的条件下，利用中子、质子或者射线等物理辐射诱变因素对种子进行辐照，诱发其染色体的数量、结构和行为变异，从而得到可供利用的突变体，并在此基础上进一步培育出新的种质资源的一种新兴的育种技术。本文以水稻、小麦、大豆、花卉和林木等材料所做的辐照试验为依托，综述了国内外在辐射诱变育种方面所取得的成就，分析了该技术的作用机理、特点、优势、适用范围及其发展历程，并对其发展方向和应用前景做出了展望。其主旨在于提高人们对辐射诱变育种技术在农业生产中应用的价值、意义及其前景的认识，并为该技术的进一步发展和应用提供参考与借鉴，以期促进现代化物理农业工程的发展和应用，提高人民的生活水平与质量。 【关键词】辐射诱变，育种，机理，应用 【正文】 辐射诱变育种是人为地利用射线、x射线或者是中了、激光和离子束等物理诱变因素，诱发植物遗传变异，从而在短时问内获得有利用价值的突变体，以供直接生产利用或者是在此基础上培育出新的种质资源的一种新兴的育种技术f张小静和陈富，2008，现代农业科技，(13)：14．15，17)。该技术的问世，虽然只有数十年的历史(程薇，2007，湖北农业科学，45(5)：660．663)，但因有其自身的特点与优势，所以发展迅以水稻、小麦、大豆、花卉(王丹等，2009)和林木(刘刚等，2009)等材料所做的辐照试验为依托，综述了国内外在辐射诱变育种方面所取得的成就，分析了该技术的作用机理、特点、优势、适用范围及其发展历程，术的作用机理、特点、优势、适用范围及其发展历程并对其发展方向和应用前景做出了展望。其主旨在，于提高人们对辐射诱变育种技术在农业生产中应用的价值、意义及其前景的认识，并为该技术的进一步发展和应用提供参考与借鉴，以期促进现代化物理农业工程的发展和应用，提高人民的生活水平与质量。 诱变源的种类及特性 ?紫外线:辐射源是紫外光灯，能量和穿透力低，能成功地用于处理花粉粒。 ?电磁辐射和中子:容易穿透植物组织。 ?X射线：辐射源是X光机。X射线又称阴极射线，是一种电磁辐射，它不带电核，是一种 中性射线。 ?γ射线：辐射源是60Co和137Cs及核反应堆。γ射线也是一种不带电荷的中性射线。 ?中子：辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能量大小分为超快中子、快 中子、中能中子、慢中子、热中子。 ?β射线：辐射源为32P和35S。β射线是一束电子流，产生与X或γ射线相似的作用。 辐射诱变育种技术的起源与发展 1927年，美国的Muller教授(白成科等，2003)发家Stadler又相继发现了x射线对玉米和大麦的诱 变效应，并随之开始了将这种诱变应用于植物育种的试验研究；1934年，育种专家D．Tollenear(张小静和陈富，2008，现代农业科技，(13)：14—15，17)用x射线的诱变效应

菌种诱变方法

微生物诱变育种的方法 摘要:介绍了几种常用的物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等,为微生物诱变育种提供了一个总体的方法框架。 关键词:诱变; 微生物育种 微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以选育优质、高产的微生物菌株十分重要。微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。作为育种途径之一的诱变育种一直被广泛应用。目前，国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。 1 物理诱变 1.1紫外照射 紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰260nm，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外辐射的作用已有多种解释，但比较确定的作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体[1]。二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对，所以可能导致突变甚至死亡[2]。 马晓燕[3]等以紫外诱变原生质选育法筛选发酵乳清高产酒精菌株马克斯克 鲁维酵母菌株ZR-20，比优化前的酒精产率提高10.5%，较出发菌株提高了68%。顾蕾[4]等通过紫外诱变红酵母ns-1原生质体，获得类胡萝卜素产量明显提高的突变株，其生物量、色素产量分别为6.15g/L、6.41mg/L，分别比原始菌株提高了67.6%、54.1%。 紫外照射诱变操作简单，经济实惠，一般实验室条件都可以达到，且出现正突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。 1.2电离辐射 γ-射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用，可直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使

