21辐射育种专题培训课件.ppt
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1、第一节 辐射育种的概念、特点及发展概况第二节 辐射育种的射线种类和处理方法第三节 辐射育种的生物学原理 第四节 不同材料辐射育种的程序第一节 辐射育种的概念、特点及发展概况一、诱变育种的概念一、诱变育种的概念 辐射育种(radiation breeding):利用辐射(射线)诱发植物遗传物质发生变异,从中选择培育新品种的方法。二、辐射育种的特点二、辐射育种的特点 1 突变率高,变异谱广 自发突变:突变频率 10-5 10-8;变异范围狭窄。诱发突变:突变频率 3 ;变异范围广,类型多,甚至可以产生自然界尚未发现的新基因源。如:1969年,印度用热中子处理蓖麻,培育出成熟期由270天缩短到120
2、天的早熟品种。2 辐射常产生点突变。可有效改良品种的单一性状,保持其它优良特性 实践证明,诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮杆、抗病和优质等单一性状。当有益性状与不良性状存在连锁关系时,辐射能打破连锁,修缮品种。3 育种程序简单,变异稳定快,育种年限短 诱变多为一个主基因的改变,后代稳定快。如一、二年生草花,F 3 可稳定,3-4 年即可出品种。特别是对生长周期长、无性繁殖的药用植物可显著加快育种进程。4 克服远缘杂交不亲和性,改变植物的授粉、受精习性 如瞿麦与石竹远缘杂交,先将石竹干种子用Co-60射线照射后播种,选变异株做亲本进行杂交,从而获得远缘杂种。另外,辐射处理还可以改变植物自交不
3、亲和性,以及诱变出雄性不育的材料。5 诱发突变的方向和性质难以掌握,有利突变频率较低 突变位点随机;突变方向偶然(有益或无益)。有益突变少,无益突变多,且往往相伴随,使突变体难以直接育成新品种,只能用作育种材料。此外,改良微效多基因控制的数量性状效果较差。另外,u突变体的鉴定比较困难,不易区分生理损伤与遗传变异。u 特别是对体细胞诱变常会形成嵌合体,不易分离出纯的组织变异。u 加上突变又多是隐性突变,有利突变性状与不良性状常呈连锁关系。三、诱变育种的发展概况 最早是1927年穆勒用X射线处理果蝇诱发突变;上世纪30年代,人们开始在小麦、大麦、烟草、玉米等多种植物中进行了实验研究。我国诱变育种起
4、步于 1956 年,诱变育种的成绩位居世界首位。在药用植物中,对牛蒡、灯心草、紫薇、截叶铁扫帚等采用辐射育种已育成了新品种。无性繁殖的大花马齿苋、刺茄子、金银花等也育成了新品种。1927年:穆勒用X射线处理果蝇诱发突变19341934年:年:TollenearTollenear第一个获得诱变烟草品种第一个获得诱变烟草品种ChlorinaChlorina。Radiation induced apple red skin mutant contrastmutant contrastmutantRadiation induced resistance of barley mutantcontrast
5、mutantRadiation induced awn of barley mutantcontrastmutantRadiation induced height of barley mutant第二节 辐射育种的射线种类和处理方法一、射线的种类及其特征 质子 带电粒子 射线 粒子辐射 射线 快中子 电离辐射 不带电粒子 慢中子 热中子 辐射 电磁辐射 射线 X 射线 非电离辐射 紫外线、激光(一)紫外线 紫外线是一种波长(200-390nm)、能量较低的低能电磁辐射,不能使物质发生电离,属非电离辐射。来源:紫外灯 特点:一种低能的电磁辐射(1360-3900 埃);2500-2900 埃诱
