《园艺植物育种学》课程教学资源（讲义）第十一章 诱变育种

第十一章诱变育种植物育种中如果所需要的变异存在于其它品种或物种中，可以通过选种或杂交等来获得变异，若是自然界尚没有这种变异类型，则利用人工的方法创造变异，便成为必不可少的措施。利用各种物理的或化学的手段人工诱发遗传物质的变异，以育成新品种的途径称为”引变育种”（或”突变育种"），主要包括”辐射育种”和”化学诱变育种”以及其它引变技术的应用等。引变育种已成为植物育种十分有用的手段，近年来发展迅速。染色体是生物遗传物质的载体，因此染色体的数量、结构的任何改变都必然导致生物遗传特性的变异。涉及染色体数量成倍变异的领域有”染色体组工程”，如”单倍体育种及”多倍体育种”；涉及个别染色体结构增减或变异的领域有”染色体工程”，如”单体”、”缺体”、”多体”，以及利用染色体移植来转移远缘物种的基因利用染色体”相互易位”创造少籽西瓜等等。第一节诱变育种的特点和类型第二节辐射诱变辐射育种的概念及其重要意义1辐射和辐射育种的概念辐射的范围很广，它可归为两个基本类型，即”非电离辐射”（热辐射、光辐射等）和”电离辐射”。”电离辐射”是一种高能辐射，其穿透力狠强，当它穿过介质时，能使介质电离（离子化），故称为”电离辐射”，它具有特殊的生物学效应。”辐射育种”是用电离射线照射生物，引起生物遗传物质的变异，通过选择和培育，从中创造出优良的新品种的育种途径。2辐射育种的重要意义和成就辐射育种在人工创造新品种中的重要作用，随着时间的推移和科学的发展而日益显示出来。它大大加速了生物人工进化的进程，丰富了生物的变异类型，因而给育种工作提供了更多的选择机会。自从H.J.MuIIer(1927)用、X射线诱发了果蝇的人工突变，以及嗣后L：J.Staler(1928)在大麦中诱发了突变，开创了辐射育种这一新领域。随着实验手段的进步和研究者日益增多，60年代以后辐射育种逐渐受到重视，并取得了越来越多的成就。我国辐射育种工作，解放以来，从无到有，发展很快。目前，几乎每个省、市、自治区都开展了这方面的工作。据统计，近年来我国利用辐射或辐射与其它方法相结合，育成了水稻、小麦、棉花、玉米、谷子、大豆、油莱、绿肥等作物新品种160余个，有些已大面积推广。在果术、蔬菜等其他作物以及微生物、家蚕育种方面，也有不少单位开展了辐射育种工作，并已获得一定成果。在蔬菜作物中黑龙江、青海、天津、新疆等省、市、自治区已先后选育出大白菜、萝卜、甜瓜和加工用黄瓜的辐射品种，以及丰产、抗病、加工性能好的番茄辐射品系。据联合国粮农组织（FA01984年统计，全世界辐射育成的新品种已达528个。二辐射育种的特点、用途及其局限性1辐射育种的特点和用途同传统的育种方法相比，辐射育种有下列特点和用途。（1）增加变异率，扩大变异谱在自然界虽然也会产生自发的突变，但频率极低，不能满足人类的需要。研究指出，辐射可使突变频率增加1000倍左右。不仅突变的频率增加，而且变异谱同时也有了很大的差异，除了改变某个明显的质量性状外，也可以使一些数量遗传性状发生变异。辐射可诱发自然界本来没有的全新类型，这样便可迅速丰富作物的”基因库”，从而扩大了选择范围，增加了选择机会。(2)最适于进行”品种修”在正确选择亲本和剂量等条件下，辐射有产生某种”点突变“的特点，它可以只改变品种的某一缺点，而不致损害或改变该品种的其他优良性状。而杂交育种，除了得到所希望的性状以外，同时有些不良性状也伴随而来。因此辐射育种适于用来进行”品种修”工作，尤为适宜。例如通过辐射可诱发成熟期变异，获得特早熟的品种：可获得营养成分和含量的变异，以选育高蛋白质高赖氨酸高于物质含量的新品种；改变生理特性而获得耐贮藏或具有优良加工性能的新品种；以及改变株型，以育成矮秆、直立、紧凑适于机械化收获的新品种等等。(3)诱发抗病性突变要获得抗病品种，常需要用具有优良综合经济性状的品种与具有抗病基因的野生类型杂交，但其杂种后代难分离，而且往往使某些经济性状变劣，采用多次回交进行改进，则需时很长。而辐射育种有可能在不改变优良品种综合经济性状的基础上，使一个经济性状优良的品种产生抗性突变，这就使我们能够迅速的对付病原微生物的生理小种形成过程。（4)打破旧连锁及进行染色体片断或基因的移置当品种的某一优良性状和不良性状呈紧密连锁时，对育种工作是很不利的，过去无法使其分离，而今可用电离辐射，使染色体断裂，把紧靠在一起的两个连锁基因拆开，通过染色体交换，使之形成新的结合，这是辐射育种的一个出色功能。(5）克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、受精习性电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂交的不亲和性，还可使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和，例如LewisdS（1954）报道，欧洲甜樱桃经辐射处理可由自交不实变为自交可实：反之辐射也可使正常可育助植物锈变成雄性不育系，以改进杂种种子的生产

