园艺植物诱变育种在线视频

大家好

我是中国农业大学园艺学院的张潞生

我将为大家讲述园艺植物诱变育种

首先

我们谈一下诱变育种的特点和类别

利用物理和化学方法诱导植物体

产生遗传变异

变异体

直接筛选和利用突变体进行杂交

从而培育新品种的一种方法

是诱变育种

它的优点

一是提高突变频率

二是产生新的基因

大幅度的改变某些性状

三是短时间内

能获得稳定的遗传个体

这样

从而缩短育种的时间

它的缺点是

第一

难以控制突变的方向

有一定的盲目性

第二是有利个体不多

需要大量的处理生物的材料

再进行选择和培养

诱变育种的类别

是主要是分为三类

一个是物理诱变

第二是化学诱变

第三还有其他因素的诱变

物理诱变的主要是包括辐射诱变

离子注入和太空诱变

化学诱变

应用是应用特殊的化学物质

诱发基因的突变和染色体的变异

其他因素

像营养元素的缺失

组织培养过程

以及细胞培养过程中

都会出现一些突变

下面

我们讲一下体细胞无性系变异

与突变体的离体筛选和应用

首先

我们谈一下无性系的概念

无性系

是由一个单株通过营养体无性繁殖

产生的后代体系

称为无性繁殖系

也简称无性系

像大多数的果树

还有花卉

宿根性的球根性的这种花卉

以及无性繁殖的蔬菜像马铃薯

这是大家熟知的

那么诱变材料的鉴定

首先

我们如何知道它变了是吧

它变了

那么

首先我们来鉴定发芽力

以及存活数量来进行测定

一般是嫁接后一定时间内

像四至六周在田间

对发芽的植株

株数进行定量的测定

枝条浸在这个营养液里三至四周

来统计它的萌发数

幼苗高度的测定是在嫁接苗

第一次停止这个停长的时候

来统计它的苗高

平均数

另外呢我们也可以通过细胞学效应的

鉴定

像茎

或根细胞的第一次有丝分裂周期

来确定诱变因素效应的

这是一个快速的检测的方法

细胞学鉴定

它是非常快速

我们可以看它是否

发生了易位缺失倒位等等

另外

我们还可以利用

分子的

在分子水平来鉴定利用分子标记

来看它的这种点突变

另外也可以看是不是嵌合体

通过这些方法

首先我们要对诱变体

来进行是否它发生了

变化来进行鉴定

下面

我们就来进行诱变材料的分离

筛选和利用

这个方法

有几个方法

一个

是不定芽技术

就是比如像离体叶

我们诱导材料处理材料像

离体叶产生这种不定芽

我们来进行筛选

另外

就是采用这种修剪嫁接

以及连续扦插

方法来进行分离筛选

另外就是利用离体的培养技术

来进行分类筛选

像这张图

就是修剪

修剪技术

我们来进行

像这个Co60进行

诱变以后

辐射诱变以后我们来进行这种转接

进行转接

那么在M3

M3就是说

M3我们看的是不是

发生了这种

如果稳定下来了就可以这么说

我认为它是一个筛选到了这个突变

另外

也可以利用嫁接

比如我们Co60处理以后

用相同的砧木

我们进行双芽接

在里面比如看到这种

短枝的类型了

我们在进行双芽接

最后来进行

让它分离稳定下来

分离稳定下来加以利用

另外就是连续的扦插

把诱变以后照射以后

然后单芽或是双芽来进行扦插

连续的扦插

我们来分离来筛选纯合的

相对纯合的变异体

另外

嫁接和修剪技术可以结合说短节

和嫁接来结合来进行这种选择分离

另外就是利用离体培养技术

像组织培养

细胞悬浮培养

原生质体培养

愈伤组织外植体培养等等

这些只是看到这种发生变异了

我们来给他分离提纯

下面

我们来谈这个化学诱变育种

首先

我们

试谈一下诱变的种类啊

诱变种类

一

是烷化剂

如EMS

DES等等

第二

是叠氮化纳

第三种的是碱基类似物

