第一节诱变育种的成就及特点第二节常用物理诱变剂及其处理方法第三节化学诱变剂及其处理方法第四节诱变育种的程序第五节诱变育种的发展

第一节诱变育种的成就及特点 第二节常用物理诱变剂及其处理方法第三节化学诱变剂及其处理方法第四节诱变育种的程序第五节诱变育种的发展

诱变育种(induced mutation breeding)是利用理化因素诱发变异，再通过选择而培育新品种的育种方法。诱变育种历史见P92.

第一节诱变育种的成就及特点 一、植物辐射诱变育种的主要成就（一）育成大量植物新品种 P92-93 （二）提供大量优异的种质资源 P93

二、诱变育种的特点 （一）提高突变率，扩大突变谱一般诱变率在0.1%左右，但利用多种诱变因素可使突变率提高到3%，比自然突变高出100倍以上，甚至达1000倍。

人工诱发的变异范围较大，往往超出一般的变异范围，甚至是自然界尚未出现或很难出现的新基因资源。例如通过诱发处理可以产生不同类型的矮秆水稻种质。人工诱发的变异范围较大，往往超出一般的变异范围，甚至是自然界尚未出现或很难出现的新基因资源。例如通过诱发处理可以产生不同类型的矮秆水稻种质。

(二）改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难(二）改良单一性状比较有效，同时改良多个性状较困难一般点突变都是使某一个基因发生改变，所以可以改良推广品种的个别缺点，但同时改良多个性状困难。

实践证明，诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮秆、抗病和优质等单一性状。实践证明，诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮秆、抗病和优质等单一性状。例如，晚熟水稻品种二九矮7号经γ射线处理获得早熟15天的辐育1号新品种。

通过诱变育种想要得到同时改良多个性状的难度很大。例如对抗病品种的选育，期望从诱变处理感病品种的后代中，选得明显的高抗二种以上病害类型还有一定的困难。通过诱变育种想要得到同时改良多个性状的难度很大。例如对抗病品种的选育，期望从诱变处理感病品种的后代中，选得明显的高抗二种以上病害类型还有一定的困难。

此外，诱变育种所产生的突变体大部分是不理想的，有时选到的理想突变体还很可能带有不理想的附带效应（如其它突变性状、易位和不育等）。此外，诱变育种所产生的突变体大部分是不理想的，有时选到的理想突变体还很可能带有不理想的附带效应（如其它突变性状、易位和不育等）。

由于突变体在M2群体中始终是少数，除了如生育期、株高、抗性等易发现的性状外，其他性状必须依靠精确、快速的筛选技术。诱变育种对二倍体的自花授粉作物较为有效，如果是多倍体或无性繁殖作物则收效较小。由于突变体在M2群体中始终是少数，除了如生育期、株高、抗性等易发现的性状外，其他性状必须依靠精确、快速的筛选技术。诱变育种对二倍体的自花授粉作物较为有效，如果是多倍体或无性繁殖作物则收效较小。

（三）性状稳定快，育种年限短 诱发的变异大多是一个主基因的改变，因此稳定较快，一般经3~4代即可基本稳定，有利于较短时间育成新品种。如山农辐63小麦品种的育成仅用了4年时间，P94.

（四）诱发突变的方向和性质尚难掌握 杂交育种只要充分了解双亲的性状遗传，就能大致估计杂交后代群体中可能出现重组的类型，但诱变育种很难预见变异的类型及突变的频率。

虽然早熟性状、矮秆、抗病、优质等性状的突变频率较高，但其他有益的变异很少，必须扩大诱变后代群体，以增加选择机会，这样就比较花费劳力和物力。虽然早熟性状、矮秆、抗病、优质等性状的突变频率较高，但其他有益的变异很少，必须扩大诱变后代群体，以增加选择机会，这样就比较花费劳力和物力。

第二节常用物理诱变剂及其处理方法 一、物理诱变剂的类别与性质可以诱发植物发生突变的因素称为诱变剂(mutagen)。典型的物理诱变剂是不同种类的射线（图7-1， P94）。

育种工作者常用的是紫外线、X射线、γ射线和中子等。各种辐射源的特性见表7-1. P95.