第十一章 诱变育种         植物育种中如果所需要的变异存在于其它品种或物种中，可以通过选种或杂交等来获得变异，若 是自然界尚没有这种变异类型，则利用人工的方法创造变异，便成为必不可少的措施。利用各种物理的或化学的手 段人工诱发遗传物质的变异，以育成新品种的途径称为"引变育种"(或"突变育种")，主要包括"辐射育种"和"化学 诱变育种"以及其它引变技术的应用等。引变育种已成为植物育种十分有用的手段，近年来发展迅速。          染色体是生物遗传物质的载体，因此染色体的数量、结构的任何改变都必然导致生物遗传特性 的变异。涉及染色体数量成倍变异的领域有"染色体组工程"，如"单倍体育种"及"多倍体育种"；涉及个别染色体结 构增减或变异的领域有"染色体工程"，如"单体"、"缺体"、"多体"，以及利用染色体移植来转移远缘物种的基因， 利用染色体"相互易位"创造少籽西瓜等等。 第一节诱变育种的特点和类型 第二节 辐射诱变 一 辐射育种的概念及其重要意义 1辐射和辐射育种的概念         辐射的范围很广，它可归为两个基本类型，即"非电离辐射"(热辐射、光辐射等)和"电离辐射"。     "电离辐射"是一种高能辐射，其穿透力狠强，当它穿过介质时，能使介质电离(离子化)，故称为"电离辐 射"，它具有特殊的生物学效应。     "辐射育种"是用电离射线照射生物，引起生物遗传物质的变异，通过选择和培育，从中创造出优良的新品 种的育种途径。 2 辐射育种的重要意义和成就           辐射育种在人工创造新品种中的重要作用，随着时间的推移和科学的发展而日益显示出来。 它大大加速了生物人工进化的进程，丰富了生物的变异类型，因而给育种工作提供了更多的选择机会。自 从 H． J． MuIIer(1927)用 X射线诱发了果蝇的人工突变，以及嗣后 L． J． Staler(1928)在大麦中诱 发了突变，开创了辐射育种这一新领域。随着实验手段的进步和研究者日益增多，60年代以后辐射育种逐渐受到重 视，并取得了越来越多的成就。         我国辐射育种工作，解放以来，从无到有，发展很快。目前，几乎每个省、市、自治区都开展了 这方面的工作。据统计，近年来我国利用辐射或辐射与其它方法相结合，育成了水稻、小麦、棉花、玉米、谷子、 大豆、油莱、绿肥等作物新品种160余个，有些已大面积推广。在果木、蔬菜等其他作物以及微生物、家蚕育种方 面，也有不少单位开展了辐射育种工作，并已获得一定成果。在蔬菜作物中黑龙江、青海、天津、新疆等省、市、 自治区已先后选育出大白菜、萝卜、甜瓜和加工用黄瓜的辐射品种，以及丰产、抗病、加工性能好的番茄辐射品 系。据联合国粮农组织(FAO)1984年统计，全世界辐射育成的新品种已达528个。 二 辐射育种的特点、用途及其局限性 1 辐射育种的特点和用途            同传统的育种方法相比，辐射育种有下列特点和用途。     (1)增加变异率，扩大变异谱     在自然界虽然也会产生自发的突变，但频率极低，不能满足人类的需要。研究指出，辐射可使突变频率增 加1000倍左右。不仅突变的频率增加，而且变异谱同时也有了很大的差异，除了改变某个明显的质量性状外，也可 以使一些数量遗传性状发生变异。辐射可诱发自然界本来没有的全新类型，这样便可迅速丰富作物的"基因库"，从 而扩大了选择范围，增加了选择机会。     (2)最适于进行"品种修缮" 在正确选择亲本和剂量等条件下，辐射有产生某种"点突变"的 特点，它可以只改变品种的某一缺点，而不致损害或改变该品种的其他优良性状。而杂交育种，除了得到所希望的 性状以外，同时有些不良性状也伴随而来。因此辐射育种适于用来进行"品种修缮"工作，尤为适宜。例如通过辐射 可诱发成熟期变异，获得特早熟的品种；可获得营养成分和含量的变异，以选育高蛋白质高赖氨酸高于物质含量的 新品种；改变生理特性而获得耐贮藏或具有优良加工性能的新品种；以及改变株型，以育成矮秆、直立、紧凑适于 机械化收获的新品种等等。 (3)诱发抗病性突变 要获得抗病品种，常需要用具有优良综合经济性状的品种与具有 抗病基因的野生类型杂交，但其杂种后代难分离，而且往往使某些经济性状变劣，采用多次回交进行改进，则需时 很长。而辐射育种有可能在不改变优良品种综合经济性状的基础上，使一个经济性状优良的品种产生抗性突变，这 就使我们能够迅速的对付病原微生物的生理小种形成过程。 (4)打破旧连锁及进行染色体片断或基因的移置 当品种的某一优良性状和不良性状呈紧密连锁时，对育种工作是很不利的，过去无法使其分离，而今可用电离辐 射，使染色体断裂，把紧靠在一起的两个连锁基因拆开，通过染色体交换，使之形成新的结合，这是辐射育种的一 个出色功能。     (5)克服远缘杂交不亲和性及改变植物的授粉、受精习性     电离射线照射花粉可以克服某些远缘杂交的不亲和性，还可使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和， 例如 LewisdS(1954)报道，欧洲甜樱桃经辐射处理可由自交不实变为自交可实；反之辐射也可使正常可育助植物 锈变成雄性不育系，以改进杂种种子的生产