核技术在工业、农业、环境、医学中的应用

核技术在工业、农业、环境、医学中的应用 年级姓名： 2015级郜苏徽 学院专业：经管经济类 学号： 2015014481 课程名称：核技术安全与应用 任课教师：吕金印 日期： 2015/11/28

核技术在工业、农业、环境、医学中的应用 经济管理学院经济类郜苏徽 2015014481 核技术是现代科学技术的重要组成部分，是当今世界重要的高科技领域之一，许多发达国家都把核技术视为科技制高点，并进行大力开发应用。通常人们将核技术划分为核武器技术、核能技术和民用非动力核技术。 自1895年伦琴发现了X射线，1896年贝克勒尔发现铀的天然放射性，随后居里夫妇发现“钋”和“镭”两种天然放射性核素，以及1899年至1900年α、β和γ射线的发现以来，人类对辐射进行了大量的研究并建立了核科学。核技术在医学、生物学、农业、材料科学等各个领域得到广泛的应用，核技术成为当今世界重要的高科技领域之一。在此就核技术在工业、农业、环境和医学中的应用作一简要介绍。 1、核技术在工业中的应用 核技术在工业上主要有三方面的运用：工业辐照、核子仪与放射性测量、工业射线探伤。 1.1工业辐照 又称辐射加工，是指利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对物质和材料进行加工处理的一种核技术。辐射加工通常包括γ辐射加工（钴60和铯137为辐射源）和电子加速器辐射加工（电子束和X射线）。我们常用辐照装置进行物质的消毒，例如说医院对医疗器械、血液样品、药物产品等的消毒，食品加工产对食品保鲜等等。 1.2核子仪与放射性测量 核子仪是一种测量装置，由一个带屏蔽的辐射源（具有放射性或能放出X射线）和一个辐射探测器组成。射线未穿过物质或者与需要分析的物质相互作用，为连续分析或过程控制提供实时数据。因此核子仪在工业中运用十分广泛，例如说过程控制和产品质量的控制。我们常用的几种核子仪如：①核子密度计，它的用源一般采用铯137（其活度范围一般在1.85GBq，50mCi左右），对大直径的管子的测量用钴60较多，而对几厘米直径的细管用镅241源。在烟草行业中，用β射线源测量连续卷烟机中烟草的密度。②测厚仪，利用γ射线对金属、非金属材料的厚度进行测量（其测量范围为：镅241放射源，0.15～4mm；铯137放射源，2.5～60mm；钴60放射源，4～90mm）。在工业制造过程中，经常采用表面保护和表面精加工技术。③料位计，它的作用的对物料位置高度进行测量，主要采用γ射线源。对堆积密度小的物料（如泡沫塑料）或少量物料（如管中牙膏）的测量，用β射线源。

诱变育种的原理和操作过程12

诱变育种的原理和操作过程 考情分析 知识梳理 一、单倍体育种 1．原理 染色体数目以染色体组的形式成倍减少,然后经人工诱导使染色体数目加倍从而获得纯种. 2．过程与方法 单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍两个关键步骤.育种中通过杂交把不同品种的优良性状集中到F1植物体上,然后利用F1个体产生的花粉进行离体培养,培育出单倍体幼苗,再诱导染色体数目加倍,进而获得目标品种,如下图所示：

3．优点与不足 （1）优点 单倍体育种和杂交育种相比而言,能明显缩短育种年限,一般只需要2年时间,便可以获得纯合新品种. （2）不足 技术性较强,并且必须和杂交技术以及诱导染色体加倍技术结合使用. 4．实例 现有高杆抗病小麦DDTT、矮杆易感病小麦ddtt,欲培育出矮杆抗病小麦ddTT,育种方案如下图： 二、多倍体育种 1．原理 染色体数目以染色体组的形式成倍增加. 2．过程与方法 多倍体育种目前最常用而且最有效的方法是利用秋水仙素直接处理萌发的种子或幼苗,已

