第十一章 诱变育种 第一节 诱变育种的依据、特点和意义 第二节 物理诱变 第三节 化学诱变 第四节 诱变育种的方法和程序 ? 诱变育种（induced mutation breeding）是利 用理化因素诱发生物体发生变异，再通过选 择培育成新品种的方法。 ? 诱变育种始于1927 年，Muller 和 Stadler先后 报道了射线能导致生物发生突变。 1942年德 国的 Freisieben和 Lein首先利用诱变的方法在 大麦抗白粉病育种中取得突破。 40年代后期 进入原子时代，原子能的和平利用推动了诱 变育种的发展，在美国、意大利、法国、前 苏联、荷兰和日本先后建立了 60 Coγ射线或 中子的核研究中心，推动了发展中国家的研 究工作，特别是在亚洲育成和推广了一些水 稻新品种。 诱变育种成就 ? 日本诱变成功超级矮秆早熟 水稻品种 “黎明 ”；法国则诱变成 功少粉行道树优良品种 “无粉法 国梧桐 ”，大大降低了游人的花 粉过敏综合症。澳大利亚则育成 不含多种异黄酮配糖体的三叶草 品种，使食草类牲畜的繁殖率大 大提高 。 ? 据统计，近年来我国利用诱变 或诱变与其他方法相结合，育成 了水稻、小麦、棉花、玉米、谷 子、大豆、蔬菜、油菜、绿肥等 作物新品种近百个。其中 42个已 推广 5000万亩。 第一节 诱变育种的依据、 特点和意义 ? 一、诱变育种的依据 ? 育种工作者之所以能 育成新品种， 主要利用了作物在生长和繁殖过程中 能发生变异，无论是自然条件下产生 的自然变异，还是人工诱导下产生的 人工变异，只要是有益的且可以遗 传，就能通过选择培育成新品种。 变异的产生，归根结底是遗传物质 的改变。由于自然的原因或人工诱变 的原因，只要提供一定的理化因素， 都可以使DNA 发生结构变化（包括染 色体畸变，错位及碱基序列改变）， 从而导致基因的变异，在其他育种手 段中，有时与诱变育种结合，能起到 意想不到的作用。如辐射育种可用于 诱发雄性不育株产生。从而为杂优育 种提供服务。 二、诱变育种的特点 ? （一）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，如仅靠等待这些 “自然的恩赐 ”是完全 不能满足人类需要的。研究指出，人工诱 变可使突变频率增加 1,000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，并可将数量性状推向更高的 水平。杂交基本上是原有基因的重组，从 本质上说并无 “创造性 ”可言，而诱变则可 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，并提高了选择效果。 （二）最适于进行 “品种修缮 ” 在正确选择亲 本和剂量等条件下，人工诱变有产生某种 “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。而当 进行杂交时，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。因此诱变育种适 于用来进行 “ 品种修缮 ” （ cultivar improvement）工作，尤其是在加速育成抗病 性品种方面有特殊的价值。这是因为要获得抗 病品种，常需要有个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 种后代必然分离，而且往往使某些经济性状变 劣，采用多次回交进行改进。 ? （三）打破旧连锁及进行染色体片 断的移置 当品种的某一优良 性状和不良性状呈紧密连锁时，对 育种工作很不利，很难使其分离， 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，使之达成 新的结合，这是辐射育种一个出色 功能。 三、诱变育种的意义 ? （一）创造新的雄性不育源 有些作物自然产生雄 性不育的发生率极低，不易被人类发现，而诱变产 生不育的比例能提高三十多倍，极易被选出利用。 从而使一些不易进行杂优育种的作物变为可能。 ? （二）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，国内外均有不少研究报告，西北农 学院在桃×杏以及番茄×葡萄的远缘杂交中，曾用 60 Coγ射线照射花粉取得了一定的效果。