碱基类似物

比如像5BU

BUdR

2-AP

现在化学诱变

在实验室里面用的很多

这种诱变剂往往是致癌的

所以大家在在应用时候千万要小心

千万要小心

药剂的使用过程一定要通风

要有防护措施

另外

使用以后

要进行清理

要清理清理

另外

这个诱变剂在不同的

PH溶剂里面

可能它发挥的作用也不一样

咱们要根据实际的工作

实际的一种工作

我们

这个正确的使用诱变剂

那么

化学诱变的具体的方法有几种

一是这个浸渍法

像这个浸渍种子

接穗

这个插条

块茎

块根等

也可以将这个花枝剪下来

插入药剂

吸入一定量后呢

开花后

收集它的花粉进行授粉

第二

是涂抹法和滴液法

就是用脱脂棉

或纱布蘸取这个药剂

涂抹植株枝条

块茎等生长点

和芽眼

或用吸管来吸取药液滴在这个

材料的顶芽或者侧芽上

不定期的滴

另外就是注入法

例如注射器

或浸透变剂溶液的棉球

包缚在这个茎的切口处引入到植株

花序或或枝条等等

另外就是熏蒸法

针对产生蒸汽的诱变剂

比如EI

将花粉或花絮

至于密闭潮湿的

小的封闭的小箱子里面

让药剂蒸汽呢

对其进行熏蒸来进行诱变

另外就是施入法啊

在生长机制中

加入一定浓度的诱变剂

像由跟吸收或简单的渗透

扩散扩散进入植物体内

这种属于一个慢性的处理

是吧慢性处理

在使用这个方法的时候

千万要注意就是再

比如我们在做实验的时候

千万不要让它淋入到下面去

要进行保护

刚才谈到的是化学诱变的方法

第四

我们谈一下物理诱变的方法

在这里面

我们主要的谈辐射

诱变育种辐射诱变育种

辐射

用射下来进行照射

来照射来进行诱变

它也是属于点突变的一种

那么辐射

可分为两个基本的类型

一个是非电离辐射

比如像这个热辐射

光辐射等以及

电离辐射

电离辐射是一种高能的辐射

它的穿透力非常的强

当它这个穿过介质时呢

能使介质电离离子化

故称为电离辐射

原子核内这个蕴藏着巨大的能量

生物细胞核或者核酸

孕育着惊人的

变异的潜能

原子核

这个作用于细胞核

通过遗传物质

像核酸

它的结构的变化

会产生无限多样的这种遗传变异

下面谈一下辐射育种的

射线种类和处理的方法

射线种类的常用的是X射线

Y射线和中子射线

以及a B射线紫外线

宇宙射线和地壳辐射等等

处理如何来处理

首先是处理的方式啊

处理方式

外照射如外照射

它是有慢照射和急照射

什么叫慢照射呢

慢照射是用低剂量长时间

有时候是几天甚至

是整个的一个生理期来进行照射

那么急照射呢

是用这个高剂量短时间来进行照射

它比较短

另外

处理的材料呢

可以是植株种子组织

器官愈伤组织花粉等等

您看是一个就说Co60的啊

Co60的浙江农科院Co60这个射线

射线那个照射的一个种植房

把材料

摆到这个四周摆到四周

然后用它来照射

这是黑龙江农科院它的一个

一个射线

这个温室

照射的温室是一个慢照射

它比较摆放的就是比较近

近一点

用小剂量

这是四川农科院钴圃的一个

一个全貌

也是一个慢照射

慢照射

大概都是情况

差不多差不多

用这个钴源照射呢

需要一定的设备

需要一定是这个要需要一定的造价

同样呢

射线照射也是非常危险的

所以在整个操作过程中

大家千万要注意

千万要注意

大家知道就是射线

它如果人体收辐射以后

它会产生

比如像白血病等等

这些非常危险

所以大家做这个工作的时候呢

千万要小心

千万要小心

这个通过这个辐射育种

也得到了一些这个育种的结果

比如像梨即二十世纪梨

那么62年利用这个Y射线

慢照射二十世纪

梨的质量