（6）其他用途例如促进抓孤雌生殖，以加速获得纯系或用以固定杂种优势：诱发染色体相互易位、结构变异，以创造不育性或获得少籽或无籽果实新类型（例如日本及我国用染色体易位法创造少籽西瓜）：诱发染色体易位产生”平衡致死”效应，以”固定”杂种优势；诱发非整倍性的染色体数目变异，以获得单体、缺体、三体等对遗传育种研究具有特殊用途的整套宝贵材料：诱发体细胞突变，以创造果树、观赏植物及其它无性繁殖作物的新品种等。2辐射育种的局限性辐射育种目前也还存在着一定的局限性，主要表现为以下两方面：（1)突变的频率虽显著增高，但出现有利变异的机率却较低，为了获得有利突变，必须使辐射处理的后代保持相当大的群体，这样就需要较多的人力、物力和土地，此外在大量材料中发现和鉴定有利变异也是比较细致和费事的：(2)由于不同的射线和不同的作物关系极为复杂，而辐射效应又受各种内因、外因的影响，其机制还未完全查明，因而在目前的水平上尚难以作到定向控制突变过程。但应指出，上述局限性都是在其发展过程中存在的问题，随着科学研究的逐步深入，这些局限性也舍得到逐步的克服。三辐射育种的基础知识及技术1辐射育种应用的射线种类辐射线的种类很多。在辐射育种中常用的是X射线、Y射线和中子射线：β射线及紫外线只在特定情况下使用。2辐射的度量单位1）几种辐射剂量单位剂量（dose)就是在单位质量的被照射物质中所吸收的能量值，如下式所示：根据不同的物理学意义，辐射的剂量单位又有”吸收剂量”和”照射剂量”之分，常用的剂量单位如下。（1）伦（伦琴，R）为"照射剂量”，是x射线和Y射线的剂量单位。根据国际放射学会的规定1R是在9.001293g空气（0℃，760mm水银按压力）中生成正负电荷各为1静电单位的离子的x射线或Y射线的剂量。当剂量为1R时1g空气所吸收的能量为85尔格。（2）拉特（rad）为"吸收剂量”，根据1953年在哥本哈根第七次国际放射学家会议历提出的定义是，任何1克被照射物质凡吸收射线的能量数为100尔格时的剂量叫做lrad。拉特可作为任何射线的剂量单位。1rad=1.19物理当量伦琴，1物理当量伦琴=0.84rad。所谓”物理当量伦琴”是指任何一种电离辐射所产生的剂量使1克物质所吸收的能量等于剂量为1伦琴的x射线或Y射线在1g空气中消耗于电离的能量。(3)中子射线的剂量通常用"积分流量"的概念，即单位面积所通过的中于数n/cm2来表示。4)放射强度这是与伦琴等剂量单位截然不同的物理概念。放射强度表示一个放射源在单位时间内有多少个原于蜕变（衰变）。常用的放射强度单位是居里（Curie，符号为Ci），1居里表示放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰变。居里以下的单位是"毫居里”（mCi)，”微居里”（μCi）。2)剂量率单位时间内所接受的剂量称为剂量率”，它的单位常用伦／小时，伦／分或伦／秒，拉特／分，中子数/厘米2／分等表示。3各种射线的适用对象、基本装置和应用方法1)紫外线因其穿透力弱，因而对植物体的处理效果较小。通常紫外线主要用来处理微生物孢子和花粉还可用它进行食用菌的辐射育种。进行紫外线处理的基本设备是紫外线灯（15W低压石英水银灯）。x射线(x-rays)其来源是高能的X光机或加速器。X射线是辐射育种中历史最久，应用最普遍的一种射线源，也称伦琴射线。丙种射线（一rays）它是由放射性同位素核衰变而产生的射线，射线是辐射育种目前最常用的射线源。它的性能、适用范围和剂量幅度与X射线很相似。中子射线主要来源于原子反应堆。用中子射线作为辐射源，较之其他射线的引变效果好，一般认为，这是因为在中子照射下，染色体以外的损伤比较轻的缘故。至于出现有利突变的频率是否更高，目前尚难作出结论。随着处理技术的改进和标准化，近年来在辐射育种上有增加应用中子处理的趋势。用中子源进行辐射处理的方法是将生物材料放入反应堆”热柱”中的生物学试验孔道里处理，也有专为进行生物学实验用的小型原子反应堆（”原于炉"）。我国辽宁、陕西等省还专门设置了流动的小型中子源，安装在汽车上可以随时到外地进行中子照射处理。β射线（β一rays）由于β射线的穿透力弱，故适用范围受到一定限制，在辐射育种中主要用它处理花粉及微生物孢子。若进行植株局部组织的照射，则可将β射线源（如32P，35S等）以人造树脂包上，装入铝管里，随处移动使用。若在田间植株上照射，可将欲照射的枝条插入管中，进行处理。4辐射育种常用的照射方式1)外照射

(6)其他用途 例如促进孤雌生殖，以加速获得纯系或用以固定杂种优势；诱发染色体相互易位、结构 变异，以创造不育性或获得少籽或无籽果实新类型(例如日本及我国用染色体易位法创造少籽西瓜)；诱发染色体易 位产生"平衡致死"效应，以"固定"杂种优势；诱发非整倍性的染色体数目变异，以获得单体、缺体、三体等对遗传 育种研究具有特殊用途的整套宝贵材料；诱发体细胞突变，以创造果树、观赏植物及其它无性繁殖作物的新品种 等。    2辐射育种的局限性    辐射育种目前也还存在着一定的局限性，主要表现为以下两方面： (1)突变的频率虽显著增高，但出现有利变异的机率却较低，为了获得有利突变，必须使辐射处理的后代保持相当 大的群体，这样就需要较多的人力、物力和土地，此外在大量材料中发现和鉴定有利变异也是比较细致和费事的；     (2)由于不同的射线和不同的作物关系极为复杂，而辐射效应又受各种内因、外因的影响，其机制还未完 全查明，因而在目前的水平上尚难以作到定向控制突变过程。