电离辐射 还可使异花授粉植物的自交不亲和变为自交亲和， 反之辐射也可使正常可育的植物诱变成雄性不育 系，以改进杂种种子的生产。 （三）其他独特用途 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 染色体结构变异，以获得无籽果实新类型 （例如日本用染色体易位法创造无籽西 瓜）；诱发染色体易位发生 “平衡致死 ” （ balanced lethal）效应，以获得“ 稳定的” 杂种；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，以创造果树及无性繁殖作物的新品种 等。 第二节 物理诱变 一、物理诱变剂的种类 ? χ射线 是一种波长为 1000～ 100?（即 10 -10 ～ 10 - 5 cm， ? γ射线是一种波长更短的电 离辐射线， 60 Co和 137 Cs，是 目前应用最广的γ放射线 源。 ? 中子是不带电的粒子。实践证明，中 子照射的有益突变率较高。 ? 紫外线 是波长为 2000～ 2900?的非电离 辐射线。其能量较低，穿透力不够，多 用于照射花粉或微生物。育种上应用的 波长2500 ～ 2900?，以低压石英水银灯 发出的紫外线照射效果较好。虽然紫外 线穿透力较弱，但易被核酸吸收，能产 生较强变异效果。 ? β射线是电子或正电子的射线束，由 32 P或 35 S等放射性同位素直接发生的，透 过植物组织能力弱，但电离密度大。当 同位素溶液进入组织和细胞后作为内照 射而产生诱变作用。 二、辐射处理的剂量单位和剂量率 ? （一）强度 放射性强度以毫居里（ mCi） 或微居里（μ Ci）表示，分别相当于 10 -3 Ci 和 10 -8 Ci。现在为了统一标准，便于国际上 互相比较，采用了新的照射剂量单位。但是 迄今发表的试验报告仍习用于一般常用的剂 量单位。新的照射单位为贝可（ Bq ， Beequare），即 1Bq/sec≈2.703 ×10 -11 Ci。 ? （二）剂量强度 是指受照射的物质每单位 质量所吸收的能量，即物质所吸收的能量 / 物质的质量（erg/g ）。照射的剂量单位 有： ? 1．照射剂量以伦（即伦琴， R）表示，是 χ和γ射线的剂量单位，新的照射剂量单 位为 1库伦（Coulomb ） /千克（ kg），相 当于 3.876×103R 。 ? 2．吸收剂量 以拉特（ Rad）表示，即组 织伦琴。新的吸收剂量单位为戈瑞 （ Gray），相当于1 焦耳（ Joule， J） /千 克或 100Rad。 ?3． 中子流量 以单位平方厘米的中子数 （ n/cm 2 ）表示。中子的单位也可用 Rad 来表示。 ? （ 三）剂量率 在照射处理时，处理材料 在单位时间内所受到的剂量过大，可以显 著影响幼苗成活率和生长速度。所以用剂 量率（ dose rate）作为单位来衡量，即单 位时间内所吸收的剂量。一般情况下突变 与剂量率关系不是很大。通常干种子的剂 量率为60 － 100R/min，花粉为 10 R/min 左右，剂量率不应超过 160R/min。 三、辐射诱变的机理 ? （一）物理作用阶段 生 物有机体内的遗传物质某 分子部位受到不同能量辐 射后，可能产生不同的核 物理效应。 “光电效应 ”和 “康普顿一吴有训效应 ”。 而当受到的辐射能量足以 使该电子脱离原子核吸引 , 则会导致 “离子对生成 ”。 这些变化均是在物理状态 下进行的。 ? （二）化学反应阶段 当被照射后的遗传物 质分子失去电子或得到电子后，则形成 “离 子对 ”及“ 自由基 ”，其活跃程度大大增强， 带不同电荷的基团极有可能发生分解或聚 合反应，从而导致新的化学成分产生。 ? （三）生物学阶段 当遗传物质本身受到辐 射后，电离和分子重组的结果可能导致 DNA断裂、交换、畸变，直接影响了 DNA 复制或碱基序列改变，从而导致遗传上的 变异，人们往往称这种效应为 “直接效 应” 。 有时这种电离现象和离 子对形成不是直接发生于 DNA 分子上，而是与之相邻的分子 或水分子，从而产生具有强氧 化或还原能力的基团（如 HO、 O、 H 2 O 2 、 H等）。这些 基团进一步作用于遗传物质， 引发 DNA的各种异常，人们常 称这种效应叫 “间接效应 ”。 ? 从上述三个可能发生的阶段 来看，化学变化及生物学变化的 发生并非是必然的。 ? 当受辐射部位得到的能量较 小时，可能只发生物理作用阶 段，而不导致生物学变化，这也 就说明了为什么正常的日光照射 并不能诱发生物产生变异，也是 生物稳定遗传的基本保障。 四、植物的辐射敏感性和诱变剂量 ? （一）测定辐射敏感性的指标 ? 植物对辐射的敏感性是指植物 体对电离辐射作用的敏感程度 。 用以衡量敏感性的指标，因植 物种类、照射方法及研究目的不同 而不同。最常用的指标有 ： 出苗 率、存活率、生长受抑制程度、结 实率、细胞状态、染色体畸变率 等。 ? （二）植物辐射的敏感性差异 ? 1．不同植物辐射敏感性不同 ? 一般来说，植物之间在分类上的差异越 大，敏感性差异也越大，如不同科间差异很 大。 豆科植物最敏感，禾本科次之而十字花 科植物则最不敏感 。科内属间的敏感性也有 差异，以豆科为例：种子粒大的属比粒小的 属要敏感。不同科、属、种间敏感性的差异 主要来自遗传物质的不同和生理生化特性的 差异。通常是 染色体大的， DNA含量高的植 物辐射敏感性高。 十字花科作物不敏感，主 要是种子内含有对辐射有屏障作用的丙烯芥 子油造成的。 2．不同品种类型的敏感性 也有一定差异 这种差异比科、属、种间差 异要小。作物的耐辐射（不敏 感）程度依次为： 杂交种 >常规品种 >自交系。 3．同种作物的不同发育 期对辐射敏感性有差异 休眠种子和枝条不敏感，而萌动种 子和发育中的枝条则敏感。分化成的 细胞不敏感，而正在分生中的细胞则 敏感。在种子发育过程中，乳熟期最 敏感，蜡熟期次之，完熟期则不敏 感。 4．不同组织和器官 敏感性有差异 如洋葱正在生长的根最敏 感，休眠鳞茎次之，干种子 胚最差，这种差别与植物体 内的含水量有较大关系。 （三）植物的诱变剂量 ? 确定合适的诱变剂量是育种成败的关键环 节。不同作物都有一定范围的适宜剂量，在 适宜剂量范围内，能更多的产生新的变异， 保持原有的优良性状。在育种实践中，一方 面参考前人的育种经验，一方面通过试验摸 索 。 常用临界致死剂量（被照射生物体存活 率为 40%的剂量）或半致死剂量（被照射生 物体存活率为 50%的剂量） 。 种 类 处理材料 常用剂量 χ和γ线（仑）中子流（n/cm2） 甘蓝 干种子 10万左右 芥菜 干种子 10万左右 芜青 干种子 10万左右 冬萝卜 干种子 10万左右 四季萝卜 干种子 10万左右 大白菜 干种子 8－10万左右 花椰菜 干种子 8万左右 种 类 处理材料 常用剂量 χ和γ线（仑）中子流 （n/cm2） 甜菜 干种子 5万 番茄 干种子 2.5－5万 甜椒 干种子 2－4万 茄子 干种子 5－8万 甜瓜 干种子 4－6万 黄瓜 干种子 5－8万 西瓜 干种子 2－5万 芹菜 干种子 6－7万 菜豆 干种子 1－2.5万 豌豆 干种子 0.5－2.5万 大豆（毛 干种子 1－1.5万 种 类 处理材料 常用剂量 χ和γ线（仑） 中子流 （n/cm2） 蚕豆 干种子 1－2万 甜玉米 干种子 2万左右 菠菜 干种子 2万左右 时萝菜 干种子 1－2万 圆葱 干种子 4－5万 鳞 茎 0.06－0.08万 大蒜 鳞 茎 0.06－0.08万 马铃薯 块 茎 0.2－0.5万 五、辐射处理的主要方法 ? （一）外照射 辐射源在被处理 材料外部的照射称为外照射 （ external irradiation） 。 此种 照射方法常需要有射线发生的 专门装置（如 X光机、原子能反 应堆、电子加速器、紫外灯、 钴照射源等），并需专门的处 理场所和保护设施。 ?1．种子照射 这是最为 常用的照射方法。可用 于干种子、湿种子或萌 动种子处理，一次可照 射大量试材。 ? 2．植株照射 当植株生 长发育到一定阶段后， 移栽到设有照射装置的 场所（如钴植物园）进 行处理，一般采用盆栽 较为方便。 3．营养器官照射 ? 此法多用于适 于无性繁殖的植物 作为播种、扦插、 嫁接材料的处理。 如蔬菜作物中的马 铃薯块茎、洋葱鳞 茎、山药块根；果 树作物的嫁接接 穗、观赏作物的地 下球等。 ? 4．花粉子房照射 ? 花粉照射后，授以特 定花柱产生杂合后代， 并对后代进行多代自交 分离，选择出符合要求 的变异类型。同理也可 进行雌性器官的子房照 射。但应区别子房先照 射后授粉，还是先授粉 后照射。 5．其他植物器官组织的照射 ? 