获得了诱发的突变体

它金二十世纪梨的优点呢是

抗黑斑病啊

它成熟期

比二十世纪要晚三天左右

其他的性状

实际上跟二十世纪没有什么区差别

前面咱们学过

芽变育种

实际上辐射育种

跟这个芽变育种呢

是原理是差不多啊

都是点突变

那么辐射育种

它是在人工的条件下进行照射

产生这种变异

而芽变呢是自然界

自然界照射

这种突变

而且它们在育种上面的都属于这种

就说品种的修缮啊

锦上添花说

原来这个照射的

照射的品种的它相对来说

都是比较好的啊

都是比较好的品种

跟杂交育种还是有一定区别的

第三

影响辐射效果

的因素

首先是植物对诱变剂的敏感性

不同科属种品种

照射敏感性是不一样的啊

像豆科

它打鱼禾本科大于字花科

那么不同倍性的就是不同的倍数

植物它对它的敏感性也不同

二倍体

比多倍体要敏感

另外呢不同的器官组织细胞成分

它辐射敏感性也不一样

比较幼嫩的啊

比较这种

比如像性细胞啊

它就是像幼嫩的它都比较敏感

性细胞也比较敏感

像卵细胞

它要比花粉细胞要敏感

第四

是不同发育时期不同生理状态

这个敏感性也不一样

幼龄的植株啊

它就比这个老龄的敏感

没有成熟的种子

比成熟的要敏感

湿种子呢

比干种子敏感

萌发的芽比休眠的芽要敏感

第五就是外界的一些条件

比如像无氧空气中的照射

幼苗损伤和染色体损伤呢

就相对来说少一点

另外

在诱变育种里面呢

诱变处理材料也非常的关键

要么我们使用的材料也也是多种多样

像种子

营养器官和植株

花粉子房

盒子和胚细胞

以及离体培养中的细胞和组织

关键是就看你处理

处理的计量

处理的时间

以及你获得什么材料

更加容易

跟这些都有关系

第五

就是要选择适当的剂量和剂量率

一般认为最好的计量

应该选择在

临界剂量附近

即照射材料的存活率

为对照的40%的剂量率

LD60或者

半致死剂量值LD50

照射后

植株存活一半

LD50

照射

无论是化学

还是辐射

都对材料

会造成损害

所以会对它的

生存以及它的生活力

会有很大的损害

所以尽量我们如何选择一个适合的剂量

是非常关键的关键的

选择的原则

是有这么几个字

三个字

一活第二是变第三是优

首先你要保证一定的存活的

诱变率

诱变以后处理以后要一定存活的

植株

另外

要在植株里面

要在一定的成活植株里面

有较大的变异效应

另外

产生的变异要有较多的有利的突变

实际上

掌握起来

需要经验以及需要参考前人的

工作

比如说

活与变

它有的时候是很很纠结的一个事

你如果说计量使用的大了

存活的这小

存活的就小你选择的材料就少

使用剂量小的存活的就多

但是里面可能变得少啊

变得少

这是要有丰富的经验

以及参考前任的工作

辐射

诱变以后会出现许多的

生长发育会产生许多不良的反应

比如代谢紊乱

生活力下降

生活率下降

另外照射

也不说一下就出了一个很纯的

前面咱们谈谈你要分离提纯

它往往出现的是这种嵌合

正常的和这个变的和在一起了啊

和在一起

所以你要分离

提纯

最后才能成为一个突变体

纯合的突变体

照射诱变对遗传物质

它会产生许多方面的作用

比如像染色体机变

像缺失

等等倒位等等

另外那就是基因的突变

像DNA的断裂

糖与磷酸肌之间的断裂

在一个键上呢相邻的

胸腺嘧啶碱基之间形成新键

构成二G体以及各种交联现象

而产生DNA的这种结构的变化

就是说在它的整个的核酸

水平上的基因

平了

它会发生许多变化

另外就是内照射

内照射

是这个原子核退变引起的这个基因的突变

这个放射性元素呢

进入植物体内由

原子核的不断的衰变