但应指出，上述局限性都是在其发展过程中存在的问 题，随着科学研究的逐步深入，这些局限性也舍得到逐步的克服。 三 辐射育种的基础知识及技术 1 辐射育种应用的射线种类         辐射线的种类很多。在辐射育种中常用的是X射线、 Y射线和中子射线；β射线及紫外线只在特 定情况下使用。 2 辐射的度量单位      1)几种辐射剂量单位     剂量(dose)就是在单位质量的被照射物质中所吸收的能量值，如下式所示：               根据不同的物理学意义，辐射的剂量单位又有"吸收剂量"和"照射剂量"之分，常用的剂量单位如下。     （1）伦(伦琴，R) 为"照射剂量"，是 x射线和 Y射线的剂量单位。根据国际放射学会的规定1R是在 9．001293g空气(0℃，760mm水银按压力)中生成正负电荷各为 l静电单位的离子的 x射线或Y射线的剂量。当剂 量为 lR时1g空气所吸收的能量为85尔格。     （2）拉特(rad) 为"吸收剂量"，根据1953年在哥本哈根第七次国际放射学家会议历提出的定义是，任 何1克被照射物质凡吸收射线的能量数为100尔格时的剂量叫做 lrad。拉特可作为任何射线的剂量单位。1rad=1． 19物理当量伦琴，1物理当量伦琴=0．84rad。所谓"物理当量伦琴"是指任何一种电离辐射所产生的剂量使1克物质 所吸收的能量等于剂量为 l伦琴的 x射线或 Y射线在 lg空气中消耗于电离的能量。     (3)中子射线的剂量 通常用"积分流量"的概念，即单位面积所通过的中于数n／cm2来表示。 (4)放射强度 这是与伦琴等剂量单位截然不同的物理概念。放射强度表示一个放射源在单位时间内有多少个原 于蜕变(衰变)。常用的放射强度单位是居里   (Curie，符号为 Ci)， l居里表示放射性同位素每秒有3． 7×1010次核衰变。居里以下的单位是"毫居里" (mCi)，"微居里"(μCi)。 2)剂量率     单位时间内所接受的剂量称为"剂量率"，它的单位常用伦／小时，伦／分或伦／秒，拉特／分，中子数／ 厘米2／分等表示。 3 各种射线的适用对象、基本装置和应用方法 1)紫外线          因其穿透力弱，因而对植物体的处理效果较小。通常紫外线主要用来处理微生物孢子和花粉， 还可用它进行食用菌的辐射育种。进行紫外线处理的基本设备是紫外线灯(15W低压石英水银灯)。 ’ X射线(X-rays)        其来源是高能的X光机或加速器。 X射线是辐射育种中历史最久，应用最普遍的一种射线源，也称 伦琴射线。 丙种射线(γ—rays)          它是由放射性同位素核衰变而产生的射线，γ射线是辐射育种目前最常用的射线源。它的性 能、适用范围和剂量幅度与 X射线很相似。 中子射线         主要来源于原子反应堆。用中子射线作为辐射源，较之其他射线的引变效果好，一般认为，这是 因为在中子照射下，染色体以外的损伤比较轻的缘故。至于出现有利突变的频率是否更高，目前尚难作出结论。随 着处理技术的改进和标准化，近年来在辐射育种上有增加应用中子处理的趋势。         用中子源进行辐射处理的方法是将生物材料放入反应堆"热柱"中的生物学试验孔道里处理，也有 专为进行生物学实验用的小型原子反应堆("原于炉")。我国辽宁、陕西等省还专门设置了流动的小型中子源，安装 在汽车上可以随时到外地进行中子照射处理。 β射线(β—rays)         由于β射线的穿透力弱，故适用范围受到一定限制，在辐射育种中主要用它处理花粉及微生物孢 子。若进行植株局部组织的照射，则可将β射线源(如32P，35S等)以人造树脂包上，装入铝管里，随处移动使用。 若在田间植株上照射，可将欲照射的枝条插入管中，进行处理。 4辐射育种常用的照射方式 1)外照射

这是应用最普遍、最主要的照射方法。它的最大优点是操作方便，利于集中处理多量材料，一般没有放射性污染和散射问题，故比较安全，因此在辐射育种中应用最为广泛。外照射按处理植物的部位和方法不同，又分以下几种：（1)种子照射照射的方法多种多样，可以照射干种子、湿种子和萌动种子。此法简单易行，且可大量处理，故为最常用的方法。(2)花粉照射用辐射诱变的花粉进行受精，所得后代由于携带着杂合的突变基因，便可分离出许多突变体，以供进一步筛选之用。照射花粉可以在植株上进行，也可照射离体花粉或花药，后者还可与单倍体育种结合进行。(3)子房照射它与照射花粉具有同样的优点；即不易出现嵌合体。用射线直接作用于卵细胞，对后代变异影响很大，除能引起雌性的细胞变异外，还能影响授粉作用，产生良好的引变效果。对自花授粉植物进行子房照射时，在照射前应进行人工去雄，对高度自交不亲和的和雄性不育的材料照射于房时可不必去雄，故更为简便。（4)营养器官照射此法适应于无性繁殖植物（例如薯类、鳞茎类及果树和部分现货植物等）。照射的材料有块茎、块根、鳞茎、球茎、幼芽、枝条等等。(5)植株照射可以在植株的一定发育阶段或整个生长期，在辐射场进行植扶的长期照射。