获得优良性状的多倍体植株.三倍体无籽西瓜的培育就是一个典型案例,如下图所示： 3．优点与不足 （1）优点 经多倍体育种获得的植株和二倍体相比,茎秆粗壮,叶片、果实和种子都较大,糖类和蛋白质含量都有所增加,有些植物的抗寒性等抗逆能力增强. （2）不足 多倍体育种适用于植物,在动物方面难以开展,且多倍体植物往往发育迟缓,结实率低. 三、育种的综合考察 1．列表比较几种常见生物育种方式

2．有关育种的两点方案 （1）根据不同育种目标选择不同育种方案 （2）育种技术中的“四最”和“-明显” ①最简便的育种技术——杂交育种. ②最具预见性的育种技术——转基因技术或细胞工程育种. ③最盲目的育种——诱变育种. ④最能提高产量的育种——多倍体育种. ⑤可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种. 3．几种育种方式的注意点 （1）单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同.单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗,多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗. （2）诱变育种：多用于植物和微生物,一般不用于动物的育种. （3）杂交育种：不一定需要连续自交.若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可. 【易错提醒】 （1）单倍体并不一定是一倍体； （2）花药离体培养获得单倍体,虽然是植物组织培养的一种形式,但花粉粒是减数分裂产生的,因此属于有性生殖； （3）单倍体育种获得的一般是纯合子,但当多倍体的花粉经离体培养,秋水仙素处理后,可能产生杂合子； （4）单倍体绝大多数都是不育的,但当细胞内具有相同的染色体组,同源染色体之间可以联会,

核辐射农业应用研究的进展与发展战略_综述_

浙江农业学报A cta A griculturae Zhej iangens is7(6):494-498,1995核辐射农业应用研究的进展与发展战略(综述) 沈守江(浙江省农业科学院原子能利用研究所,杭州　310021) 提　要:从辐射诱变育种、辐照食品、辐射不育防治害虫和低剂量辐射刺激提高产量诸方面的成果、成就论述了核辐射农业应用的研究进展;评述我国核技术农业应用现状及其与国际先进水平所存在的差距。提出紧密围绕我国农村经济发展和大农业生产中的关键问题,与现代高新技术结合,加强核农学基础性研究等方面的发展战略设想及联系浙江实际,近期研究工作的重点领域。 关键词:核辐射;农业应用;进展;发展战略 Advances in application of nuclear irradiation in agricult ure and developmental strategy:Shen Shou-jiang(I nstitute f or A pp lication of N uclear Ener gy in A g ricultur e,Zhej iang A cademy of A gr icultur al Sciences,H ang z hou,310021) Abstract:T he pr esent pa per descr ibed t he advances in A pplicatio n o f nuclear irr adiatio n in ag riculture in the aspects o f ir radiation-induced mutatio n br eeding,ir radiated foo d,ir radiat ion ster ility to pr e-vent har mful insects,and ra ising cr op pro ductio n by low dose stimulating.T he present state o f the application of nuclear technique in agr icult ur e in o ur co untr y and the differ ences fr om the dev eloped lev el of the w or ld w er e also ev aluat ed.T he key pr oblems aiming at dev elo ping co unt ry side economics and ag riculture in w ide sense,the combination w ith new and adva nced techniques,dev elo pm enta l stret egy to str engthen ag ro no my fo undations especially in connect ing w ith the local situatio n o f Zhe-jiang pr ov ince,and the impor tant field in the nea r future w er e put fo rw ar d. Key words:Nuclear irr adiatio n;A pplicatio n in agr icultur e;A dvancea;D evelopmental st rateg y (一)核辐射农业应用的进展 核辐射农业应用研究,是核农学的重要组成部份,是研究利用放射性核素、反应堆、加速器等产生的各种射线对农业生物及其产物的作用规律。已涉及的内容包括:利用核辐射诱发农业生物遗传变异,改良作物(简称辐射诱变育种);利用核辐射对农业生物生长发育的生物学效应进行农产品、食品的贮藏保鲜,杀虫灭菌防治病虫害。 1.辐射诱变育种 辐射诱变育种是利用各种射线(包括其它理化诱变因素)诱发植物遗传基因突变,促 收稿日期:1995-05-25进基因重组和核外突变,获得有利用价值的突变体,创造植物新种质,选育新品种。辐射诱变育种研究始于20年代末,60年代末由基础性研究转向实际应用阶段,70年代以来得到迅速发展,取得显著成就。据联合国粮农组织和国际原子能机构(FAO/IAEA)联合处的不完全统计,截止1991年世界上已有52个国家,在140多种植物上育成推广品种1400多个,并创造了数以万计的各种类型的有益种质资源。我国植物辐射诱变育种比国外起步晚30年,但发展较快,据不完全统计,至1993年我国已在37种植物(其中农作物31种)上育成突变品种408个,年推广种植面积约900万ha,育成的品种数量和种植面