用于植物离体培 养的试材在接种培 养前进行辐射处理 （如幼叶、胚状 体、愈伤组织、 胚、原生质等）， 再进行离体培养得 到突变再生株。 （二）内照射 将辐射源引入到试材内部的照射叫 内照射 （ internal irradiation）。这种 照射方法的优点是不需建造成本很高 的设施，但不足是需要防护条件，易 造成环境污染，处理剂量不易掌握， 受一定限制。 1．浸种法 将放射性同位素配制成一定放射 强度的溶液进行浸种处理，使试剂 浸入种子内部。实践中通常先用等 量试材进行吸水试验，测出种子吸 胀后所需水量，再决定配制的溶液 用量，一般剂量范围是 0.1～ 10μ C （微居里） /每粒种子。 2．涂抹法 将放射性同位素溶 于粘性剂中（如羊毛 脂、凡士林、琼脂 等），取适量涂抹于 处理部位（如生长 点、腋芽、花蕾、芽 眼等处） 3．注射法 ? 用微量注射器将适宜 浓度的试剂溶液注入处理部 位进行诱变，多用于花蕾、 芽、块茎、鳞茎等试材的处 理。 4．施入法 将放射同位素的化合物以 无机肥（如 32 P、 35 S、 45 Ca的化 合物磷酸二氢钾、硫酸铵、硝 酸钙等），通过作物根部施肥 引入植株体内进行处理或将 14 C 的化合物 14 CO 2 进行光合部位的 施喂，通过光合作用引入植株 体内，达到诱变的目的。 （三）间接照射 利用辐射存在间接诱变的原 理，对试材的培养环境（如培养 基、培养液）进行辐射，使培养 基或培养液中的水分子发生电 离，产生强活性基因（ HO、 O、 H 2 O 2 、 H等），再将试材引入进 行培养。此法在微生物诱变育种 中应用效果更佳。 第三节 化学诱变 ? 一、化学诱变剂的种类 ? 能与生物体的遗传物质发生作用，并能改 变其结构，使其后代产生变异的化学物质称 为化学诱变剂（ chemical mutagen）。育种 实践中发现，能引起生物体遗传物质产生变 异的化学物质甚多，从简单的无机物到复杂 的高分子有机物均发现众多能产生诱变作用 的试剂。归纳起来主要有以下几大类： （一）烷化剂类 这类试剂的共同特点是携带 一至多个活跃的烷基，通过“ 烷化 作用 ”的方式将 DNA或 RNA分子 结构中的H 原子置换，从而导致 “复制 ”或 “转录 ”过程中 “遗传密 码 ”的改变，进而发生变异。这类 试剂主要包括： 诱变剂 温度 20 ℃ 30 ℃ 37 ℃ 硫芥子气 约3分 甲基磺酸甲酯（MMS） 68h 20h 9.1h 乙基磺酸甲酯（EMS） 93h 26h 10.4h 甲基磺酸丙酯（PMS） 111h 37h 甲基磺酸异丙酯（iSO－PMS） 108h 35h 13.6h 甲基磺酸丁酯（BMS） 105h 33h 硫酸二乙酯（DES） 3.34h 1h 3―氯―1，2―环氧丙烷 36.3h N―亚硝基―N―甲基尿烷 （NMU） 35h N―亚硝基―N―乙基尿烷 （NEU） 84h N―亚硝基―N―丙基尿烷 103h 烷化剂 名称 理化性质 常温状态 水溶性 密度 分子量 熔点或沸点 浓度 范围 保存 方法 甲基磺 酸乙酯 （EMS ） 无色液体 约 8％ 1.203 124 沸点： 85-86℃/10mm汞柱 0.3- 1.5% 室 温、 避光 次乙亚 胺 （EI） 无色液体 易溶 0.832 43 沸点： 56℃/760mm汞柱 0.05- 0.15% 密闭、 低温 避光 硫酸二 乙酯 （DES ） 无色液体 不溶 1.18 154 沸点： 208℃ 0.1- 0.6% 室 温、 避光 亚硝基 乙基脲 （NEH） 黄色固体 微溶 117 溶点： 98-100℃ 0.01- 0.05% 冰箱 干燥 （二）核酸碱基类似物 碱基类似物的诱变机理与其它化学物 质迥然不同。它们主要因化学结构上与 DNA碱基（ A、 G、 C、 T）中的基一种相 似，在 DNA复制的正常过程中以 “原料” 的 身份 “昌名顶替 ”进入 DNA结构中充当碱 基，从而形成异种 DNA，进而导致碱基配 对的差错，引起点突变，其产生的生物学 效应与辐射诱变相似，故这类化学试剂又 称为 “拟辐射物质 ”。 5-溴尿嘧啶 （5-Bu） 5-氟尿嘧啶 5-溴脱氧尿嘧 啶核苷 （5-BudR） O Br C C H N C H C N O H O CH3 C C H N C H C N O H （5-Bu） 胸腺嘧啶 （T） （三）简单有机化合物 ? 