就是第一呢放射出各种

电荷离子的射线

第二

是转变令另一种元素

一定程度影响分子结构的物理化学特性

主要的是用这种N+ C+

Ag+ Ar+等

低能离子注入生物体内

引起这个染色体结构的级别

DNA链的断裂

及碱基缺失等等效应

另外

现在在物理诱变里面

太空诱变也做的相当的多啊

像航天育种

利用太空微重力高能离子

高真空

缺氧

和交变磁场等

综合物理诱变因子进行诱变

和选择

这个育种来进行这个

育种和研究啊

我们国家在1987年就开始

进行这个航天搭载育种

由此

育出育成了这个大田作物

蔬菜

花卉作物等

五十多个物种

三百多个优良品种

太空育种的它的特点是

诱变作用强变异幅度大

微突变类型多

和有益的变异多等特点

对于产量

和品质等经济性状的改变作用很大

所以它是一个非常有前途的

一个育种

比如像搭载这个植物的种子

植物的种子

像像这个育成的

像航天沙棘

航遗一号

这个番茄很大

像航椒一号

航茄二号都很大

另外

甘肃种植的太空育种的

蔬菜啊

像柿子椒

各种各样的这种辣椒都产生

它品质

和生物量都有所提高

另外

葫芦您看很大的葫芦

和南瓜

神舟五号搭载育成的

巨人南瓜

非常的大

另外

还有这种樱桃小番茄

辣椒都是很大

这是一个很有意思啊

回来以后重了以后

它就变大了

品质有所提高

第五

我们谈一下化学与辐射诱变

它的生物学效应的区别

来比较一下

辐射诱变剂和化学诱变

辐射诱变

它会产生较大的染色体的突变

而化学诱变呢

引起的染色体断裂

局限于某些部位

某些部位

第二

辐射诱变它会造成的染色体

断裂是一个随机分布的

而化学诱变它有这种特异性

遗传变异定位的程度

要比辐射诱变高

诱发突变性状的也有明显的这种

专一性

另外

辐射诱变它反应迅速激烈

照的时候

它速度非常快

而且在极短时间内就完成

而化学诱变的效应比较迟缓

诱发的断裂保持较长的这种潜伏期

表现潜在的损伤

存在残留残留药物呢

后续的作用

另外

就是辐射诱变

它突变频率相对的较低

而化学诱变突变频率

较高

尤其是叶绿体

突变的频率非常的高

这是它们的区别

在生物效应上呢相比较来说

刚才咱们也看到了辐射

像Co60

它需要一个设备

这个成本是很高的

而化学诱变呢

诱变剂它使用起来很经济

而且每次

用量少

但是同样的化学诱变刚才也谈到了

就是说它致癌

所以大家要小心

像叠氮化钠说

它是一个非致癌剂

毒性相对小一些

所以现在使用的大家省得多一些

第六

这是育种的程序

育种程序

首先

是育种资源

选择诱变的材料

刚才前面已经

谈到育种材料

像诱变育种

它是属于品种修缮

锦上添花

所以相对来说

选取的这个材料

它品质比较优良啊

往往是用一些现有的一些优良的品种

我们看某一个性状说有缺陷

比如颜色不太好

果实的颜色稍微差一些

或者说有毛以及无毛

等等

短枝

来我们继续这个进行诱变啊

或者说成熟期

我们想早一点

我们来选择这样的材料

这样的品种来进行诱变

诱变以后

我们在玉种的苗圃里面来种植

然后进行这个预选

然后

在育种果园

来进行嫁接扦插等等

这些

我们来形成

看它结果

进行这种初选

然后选出比较好的幼株来

选出比较好的突变体

我们来进行品种实验

然后进行复选

随后成为新品种

来进行繁殖推广

诱变育种

它相对来说

如果跟杂交育种来比较的话

它是比较快的

一个方法比较快点

如果你用的育种的材料

是前面一个很好的一个品种的话

那么在这个品种比较试验

区域试验以及生产试验

相对来说容易看到结果