诱变育种的意义

．诱变育种的意义：提高变异的频率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。 2．原核细胞与真核细胞相比最主要特点：没有核膜包围的典型细胞核。 3．细胞分裂间期最主要变化：DNA的复制和有关蛋白质的合成。 4．构成蛋白质的氨基酸的主要特点是： （a-氨基酸）都至少含一个氨基和一个羧基，并且都有一氨基酸和一个羧基连在同一碳原子上。 5．核酸的主要功能：一切生物的遗传物质，对生物的遗传性，变异性及蛋白质的生物合成有重要意义。 6．细胞膜的主要成分是：蛋白质分子和磷脂分子。 7．选择透过性膜主要特点是： 水分子可自由通过，被选择吸收的小分子、离子可以通过，而其他小分子、离子、大分子却不能通过。 8．线粒体功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所。 9．叶绿体色素的功能：吸收、传递和转化光能。 10．细胞核的主要功能：遗传物质的储存和复制场所，是细胞遗传性和代谢活动的控制中心。 新陈代谢主要场所：细胞质基质。 11．细胞有丝分裂的意义：使亲代和子代保持遗传性状的稳定性。 12．ATP的功能：生物体生命活动所需能量的直接来源。 13．与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。14．能产生ATP的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、（细胞质基质（结构））能产生水的细胞器*（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））能碱基互补配对的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））14．确切地说，光合作用产物是：有机物(一般是葡萄糖，也可以是氨基酸等物质)和氧 15．渗透作用必备的条件是：一是半透膜；二是半透膜两侧要有浓度差。16．矿质元素是指：除C、H、O外，主要由根系从土壤中吸收的元素。17．内环境稳态的生理意义：机体进行正常生命活动的必要条件。 18．呼吸作用的意义是：（1）提供生命活动所需能量；（2）为体内其他化合物的合成提供原料。 19．促进果实发育的生长素一般来自：发育着的种子。 20．利用无性繁殖繁殖果树的优点是：周期短；能保持母体的优良性状。21．有性生殖的特性是：具有两个亲本的遗传物质，具更大的生活力和变异性，对生物的进化有重要意义。 22．减数分裂和受精作用的意义是： 对维持生物体前后代体细胞染色体数目的恒定性，对生物的遗传和变异有重要意义。 23．被子植物个体发育的起点是：受精卵生殖生长的起点是：花芽的形成 24．高等动物胚胎发育过程包括：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织分化、器官形成→幼体。