常见的有：乙酸、甲醛、乳酸、氨 基甲酸乙酯、重氮甲烷等。 ? 据报道，这类有机化合物对不 同生物个体、组织或细胞 有一定专 一性（或选择性） ，有人在果蝇上 诱变表明，甲醛能引起早期精母细 胞产生突变，但在雌蝇上却没有作 用 （四）简单的无机化合物 ? 常见的有氨、双氧水、硫酸铜、 氯化锰、亚硝酸等。 ? 从诱变效果来看，亚硝酸更为有 效，其强烈的“ 脱氨作用” 可脱去 A、 C及 G等碱基上的氨基，使其发 生结构变化，从而造成DNA 复制的 紊乱 。 （五）抗生素 ? 如：链霉黑素、丝裂霉素 C和 重氮丝氨酸等。 ? 抗生素类的主要诱变机理是 抗生素对 DNA核酸酶的破坏作 用，影响了 DNA合成及分解的 有序性，进而造成染色体断 裂。 （六）生物碱 ? 一些中草药及观赏植物的种子或 组织中也发现一些诱变物质，常见 的有秋水仙碱、高级酚类、石蒜 碱、喜树碱、长春碱等。 ? 生物碱诱变作用主要通过影响细 胞有丝分裂过程，阻止纺锤丝和赤 道板形成，使细胞分裂中期异常停 止，抑制rRNA 合成及导致染色体 畸变等。 二、化学诱变剂作用的特点 ? 1．能诱发更多的基因点突变。 ? 2．诱变有一定专一性 ： 某些试剂只能在某种 作物、某个生长发育时期、某些 DNA片段， 甚至某种碱基位点上才起诱变作用。 ? 3．使用方便，成本较低。 ? 4．诱变剂只有渗透到植物组织内部才能起作 用 。 对一些组织致密，有鳞片和茸毛包裹、 高度蜡质化、角质化的器官效果不理想。 （一）药剂配制 ? 溶解性： 由于各种诱变剂的理化性质不 同，使用浓度范围不同，配制溶液时应区 别对待。易溶于水者可直接按所需浓度稀 释配制，而不易溶于水者（如硫酸二乙酯 等）一般应先用少量酒精溶解后加水配制 成所需浓度。 ? 适宜 pH： 许多试剂的水溶液极不稳定，易 产生水解生成酸性或碱性物质而变性。因 此，选用适宜pH 的磷酸缓冲液是确保诱变 效果的重要条件。 （二）常见处理方法 ? 因作物种类不同，处理时期不 同，处理部位不同，选取器官 不同等应选用合适的处理方 法，一般有以下几种： ? 1．浸渍法 先按浓度要求配制成溶 液，然后将试材浸渍于溶液中，经一 定时间处理后，用清水冲洗。此法常 用于种子、接穗、插条、块茎、块根 等试材的处理。也可用于幼苗浸根。 ? 2．注入法 将试剂配制好后，用微量 注射器将药液注入处理部位，常用于 生长点、腋芽、鳞茎及其它有机械组 织包裹的部位处理。 ? 3．涂抹法和滴液法 ? 将试剂溶于羊毛脂、凡士林、琼 脂等粘性物质中，取适量涂于试材处 理部位，或将脱脂棉球放于处理部位 后，用滴管定期滴加药液。此法多用 于生长点、芽根、腋芽 等试材处理。 ? 4．熏蒸法 先制做一密闭潮湿的小室， 放入待处理试材，通入药剂产生的蒸气 进行处理，常用于花粉、花药、子房、 花序、幼苗、 等试材的处理。选用的试 剂一般是沸点较低的液体或易升华的固 体，或用专门装置发生气态诱变剂（如 芥子气类）。 ? 5．施入法 选用合适剂量，通过培养基 加入法或在相对隔绝的栽培环境中，以 施肥方式施于植株根部。 ? 第四节 诱变育种的方法和程序 ? 一、处理材料的选择 ? （一）材料的选择 ? 正确地选择诱变处理的亲本材料 是很重要的，决不可认为信手取 来任何材料，经诱变处理后都可 得到理想的结果。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： ? 1． 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）的番茄优良品种，则亲 本材料应该是丰产、优质、成熟期 适宜，并能抵抗除病毒以外的其他 主要病害的品种，否则便不易达到 预期的育种目的。 ? 2．亲本材料必须是综合性状优良 而只具有一、二个需要改进的缺 点， ? 因为诱变育种的主要特点之一是它 最适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、综合性优良 的杂交一代（ F 1 ）或有希望的杂种后代 作诱变材料 。 ? 3．为了增加诱变育种成功的 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。 ? 4．适当选用单倍体、原生质体和 多倍体等作诱变材料 ? 