（一）紫外线 是一种波长较长(200-390nm)、能量较低的低能电磁辐射，不能使物质发生电离，故属于非电离辐射。紫外线对组织穿透力弱，只适用于照射花粉、孢子等，多用于微生物研究。

紫外线的照射源是低压水银灯，材料在灯管下接受照射，其诱变作用视发射的光子波长而异，250-290nm区段相当于核酸的吸收光谱区，诱变作用最强。紫外线的照射源是低压水银灯，材料在灯管下接受照射，其诱变作用视发射的光子波长而异，250-290nm区段相当于核酸的吸收光谱区，诱变作用最强。

（二）X射线 X射线是一种核外电磁辐射，是原子中的电子从能级较高的激发状态跃迁到能级较低状态时发出的射线。X射线发射出的光子波长月0.005-1nm，能量为50-300keV。产生X射线的装置为X光机。

X射线的波长能量，对组织的穿透力和电离能力决定于X光机的工作电压和靶材料的金属性质。X光机是在真空电场中高速电子打到金属靶区（如钨、钼）突然停下来发生射线的。X射线的波长能量，对组织的穿透力和电离能力决定于X光机的工作电压和靶材料的金属性质。X光机是在真空电场中高速电子打到金属靶区（如钨、钼）突然停下来发生射线的。

X光机工作电压低，靶材料为钼靶时产生的是软X射线，其波长较长（0.1-1nm），能量较小，穿透力较弱（有时几毫米），在被照射物质中引起的电离较密集。

当X光机工作电压较高，靶材料为钨靶时，产生硬X射线，其波长较短（0.05-0.01nm），能量较大，穿透力较强（可达许多厘米），引起的电离密度较小。当X光机工作电压较高，靶材料为钨靶时，产生硬X射线，其波长较短（0.05-0.01nm），能量较大，穿透力较强（可达许多厘米），引起的电离密度较小。

一般育种中常用硬X射线，应用铅板作防护，铅板厚度根据X射线波长变动。近年来，软X射线的育种应用日渐增多。一般育种中常用硬X射线，应用铅板作防护，铅板厚度根据X射线波长变动。近年来，软X射线的育种应用日渐增多。

（三） γ射线 γ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能级较低的状态时发出的射线。

γ射线的波长更短、能量更高、穿透力更强。 γ 光子波长<0.001nm，能量可达几百万电子伏，可穿入组织很多厘米，防护要求用铅或水泥墙。

γ射线用铅防护是因为γ射线能量在铅中减弱最快。早期诱发突变研究工作主要用X射线，但从原子反应堆建成，可大量生产γ源后，X射线逐渐被γ射线代替。 γ射线是目前辐射育种中最常用的诱变剂。

1 γ射线放射源钴60 (60Co), 铯137(137Cs)。钴60 和铯137 的物理参数比较列于表7-2。P96.

2 γ辐射装置 用于不同的照射方式，如急性照射和慢性照射。（1） γ照射室辐照控制室迷道照射室

（2）照射圃（或称钴圃、 γ圃、铯圃） 是安装在实验田中的辐射装置。可以在作物的某一生育期进行慢性照射。防护要求见P97.

（3） γ温室、人工气候辐照装置。 γ 源安装在温室或人工气候室内，在人工气候条件下，其照射量率能有较大的变动范围，可对生物材料进行急性照射或慢性照射。

在γ源上覆盖有减少散射的铅帽，在温室周围有土堤，可使温室区以外的辐射水平降至允许水平（图7-2B）。在γ源上覆盖有减少散射的铅帽，在温室周围有土堤，可使温室区以外的辐射水平降至允许水平（图7-2B）。

（四）粒子辐射 粒子辐射是由具有静止质量的粒子组成。粒子辐射分带电粒子和不带电粒子2种。

1 中子 有强的穿透能力，危险性很大。中子可以自由地通过重金属元素，能穿过几十厘米厚的铅板，所以与γ 射线不同，中子不能用金属铅防护。

中子防护层采用石蜡一类含氢原子多的物质，因为中子与氢元素的氢核-质子碰撞时（因两者质量几乎相等），使中子失去最大能量，而与重核碰撞时只失去一部分能量，故中子很容易被许多轻元素物质，如水和石蜡所吸收。中子防护层采用石蜡一类含氢原子多的物质，因为中子与氢元素的氢核-质子碰撞时（因两者质量几乎相等），使中子失去最大能量，而与重核碰撞时只失去一部分能量，故中子很容易被许多轻元素物质，如水和石蜡所吸收。

中子按其能量可分为：热中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。常用的中子源有反应堆中子源、加速器中子源和同位素中子源。中子按其能量可分为：热中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。常用的中子源有反应堆中子源、加速器中子源和同位素中子源。

（1）反应堆中子源。 反应堆引出的中子还混有大量γ 射线，中子剂量测不准，照射保证率低，重复性差，不宜作研究用。P98.