6、变效果较好 穿透能力极弱,多用于处理花粉、孢子和微生物(二)电磁辐射1、X 射线 一种核外电磁辐射,是原子中的电子从能级较高的激发状态跃迁到能级较地低状态时发出的射线。来源:X 光机:用具有一定能量的阴极射线(电子束流)去轰击重金属钨靶或钼靶而产生。特点:X 光子波长较短(10-6-10-9 m),穿透力较强;一次不能照射大量材料,诱变效果不及射线2、射线 射线是核内电磁辐射,是原子核从能级较高的激发状态跃迁到较低的状态时发出的射线。是原子核衰变时释放的能量载体。来源:钴-60、铯-137、核反应堆 特点:一种高能电磁波(丙种射线);波长短(10-8-10-11 cm),穿透力强;可同时处理大
7、量材料 目前常用的照射装置有:钴室,钴圃,钴人工气候辐照室。(三)粒子辐射粒子辐射是由具有静止质量的粒子组成。1、不带电粒子 中子 是中性粒子,按能量分为:热中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。来源:核反应堆、加速器、同位素 特点:电离密度大,常引起大的变异 2、带电粒子射线 是带正电的粒子束,由两个质子和两个中子组成,也就是氦的原子核。来源:由天然或人工的放射性同位素衰变中产生的。特点:穿透力弱,电离密度大。作为内照射源时,对有机体内产生严重的损伤,诱发染色体断裂的能力很强。射线 由电子或正电子组成的射线束。来源:放射性同位素、电子加速器 特点:穿透力较弱,射线的穿透力更弱(一般不用)
8、,电离密度小。只用于内照射(溶液浸种)(四)其他物理诱变剂1、电子束 来源:电子直线加速器 特点:高能电子流(5-20Mev);穿透力强(几厘米)M 1 生物损伤轻,M 2 诱变效率高 2、激光 受激辐射产生的一种新型光源。来源:激光器(CO 2 激光器、N 2 激光器、红宝石激光器、氩粒子激光器等)特点:一种中低能的电磁辐射(新光源)亮度高、单色性、方向性、相干性好;非电离,激发作用。(五)航天搭载 航天搭载是利用返回式卫星进行农作物新品种选育的一种方法。利用空间环境技术提供的微重力、高能粒子、高真空、缺氧和交变磁场等物理诱变因子进行诱变和选择育种研究。空间环境的显著特征是辐射强烈、微重力(
9、失重)、微地磁、高真空、超洁净、低氧等。与传统辐射育种相比,航天搭载育种具有诱变作用强、变异幅度大和有益变异多等优点。如:卫星87-2青椒,是一果实大、品质优良的甜椒品种,较原品种增产30%-50%,果实中的维生素C及可溶性固形物含量分别比原品种高20%和25%。(六)离子注入 把某种元素的原子电离成离子,在几十至几百千伏的电压下加速形成较高速度的离子束射入到生物体内,诱导可遗传变异,继而选育新品种的过程。离子注入到生物体的某一部位上,引起局部的、强烈的、难以修复的损伤,导致基因突变。二、辐射处理的方法二、辐射处理的方法(一)处理材料的选择(一)处理材料的选择1、种子照射:可采用干种子、湿种子
10、或萌动种子进行照射。多用干种子,并在干燥有氧条件下进行。优点:可同时处理大量种子;操作方便;便于贮藏、运输;受环境条件的影响较小。缺点:所需剂量大,要求强度大的放射源。要求:种子预先精选,不含杂物;照射后及时播种,以免产生贮存效应。2、植株照射:对完整植株进行辐射,如盆栽苗、田间苗等。还可以局部照射,照射花序、花芽或生长点,可以在整个生育过程连续照射,也可以只处理某个发育时期。3、花粉照射 先将花粉收集于容器内,经照射后立即授粉(适合花粉生活力强,寿命长,花粉量大);或者直接照射植株上的花粉(田间照射、上盆后进行室内照射、切花照射)。优点:很少产生嵌合体 4、子房照射:照射子房可以引起卵细胞突
11、变,还可以诱发孤雌生殖。自花授粉植物,人工去雄后照射 授粉,辐射剂量不宜过高 5、合子和胚细胞 合子和胚细胞处于旺盛的生命活动中,辐射诱变效果较好。6、营养器官照射:无性繁殖植物常用繁殖器官进行处理,如用枝条、块茎、鳞茎、球茎、块根、幼芽等进行辐射处理。照射处于活跃状态的新生组织,效果较好;受照射器官内芽原基所含的细胞越少越好;组织充实、生长健壮、芽眼饱满的芽条,照射后易于成活。但是无性繁殖为主的植物,有的有性世代较长,或者很难进行有性繁殖,隐性突变的纯化和显现比较困难,需要较长时间。7、离体材料照射:单细胞、愈伤组织、叶片等组织培养物。如原浙江农业大学用射线处理小麦幼胚愈伤组织,育成了小麦新
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