(6)其他植物器官组织的照射如叶片、愈伤组织、花药、合子、原胚以及细胞、原生质体等，这是近年发展起来的新方法，可结合植物组织培养和细胞培养进行。2)内照射将一定"比强”（即单位容积的放射性溶液中所含的放射性强度）的放射性同位引入植物体内，使其历放射出的射线在植物体内进行照射，称为内照射”。此法需要一定的防护条件，易造成污染和提高环境的放射性”本底”，而且被吸收购剂量不易精确测定，故应用受到一定限制。但内照射具有剂量低，持续时间长，大多数植物都可以在生育阶段处理等优点。进入植物体内的放射性元素，除其本身释放的放射性效果外，还要考虑到由衰变产生的新元素的"蜕变效应”，内照射的方法一般有：（1)浸种法用放射性同位素的溶液，对引变的种子进行浸种。露先进行种子吸水量试验，以确定放射性溶液的用量，夜种子吸胀时能将溶液全部吸于。所用剂量范围一般是0.1一10μCi（微居里）／每粒种子。(2)施入法用放射性同位素作”超微量元素施人士壤（例如用32P标记磷肥），植物在吸收肥料时，便可将其吸人体内。(3)涂抹法、用放射性同位素溶液与适当的湿润剂配合，涂沫在植物体上或浸泡植物叶片、嫩梢，通过根外吸收，将放射性引入植物体内。（4)注射法：用注射器将放射性同位素溶液注入植物组织内（如嫩校、幼芽、花蕾、块茎、鳞茎等）。5)在示踪研究的植株上采取种子或枝条例如用32P进行肥料试验或用14C进行光合试验的植栋，其体内和所结种子，均接受过同位素的内照射，也可用作辐射诱变的研究材料。通常用作内照射的放射性同位素，主要有32P35S、46Ca（放射β射线），及65Zn、60Co、59Fe（放射Y射线)等。间接照射（或称培养基或培养液照射）它是除内照射和外照射这两种基本照射方式以外的一种中间类型的处理方法。其法是射线照射纯水培养液或培养基，然后将萌发的种子或其它植物材料放入其中处理，或者先照射种子，或其他植物组织，在低温下提取其浸出液，再以此提取液浸演未经照射过的种子或其他植物材料，均可引起染色体畸变。此法在微生物诱变育种中应用较多。近年来由于高等植物的细胞培养和组织培养技术的迅速发展，为间接照射在植物育种中的应用开辟了广阔的前景。4)快照射与慢照射根据照射的剂量强度又可分为快照射和慢照射。前者是在短时间内进行高剂量的照射，后者是在长时间内进行低剂量的缓慢照射。对剂量强度的依赖性要视接受处理的生物（细胞）的代谢活性如何而定。代谢活性弱（如休眠种子），无论是急照射还是缓照射或间断照射，如果总剂量同，效果也会相同。但如果代谢活性强，则缓照射效果差，这是由于有恢复能力的原因。四辐射育种适宜剂量的确定1确定适宜辐射剂量的原则和应考虑的因素确定适宜的辐射剂量是一个极为复杂的问题。它因作物不同，照射器官不同，植物生长期不同，所处的生理状态不同，以及其他许多内因、外因不同而异。在辐射育种中，一般随着剂量的增加，变异率也会增加，但致死率也随着提高，若剂量超过一定限度就会导致处理材料全部死亡，选择适宜剂量的一般作法是以发芽率（或幼苗生长势）为指标，找出发芽率为对照（无处理）一半的剂量，即照射种子或植物的某一器官成活率占50%的剂量称为”半致死剂量”（LD50）。以此为中心增高或降低实验剂量。照射种子或植物的某一器官成活率占40%的剂量称临界剂量”，实践中大多以临界剂量作为选择适宜剂量的标准，但也有人主张采用比临界剂量低的剂量，因为过高的剂量不仅导致照射第一代（M1）植栋的大量死亡，而且在后代中的死亡率也高，此外在高剂量下尽管变异率可能增加，但出现有利变异的频率并不一定随之增加。辐射引变的效果除与剂量有关外，还与剂量率”有关。一般农作物辐射育种采用的剂量率可在每分钟数仑至数百仑之间，而对微生物辐射育种则采用更高的剂量率和总剂量。在照射剂量方面，目前大多认为最好采用多种剂量处理比较可靠。其理由：用单一剂量，过低则无引变作用，过高则致死或出现大量的不利畸变。2主要蔬菜作物辐射处理的常用剂量

这是应用最普遍、最主要的照射方法。它的最大优点是操作方便，利于集中处理多量材料，一般没 有放射性污染和散射问题，故比较安全，因此在辐射育种中应用最为广泛。         外照射按处理植物的部位和方法不同，又分以下几种：     ( l)种子照射 照射的方法多种多样，可以照射干种子、湿种子和萌动种子。此法简单易行，且可大量 处理，故为最常用的方法。     (2)花粉照射 用辐射诱变的花粉进行受精，所得后代由于携带着杂合的突变基因，便可分离出许多突 变体，以供进一步筛选之用。照射花粉可以在植株上进行，也可照射离体花粉或花药，后者还可与单倍体育种结合 进行。     (3)子房照射 它与照射花粉具有同样的优点；即不易出现嵌合体。用射线直接作用于卵细胞，对后代 变异影响很大，除能引起雌性的细胞变异外，还能影响授粉作用，产生良好的引变效果。对自花授粉植物进行子房 照射时，在照射前应进行人工去雄，对高度自交不亲和的和雄性不育的材料照射于房时可不必去雄，故更为简便。     (4)营养器官照射 此法适应于无性繁殖植物(例如薯类、鳞茎类及果树和部分现货植物等)。照射的材 料有块茎、块根、鳞茎、球茎、幼芽、枝条等等。     (5)植株照射 可以在植株的一定发育阶段或整个生长期，在辐射场进行植扶的长期照射。     (6)其他植物器官组织的照射 如叶片、愈伤组织、花药、合子、原胚以及细胞、原生质体等，这是近 年发展起来的新方法，可结合植物组织培养和细胞培养进行。 2)内照射         将一定"比强"（即单位容积的放射性溶液中所含的放射性强度）的放射性同位引入植物体内，使 其历放射出的射线在植物体内进行照射，称为"内照射"。此法需要一定的防护条件，易造成污染和提高环境的放射 性"本底"，而且被吸收购剂量不易精确测定，故应用受到一定限制。但内照射具有剂量低，持续时间长，大多数植 物都可以在生育阶段处理等优点。进入植物体内的放射性元素，除其本身释放的放射性效果外，还要考虑到由衰变 产生的新元素的"蜕变效应"，内照射的方法一般有：     (1)浸种法 用放射性同位素的溶液，对引变的种子进行浸种。露先进行种子吸水量试验，以确定放射 性溶液的用量，佼种子吸胀时能将溶液全部吸于。所用剂量范围一般是0．1一10μCi(微居里)／每粒种子。     (2)施入法 用放射性同位素作"超微量元素"施人士壤(例如用32P标记磷肥)，植物在吸收肥料时，便可 将其吸人体内。     (3)涂抹法 用放射性同位素溶液与适当的湿润剂配合，涂沫在植物体上或浸泡植物叶片、嫩梢，通过 根外吸收，将放射性引入植物体内。     (4)注射法：用注射器将放射性同位素溶液注入植物组织内(如嫩校、幼芽、花蕾、块茎、鳞茎等)。     (5)在示踪研究的植株上采取种子或枝条 例如用32P进行肥料试验或用14C进行光合试验的植栋，其体 内和所结种子，均接受过同位素的内照射，也可用作辐射诱变的研究材料。         通常用作内照射的放射性同位素，主要有32P 35S、46Ca(放射β射线)，及65Zn、60Co、59Fe(放 射 Y射线)等。      间接照射(或称培养基或培养液照射)       它是除内照射和外照射这两种基本照射方式以外的一种中间类型的处理方法。其法是射线照射纯水培 养液或培养基，然后将萌发的种子或其它植物材料放入其中处理，或者先照射种子，或其他植物组织，在低温下提 取其浸出液，再以此提取液浸演未经照射过的种子或其他植物材料，均可引起染色体畸变。此法在微生物诱变育种 中应用较多。近年来由于高等植物的细胞培养和组织培养技术的迅速发展，为间接照射在植物育种中的应用开辟了 广阔的前景。 4)快照射与慢照射         根据照射的剂量强度又可分为快照射和慢照射。前者是在短时间内进行高剂量的照射，后者是在 长时间内进行低剂量的缓慢照射。对剂量强度的依赖性要视接受处理的生物(细胞)的代谢活性如何而定。代谢活性 弱(如休眠种子)，无论是急照射还是缓照射或间断照射，如果总剂量同，效果也会相同。但如果代谢活性强，则缓 照射效果差，这是由于有恢复能力的原因。 四 辐射育种适宜剂量的确定 1 确定适宜辐射剂量的原则和应考虑的因素          确定适宜的辐射剂量是一个极为复杂的问题。它因作物不同，照射器官不同，植物生长期不 同，所处的生理状态不同，以及其他许多内因、外因不同而异。在辐射育种中，一般随着剂量的增加，变异率也会 增加，但致死率也随着提高，若剂量超过一定限度就会导致处理材料全部死亡，选择适宜剂量的一般作法是以发芽 率(或幼苗生长势)为指标，找出发芽率为对照(无处理)一半的剂量，即照射种子或植物的某一器官成活率占50％的 剂量称为"半致死剂量"(LD50)。以此为中心增高或降低实验剂量。照射种子或植物的某一器官成活率占40％的剂量 称"临界剂量"，实践中大多以临界剂量作为选择适宜剂量的标准，但也有人主张采用比临界剂量低的剂量，因为过 高的剂量不仅导致照射第一代(Ml)植栋的大量死亡，而且在后代中的死亡率也高，此外在高剂量下尽管变异率可能 增加，但出现有利变异的频率并不一定随之增加。         辐射引变的效果除与剂量有关外，还与"剂量率"有关。一般农作物辐射育种采用的剂量率可在每 分钟数仑至数百仑之间，而对微生物辐射育种则采用更高的剂量率和总剂量。          在照射剂量方面，目前大多认为最好采用多种剂量处理比较可靠。其理由：用单一剂量，过低 则无引变作用，过高则致死或出现大量的不利畸变。 2主要蔬菜作物辐射处理的常用剂量

各种作物的辐射育种究竞采用什么具体剂量较为合适，目前并没有公认的权威数据，其原因是影响辐射效应的内外因素极为复杂，而且至今尚未研究清楚。五辐射育种亲本材料的选择辐射育种尽管有许多独到的优点和作用，但也有一定的局限性。例如由于出现有利变异的频率较低，且鉴定比较困难；以及辐射的效果常受一系列复杂的内因与外因的制约，因此要想诱发”定向突变”，目前还难以实现。为了提高辐射育种的效果，首先要从正确地选择辐射处理的亲本材料着手，决不可认为信手取来任何材料，经辐射处理后都可得到理想的结果。辐射诱变材料的选择是诱变育种是否获得成功的关键环节，对此应考虑以下原则：首先必须根据育种目标来选择亲本材料为了实现不同的育种目标，应选用具有不同特点的亲本材料进行诱变处理，例如为了选育抗病毒病(TMV、CMV)的番茄优良品种，则亲本材料应该是丰产、优质、成熟期适宜，最好还能抵抗除病毒病以外的其他主要病害的品种，否则便不易达到预期的育种目的。