我国辐射诱变育种的现状分析

我国辐射诱变育种的现状分析 王志东 (中国农业科学院原子能利用研究所, 北京100094) 我国自二十世纪五十年代后期开始进行植物辐射诱变育种技术的研究, 到六十年代后期, 我国的育种专家在农作物析品种选育上获得成功; 从七十年代后期开始, 大批农作物新品种被陆续育成, 并在农业生产中得到大面积推广应用, 其中比较具有代表性的品种, 如: 水稻原丰早, 水稻浙辐802, 小麦山农辐63, 小麦扬辐6号, 大豆铁丰18, 棉花鲁棉一号等都曾分别获得国家科技进步一等奖, 特别是水稻浙辐802曾连续9年居全国水稻种植面积第一位. 利用辐射诱变育种技术育成新品种的年播种面织达到900万公顷, 约占全国粮食播种面积的10%. 在新疆, 利用辐射诱变育种技术育成的春小麦品种长期占全疆春小麦播种面积的三分之二以上. 植物辐射诱变育种技术以其独特的优势, 迅速发展为作物育种的重要方法之一. 与我国核农学的其他研究领域相比, 诱变育种研究所产生的科研成果最多, 产生的经济效益最大, 对增加农民收入的促进作用最直接. 与世界各国相比, 中国自二十世纪八十年代以来, 在植物突变品种的育成数量, 突变品种的种植物面积和产生的经济效益等方面, 均以较大优势领先于世界其他国家. 根据国际原子能机构的统计数据, 在全世界利用辐射诱变育种技术育成的2316个作物新品种当中, 中国科学家育成的新品种达到625个, 约占世界总量的27%. 一. 发展现状 近5年来, 在科技部和中国同位素与辐射行业协会的支持下, 辐射诱变育种技术的研究与应用得到继续发展. 我国的诱变育种专家在提高农作物新品种的品质和产量,深入开展诱变育种机理研究以提高辐射诱变育种的诱变效率等方面, 继续做出不懈努力并取得一系列研究成果. 在辐射诱变育种的诱变效率等方面, 育成一批高产, 优质, 多抗, 综合性状优良, 适应当前国内各个不同生态区域农业生产需求的农作物新品种;5年间, 仅国家攻关项目内育成新品种的推广面积就超过1亿亩; 与此同时, 创制出二千多份优异突变新种质, 新材料, 经过对其利用价值进行评价鉴定, 已有相当一部分作为育种资源被育种学家作为原始材料用于新品种选育, 并获得了良好的育种效果;通过对新诱变因素的诱变效果及其诱变育种方法的研究, 推动了诱变育种方法研究在深度和广度的进步; 突变体鉴定技术得到改进, 鉴定效率得到提高; 利用空间环境进行的诱变育种研究也已取得重要进展并显示出良好的应用前景; 更为突出的是我国的农业科学家研制开发出属国内外首创的新方法和育种工具材料. 主要进展如下: 中国农业科学院原子能利用研究所利用辐射诱变技术育成国内第一个粮饲兼用玉米新品种中原单32号. 该品种产量高, 品质好, 绿杆成熟, 适于青储, 氨化和微生物发酵处理. 中原单32号玉米不仅籽粒蛋白含量较高,