（2）加速器中子源。 利用各种加速器使带电粒子获得较高能量轰击某些靶核，以引起发射中子的核反应。

由加速器产生的中子的特点是：①强度高，单能谱，剂量准确适于研究用。②不运行时没有放射性。③造价较高，大量照射收费昂贵。目前我国辐射育种中所采用的大部分为加速器中子源。由加速器产生的中子的特点是：①强度高，单能谱，剂量准确适于研究用。②不运行时没有放射性。③造价较高，大量照射收费昂贵。目前我国辐射育种中所采用的大部分为加速器中子源。

（3）同位素中子源。 利用放射性同位素衰变时放出一定能量的射线轰击靶物资，产生发射中子的核反应。具体见P98.

2 带电粒子辐射 α射线是由天然或人工的放射性同位素在衰变中产生的。是带正电的粒子束，由2个质子和2个中子组成，也就是氦的原子核，用4/2He表示。穿透力弱、电离密度大是α射线的特点。

因为粒子具有很大质量和很大电荷，易在物质中停滞，使α射线穿透力很弱。射线在空气中的射程只有几厘米，在组织中甚至只能渗透几百微米，一张薄纸就能将α射线挡住。另外， α射线电离能力弱，能引起极密集电离。

所以α射线作为照射源并不重要，但如引入生物体内，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。所以α射线作为照射源并不重要，但如引入生物体内，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。

β射线：由电子或正电子组成的射线束，它可以从加速器中产生，也可以由放射性同位素蜕变产生。 β射线静止质量小，速度又较快，所以与α粒子相比，β粒子的穿透力较大，而电离密度较小。

β射线在组织中一般能穿透几个毫米，所以在作物育种中往往用能产生β射线的放射性同位素溶液来浸泡处理材料，这就是内照射。常用于内照射处理的同位素是32P、35S、14C和131I，它们能产生和X、γ射线相仿的生物学效应。

（五）其他物理诱变剂 • 电子束利用高能电子束进行辐射育种，具有M1生物损伤轻，M2诱变效率高的特点。

电子束是在电子直线加速器中产生的，在加速器中，电子在强电场力的作用下，经过真空管道加速到一定能量后，对生物体进行辐照。目前用于辐射育种的电子加速器束流能量一般在5M~20MeV的范围之间。电子束是在电子直线加速器中产生的，在加速器中，电子在强电场力的作用下，经过真空管道加速到一定能量后，对生物体进行辐照。目前用于辐射育种的电子加速器束流能量一般在5M~20MeV的范围之间。

2 激光 通过受激辐射产生的一种新型光源，它具有亮度高、单色性、方向性和相干性好的特点。它也是一种低能的电磁辐射，在辐射诱变中主要利用波长为200-1000nm的激光。因为这段波长的激光较易被照射的生物所吸收而产生激发作用。

目前常用的激光器有二氧化碳激光器、氮分子激光器、红宝石激光器和氦-氖激光器等。激光照射的辐照量经常用激光器的平均功率、辐照的脉冲次数或辐照时间等来表示。目前常用的激光器有二氧化碳激光器、氮分子激光器、红宝石激光器和氦-氖激光器等。激光照射的辐照量经常用激光器的平均功率、辐照的脉冲次数或辐照时间等来表示。

激光引起突变的机理，是由于光效应、热效应、压力效应、电磁波或者是四者共同作用引发的突变，至今尚无证据，还不清楚。为此激光育种尚未得到国内外同行的认可。激光引起突变的机理，是由于光效应、热效应、压力效应、电磁波或者是四者共同作用引发的突变，至今尚无证据，还不清楚。为此激光育种尚未得到国内外同行的认可。

第一节 诱变育种的成就及特点 第二节 常用物理诱变剂及其处理方法 第三节 化学诱变剂及其处理方法 第四节 诱变育种的程序 第五节 诱变育种的发展