亲本材料必须是综合性状优良只具有一二个需要改进的缺点，而不应是缺点很多但具有少数突出的优点的材料。因为辐射育种的主要特点之一就是它最适宜于改善某一品种的个别不利特性（即产生单个基因的突变）。为此通常可选用当地生产上推广的良种或育种中的高世代品系作诱变材料。此外也有人主张可选用具有强优势的、综合性状优良的杂交一代（F1)或有望的杂种后代作诱变材料。增加辐射育种成功的机会选用的处理材料应避免单一化，因为不同的品种或类型，其内在的遗传基础存在着差异，它们对辐射的敏感性也不同，因而诱变产生的突变频率、突变类型、优良变异出现的机会和优良程度也有很大差别，故应在人力、土地等条件许可下，适当多选几个亲本材料为好。如果是为了获得新的变异，供作杂交亲本之用，也不一定要选择综合性状优良的亲本材料来进行处理。至于每个亲本材料处理曲种子数量，则应根据处理剂量的高低，各材料的辐射敏感性的强弱，有用突变率高低和人力、物力等主客观条件而灵活掌握，总的原则是应保证获得足够数量的成活变异植株，以便为进一步筛选有益变异提供适当的选择群体。如果有用突变率预期为10-3，用半致死剂量处理种子，则估计约需处理5000一10000粒，才能期望有9S一99%的机串在M1群体内有一株带有用突变的个体。适当选用单倍体原生质体等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。突变一经选出，将染色体加倍后即可使突变纯化，故可显著缩短育种年限。但是单倍体生活力较弱，诱变中死亡率较高，加倍较困难，繁殖系数较小，所以采用的剂量不宜过高，井应对诱变材料提供适宜的营养和环境条件。此外也可用单细胞或原生质体作锈变材料，与细胞培养相结合，以避免正常细胞与突变细胞的竞争，从而提高突变育种的效果。六突变的鉴定和辐射育种的程序在辐射育种中由手有利变异出现的频率很低，而且突变多为隐性，所以要准确无遗地发现突变，选出有利变异是较为不易的。必须遵循细胞遗传学的原理，按照一定的育种程序进行工作，才能达到上述目的。兹将突变的鉴定和辐射育种的一般程序概括如下。1以种子为辐射处理材料者（1）将辐射处理的种子，按不同的剂量分别播种称为M1，由于突变多属隐性，可遗传的变异在M1通常并不显现，M1所表现的变异，多系高能射线所造成的生理变异（特别是生理损伤和畸形)这些变异不论优劣，一般并不遗传，因此M1不必进行选择淘汰，而应全部留种。对M1植株并应实行隔离，使其自花授粉，以免有利突变因杂交而混杂。经辐射处理的种子应在15一30天内播种，不宜拖延太久。（2）M2的播种及鉴定”由于照射种子所得的MI常为嵌合体”，故对M1最好能分穗或分果实分别来收种子，然后每穗（果）分别播种成一个小区称为"穗系区”，以利于以后计算变异频率并易于发现各种不同的变异。由此可见，M2的工作量是辐射育种中最大的一代，为了获得有利突变，通常M1要有几万个植株，每一M1个体的后代（M2）种植20一50株。（3）M3的播种及鉴定将M2中各个变异植株分株采种，分别播种一个小区，称为"株系区”，以进一步分离和鉴定突变。一般在M3已可确定是否真正发生了突变，并可确定分离的数目和比例，同时称量每株的产量，作为突变株产量的初步概念。因为在M2中入选的植株不会很多，所以M3的工作量较小。在M3中鉴定淘汰不良的”株系”，在优良的”株系”中再选出最优良的单株。（4）M4及M5的播种及试验将优良M3株系中的优良单株分株播种成为M4，在其中进一步选择优良的”株系”，如果该株系内各植株的性状表现相当一致，便可将该系的优良单株混合播种为一个小区，成为M5，至此突变已告稳定，便可和对照品种进行品种比较试验，最后选出优良品种。2以花粉为辐射材料者由于花粉可以认为是一个细胞（实际有2一3个核），故当辐射处理后，如果花粉产生突变，就是整个细胞发生了变异，用它授粉所得的后代整个植株便可带有这种变异，不会出现遗传上的嵌合体，故当用M1的种子播种M2时，不必分穗（果）播种，只要以植株为单位分别播种为株系区即可，每一M2系种植10一16株，其他程序同上。3以营养器官（接穗、插条、薯块等)为辐射对象者由于同一营养器官（如枝条）的不同芽子，对辐射的敏感性及反应不同，可能产生不同的变异，故辐射后同一枝条上的芽子要分别编号，分别紧殖，以后分别观察其变异的情况，如果发现了有利突变，便可用无

各种作物的辐射育种究竟采用什么具体剂量较为合适，目前并没有公认的权威数据，其原因是影 响辐射效应的内外因素极为复杂，而且至今尚未研究清楚。 五 辐射育种亲本材料的选择           辐射育种尽管有许多独到的优点和作用，但也有一定的局限性。例如由于出现有利变异的频 率较低，且鉴定比较困难；以及辐射的效果常受一系列复杂的内因与外因的制约，因此要想诱发"定向突变"，目前 还难以实现。为了提高辐射育种的效果，首先要从正确地选择辐射处理的亲本材料着手，决不可认为信手取来任何 材料，经辐射处理后都可得到理想的结果。辐射诱变材料的选择是诱变育种是否获得成功的关键环节，对此应考虑 以下原则： 首先必须根据育种目标来选择亲本材料         为了实现不同的育种目标，应选用具有不同特点的亲本材料进行诱变处理，例如为了选育抗病毒 病(TMV、 CMV)的番茄优良品种，则亲本材料应该是丰产、优质、成熟期适宜，最好还能抵抗除病毒病以外的其他 主要病害的品种，否则便不易达到预期的育种目的。          