诱变育种

诱变育种 第一节诱变育种的概念、意义与特点 诱变育种就是人为地采用物理、化学的因素,诱发有机体产生遗传性的变异,并经过人工选择、鉴定、培育新品种的途径。诱变育种的目标就是改变或增加一个满意品种的某一特性,而在其她方面保持品种不变。如果需要一个适应性好、独特的、非常合意的与受欢迎的品种,这种方法特别吸引人。 诱变育种的特点:1)提高突变率,扩大变异谱;2)适于进行个别性状的改良;3)育种程序简单,年限短;4)变异的方向与性质不定(已有人把人工合成低聚核苷酸片段引入基因组中,以一定方式改变某一基因,进行定向诱变)。 作为一种育种方法,诱发突变技术在培育那些在种内有足够的遗传变异与由显性基因确定其特性的作物,就是可有可无的或无前途的。但就是,显性突变型曾被诱发,特别就是抗病型,部分由于寄生植物的基因与病原体的基因之间的相互作用。在完全不育或无性繁殖的植物中,诱变育种就是品种改良的唯一方法,例如专性无融合生殖植物,它不产生有合子胚的种子。无融合生殖在柑橘类与某些苹果属、树莓属的种中就是普通的。 诱变育种就是常规育种的一个补充或在园艺植物育种某些方面潜在替代者:1)在适应性广泛的种中诱发变异性,假若进一步的杂交提供有限的变异性与改良,而品种已接近选择的极限;2)诱发一个新的特性,如果没有通过杂交能传递的已知基因源,例如抗病性、企望的生长型或自交亲与性;3)在有性繁殖中将会消失的特定突变,通过营养繁殖产生与保存;4)打破与不良的特性或基因多效影响的连锁;5)使现存的嵌合体显露与均质化,并使突变型获得稳定;6)在远缘亲本之间杂交中遏制不亲与性;7)诱发单倍体;8)在无融合生殖植物中产生过渡性有性状态。 成功的诱变育种需要:1)处理可用于筛选的大的植物群体;2)预期的特性突变率高;3)可以用视力诊断或简单测定鉴别突变的有效方法。 第二节诱变因素 在诱发突变中,有两类诱变剂被使用:物理的与化学的。物理的诱变剂有:1)紫外灯发出的紫外线(UV)照射;2)电磁辐射:X射线发生器发出的X射线;从放射性同位素钴60或铯137发出的?射线;3)微粒辐射:从核反应堆发出的热中子或慢中子;从放射性同位素磷32或硫35发出的β粒子(电子)。化学诱变剂主要用于种子繁殖植物。较常用的有:叠氮化物、秋水仙碱、烷化剂、碱基类似物等。 1.物理的诱变因素 物理诱变因素的辐射能对植物诱发化学反应,结果造成DNA结构的变化。这些变化如果在DNA中保持重复,证明就是突变。 1、１紫外线的能量与穿透力低,能成功地用于处理花粉粒。 1、2电磁辐射与中子容易穿透植物组织。 1.3X射线:辐射源就是X光机。X射线又称阴极射线,就是一种电磁辐射,它不带电核,就是一种 中性射线。一大部分的栽培作物用物理诱变剂诱发的突变就是X射线辐射的结果。X射线的反应在有氧时会加强。 1.4?射线:辐射源就是60Co与137Cs及核反应堆。?射线也就是一种不带电荷的中性射线。应用 于植物育种的?射线照射装置有?照射室与?圃场,前者用于急性照射,后者用于慢性照射。1.5中子:辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能量大小分为超快中子、快中 子、中能中子、慢中子、热中子。在生物研究中,通常用慢中子或热中子。热中子处理比用X射线照射更少受干扰因素的影响,如氧的浓度或温度。对多数作物来说,包括苹果,中子就是比X或?射线更有效的诱变剂。高密度中子主要造成氧独立的不可挽回的损害,包括染色体畸变。

常规育种方法

一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱 发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状； 变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控 制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个 体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基 因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一 身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其 染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是 考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体 变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体 植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种：

原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。 缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。 六、基因工程育种： 物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为： 原理：基因重组（或异源DNA重组）。 方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。