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 即可使突变固定和纯化，故可显著缩短育种 年限。 ? 此外也可用单细胞或原生质体作诱变材 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。多倍体提高了忍受染色体畸变的能力， 减少了突变体的死亡率，使突变体的后代获 得较多的变异，故也可选用多倍体品种作材 料。 （二）处理部位的选择 ? 处理部位的选择应有利于物 理或化学诱变剂最大限度地发 挥诱变作用。一般来说，应选 择敏感性强的部位：芽、生长 点、花粉、花药、子房、分生 组织等。 二、诱变剂量的确定 ? 一般参考过去研究者的结果，并在 温室内采用χ或γ射线等低密度射线 的几种剂量来测定幼苗高度，以降低 30%～50% 苗高为较适宜的剂量 ；至 于高密度电离辐射的中子，则只要降 低15% ～30% 的苗高 ，化学诱变剂要 求降低 10%～30% 的苗高为适宜剂 量。 三、处理群体大小的确定 ? 一般是根据突变率和M 2 群体大小来确 定处理试材群体大小。像蔬菜等小粒作 物，群体应在 10000株以上。 ? 要求M 2 获得特定的有益性状突变体， 其频率是很低的，可能只有万分之一。如 果以半致死剂量（ half lethal dosage, LD 50 ）为准，则处理 5000粒种子，可得 到 2500存活（M 1 ）株。如果每株产生 20 粒种子，则第二代（M 2 ）有 5万株可加以 选择。 四、诱变处理后代的选择 ? （一） M 1 的种植和选择 ? 以种子为试材的诱变处理为例，将诱变 处理的种子，按不同的剂量分别播种称为 M 1 ，由于突变多属隐性，可遗传的变异在 M 1 通常并不显现，M 1 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 M 1 不必进行选择淘汰， 而应全部留种。对 M 1 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。 （二）M 2 的种植和选择 ? 根据M 1 代的收获方式相应种植成 M 2 代。 由于照射种子所得的 M 1 常为 “嵌合体 ”，故 对 M 1 最好能分穗或分果实分别采收种子， 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， M 2 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 M 2 要有几万个植株，每一 M 1 个体的后代（M 2 ）种植 20～ 50株。 因为隐性突变经一代自交至 M 2 便可显现出来，故对M 2 的每一个植 株都要仔细观察鉴定，并且标出全 部不正常的植株，对于发生了变异 的穗行（每行有1 ～ 5株发生突变） 则从其中选出有经济价值的突变株 留种。 （三） M 3 及以后各世代的种植和选择 ? 将 M 2 中各变异株分株采种，分别播种一个 小区，称为株系区，以进一步分离和选择， 一般在 M 3 就可确定是否真正发生了突变，且 该突变能否遗传。同时也可确定分离的数目 和比例。在 M 3 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。 ? 将优良M 3 株系中的优良单株分株播种成为 M 4 ，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， 进行品系比较试验，最后选出优良品种。品 系比较试验、生产示范试验和区域试验等方 法与杂交育种相同。 五、以营养器官（接穗、插条、薯 块等）为试材的种植与选择处理 ? 由于同一营养器官（如枝条、薯块、块 根、鳞茎等）的不同芽子，对诱变的敏感 性及反应不同，可能产生不同的变异，故 诱变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，便可用无性繁殖使之 固定成为新品种。 思考题 ? 1．诱变育种的特点和意义有哪些？ ? 2．植物辐射的敏感性差异表现在哪些 方面？ ? 3. 辐射诱变射线种类有哪些 ? ? 4．植物诱变处理的一般程序是怎样 的？ ? （论述题） ? 5.辐射处理的主要方法有哪些 ? ? 6. 名词 :诱变育种 ;临界致死剂量 ;半致 死剂量 ;