亲本材料必须是综合性状优良 只具有一二个需要改进的缺点，而不应是缺点很多但具有少数 突出的优点的材料。因为辐射育种的主要特点之一就是它最适宜于改善某一品种的个别不利特性(即产生单个基因 的突变)。为此通常可选用当地生产上推广的良种或育种中的高世代品系作诱变材料。此外也有人主张可选用具有 强优势的、综合性状优良的杂交一代(F1)或有望的杂种后代作诱变材料。         增加辐射育种成功的机会 选用的处理材料应避免单一化，因为不同的品种或类型，其内在的遗 传基础存在着差异，它们对辐射的敏感性也不同，因而诱变产生的突变频率、突变类型、优良变异出现的机会和优 良程度也有很大差别，故应在人力、土地等条件许可下，适当多选几个亲本材料为好。如果是为了获得新的变异， 供作杂交亲本之用，也不一定要选择综合性状优良的亲本材料来进行处理。至于每个亲本材料处理曲种子数量，则 应根据处理剂量的高低，各材料的辐射敏感性的强弱，有用突变率高低和人力、物力等主客观条件而灵活掌握，总 的原则是应保证获得足够数量的成活变异植株，以便为进一步筛选有益变异提供适当的选择群体。如果有用突变率 预期为10-3，用半致死剂量处理种子，则估计约需处理5000一10000粒，才能期望有9S一99％的机串在 Ml群体内 有一株带有用突变的个体。适当选用单倍体原生质体等作诱变材料 用单倍体作诱变材料，发生突变后易于识别和 选择。突变一经选出，将染色体加倍后即可使突变纯化，故可显著缩短育种年限。但是单倍体生活力较弱，诱变中 死亡率较高，加倍较困难，繁殖系数较小，所以采用的剂量不宜过高，井应对诱变材料提供适宜的营养和环境条 件。此外也可用单细胞或原生质体作锈变材料，与细胞培养相结合，以避免正常细胞与突变细胞的竞争，从而提高 突变育种的效果。 六 突变的鉴定和辐射育种的程序          在辐射育种中由于有利变异出现的频率很低，而且突变多为隐性，所以要准确无遗地发现突 变，选出有利变异是较为不易的。必须遵循细胞遗传学的原理，按照一定的育种程序进行工作，才能达到上述目 的。         兹将突变的鉴定和辐射育种的一般程序概括如下。 1 以种子为辐射处理材料者     （1）将辐射处理的种子，按不同的剂量分别播种称为 M1，由于突变多属隐性，可遗传的变异在 M1通 常并不显现，M1所表现的变异，多系高能射线所造成的生理变异(特别是生理损伤和畸形)这些变异不论优劣，一般 并不遗传，因此 Ml不必进行选择淘汰，而应全部留种。对 Ml植株并应实行隔离，使其自花授粉，以免有利突变 因杂交而混杂。经辐射处理的种子应在15—30天内播种，不宜拖延太久。     （2）M2的播种及鉴定 由于照射种子所得的 Ml常为"嵌合体"，故对 M1最好能分穗或分果实分别来 收种子，然后每穗(果)分别播种成一个小区称为"穗系区"，以利于以后计算变异频率并易于发现各种不同的变异。 由此可见， M2的工作量是辐射育种中最大的一代，为了获得有利突变，通常 M1要有几万个植株，每一 M1个体 的后代(M2)种植20一50株。     （3） M3的播种及鉴定 将 M2中各个变异植株分株采种，分别播种一个小区，称为"株系区"，以进 一步分离和鉴定突变。一般在 M3已可确定是否真正发生了突变，并可确定分离的数目和比例，同时称量每株的产 量，作为突变株产量的初步概念。         因为在 M2中入选的植株不会很多，所以 M3的工作量较小。在 M3中鉴定淘汰不良的"株系"， 在优良的"株系"中再选出最优良的单株。     （4） M4及 M5的播种及试验 将优良 M3株系中的优良单株分株播种成为 M4，在其中进一步选择 优良的"株系"，如果该"株系"内各植株的性状表现相当一致，便可将该系的优良单株混合播种为一个小区，成 为 M5，至此突变已告稳定，便可和对照品种进行品种比较试验，最后选出优良品种。 2 以花粉为辐射材料者          由于花粉可以认为是一个细胞(实际有2—3个核)，故当辐射处理后，如果花粉产生突变，就是 整个细胞发生了变异，用它授粉所得的后代整个植株便可带有这种变异，不会出现遗传上的嵌合体，故当用 Ml的 种子播种 M2时，不必分穗(果)播种，只要以植株为单位分别播种为株系区即可，每一 M2系种植10一16株，其他 程序同上。 3以营养器官(接穗、插条、薯块等)为辐射对象者          由于同一营养器官(如枝条)的不同芽子，对辐射的敏感性及反应不同，可能产生不同的变异， 故辐射后同一枝条上的芽子要分别编号，分别繁殖，以后分别观察其变异的情况，如果发现了有利突变，便可用无

性繁殖法使之固定成为新品种。因为在无性繁殖下不会产生分离，故果树、薯类及某些观赏植物等无性繁殖植物辐射育种的程序极为简单。第三节化学诱变第四节理化诱变的特异性及复合处理第五节诱变材料的培育与选择

性繁殖法使之固定成为新品种。因为在无性繁殖下不会产生分离，故果树、薯类及某些观赏植物等无性繁殖植物， 辐射育种的程序极为简单。 第三节化学诱变 第四节理化诱变的特异性及复合处理 第五节诱变材料的培育与选择