杂交育种和诱变育种

6-1杂交育种和诱变育种 【学习目标】 1、简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。 2、举例说出诱变育种在生产中的应用。 3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 【新知预习】 一、杂交育种 1、古代人们利用__________________，通过长期选择，汰劣留良，培育出许多优良品种，这种选择育种不仅_____________，而且_________________________。 2、杂交育种是将__________或__________品种的_____________，通过__________集中在一起，在经过___________和___________。获得________________的方法。 3、在农业生产中，杂交育种是___________________的常规方法。杂交育种的方法也用于 _____________________的育种。 二、诱变育种 1、诱变育种的原理是_________________________________。 2、诱变育种是指利用_______________________________，使生物____________________的方法。 3、诱变育种的优点的________________________________________________。 4、诱变育种取得的成就： （1）培育__________________________________； （2）在___________________方面也发挥了重要作用，如：_____________________________。【知识细目表】 一、杂交育种 1、概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2、原理：基因重组 3、应用：在改良农作物品种、培育家畜新品种等方面广泛应用。 4、一般步骤：①两亲本杂交，获得F1;②F1自交，获得F2；③在F2中选出符合要求的性状并进行多次自交获得较纯的新品种。 5、优点：操作简单 6、缺点：育种时间长、工作量大、只能利用已有的基因杂交，不能产生新的基因、只能进行本物种或亲缘关系比较近的物种之间杂交，不能克服远缘杂交不亲和障碍等。 二、诱变育种

一种简单高效的水稻体细胞诱变育种新方法

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/796454823.html, 一种简单高效的水稻体细胞诱变育种新方法作者：林建中杨远柱周波符辰建杜长青胡小淳 来源：《湖南大学学报·自然科学版》2013年第09期 摘要：多样化种质资源的利用对于培育高产和理想农艺性状水稻品种显得非常重要.在本研究中，通过研究继代时间、2，4D浓度和不同外植体对诱变和分化频率的影响，建立了幼穗为外植体、继代培养时间为3个周期（约75 d）以及2，4D的最佳诱变浓度为4.0 mg/L的体细胞诱变育种方法.然后利用该方法诱变杂交水稻亲本株1S和中9B，分别成功选育了优良矮 化突变株系SV14S和SV9B，为后续的杂交育种提供了优质种质资源.这些育种成果的取得进 一步证实了该水稻体细胞诱变育种方法是一种简单高效的新型育种方法. 关键词：突变；水稻（Oryza sativa L.）；组织培养； 2，4D；育种 中图分类号：S336 文献标识码：A 水稻（Oryza sativa L.）是世界上重要的经济谷类作物，有超过一半的世界人口以大米作为主食.然而，随着人口的不断增长和耕地的减少，据估计到2030年大米的需求将比现在提高40%[1].因此，很有必要通过各种育种方法以提高水稻产量. 育种是一个从大量株系中筛选出理想表型株系的过程，这些大量的株系一般来源于自然和人工突变以及杂交重组.因突变可能产生的优良种质是育种的一个重要来源.多样化的种质资源对水稻育种非常重要，如提高产量以及其他农艺性状的改良等[2-3].然而，优良品种的筛选需要大量原始育种材料，因而采用新的方法来获得大量多样化的候选株系就显得非常重要.体细胞无性系变异作为一个新的变异来源，引起了遗传学家和育种学家的大量关注[4].许多作物包括玉米和水稻[5]等已被用于组织培养和体细胞无性系变异研究[5-7]，为作物育种提供了一种新的诱变途径.体细胞的诱导突变能够获得相当丰富的遗传变异，又因其容易应用和推广而具有很高的实用价值[8-9].突变体因染色体数目改变、点突变、结构性染色体重排等原因而引起表型改变，而且该表型还可以稳定遗传.因此，以此为基础可以培育新的作物优良品种. 体外培养诱导突变所涉及的因素包括培养基的成分（各种盐类、激素和有机物质等）和培养条件（温度、光照和培养时间等）[10].诱变造成组织培养细胞的突变可能是一个或多个诱变因素.迄今，在水稻诱变育种方面还未见以高浓度2，4D为诱变剂的诱变育种方法的报道.在本研究中，我们分别研究了继代培养时间、2，4D浓度和不同外植体对突变频率的影响，建立了一种以幼穗为外植体和4.0 mg/ L 2，4D诱变处理的水稻体细胞无性系诱变育种方法.同时，利用该诱变方法从水稻品种株1S和中9B中分别成功选育了2个稳定的优良矮秆突变株系 SV14S 和 SV9B，并进一步证实了该水稻体细胞诱变育种方法的有效性. 1材料与方法