诱变育种(教案2)-----诱变作用原理-精品文档43页PPT

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04
诱变育种的应用
农业育种
抗逆性改良
通过诱变育种，可以培育出抗旱 、抗盐碱、抗病虫害等具有较强 抗逆性的农作物品种，提高农作 物的适应性和产量。
品质改良
诱变育种可以改善农作物的品质 特性，如蛋白质含量、脂肪含量 、纤维长度等，提高农产品的营 养价值和加工性能。
02
加速育种进程
03
解决传统育种局限
诱变育种可以大幅度提高突变频 率，加速育种进程，缩短育种周 期。
传统育种方法难以实现的一些性 状改良，如抗病、抗虫、抗逆等 ，可以通过诱变育种实现。
诱变育种的历史与发展
历史
发展
自20世纪初开始研究诱变育种，经历 了近百年的发展历程。最早的诱变育 种实践可以追溯到1927年美国科学家 通过X射线处理烟草种子，成功获得 了突变体。
DNA损伤修复机制包括同源重组修复、非同源末端连接修复 、碱基切除修复和错配修复等。这些修复机制在维持基因组 稳定性和防止突变发生中起着重要作用。
基因突变与表型变异
基因突变是指基因序列的改变，包括 点突变、插入和缺失等。这些突变可 以导致蛋白质结构和功能的改变，进 而影响表型变异。
表型变异是指基因突变导致的个体或 群体在形态、生理和行为等方面的可 观察变化。这些变化可能对生物的适 应性、生存和繁殖能力产生影响。
定义与特点
定义
诱变育种是一种利用物理、化学或生 物诱变剂诱发遗传物质发生突变，从 而产生具有优良性状的新品种的育种 方法。
特点
突变率高，可创造新的遗传资源；可 大幅度改良品种性状；方法简单易行 ，适用范围广。

• 根据照射植物的器官组织不同可分为：种子照射、 花粉照射、子房照射、营养器官照射、植株照射、 其他植物器官组织的照射等等。
内照射:将放射性元素引入植物体内， 由它放射出的射线在体内进行照射。
• 内照射优点:剂量低、持续时间长、多数 植物可在生育阶段进行处理等。
• 方式:
– 浸种法 – 施入法 – 涂抹法 – 注射法 – 在示踪研究的植株上采取种子或枝条等。
适宜剂量和剂量率的选择
• 概念
◎适宜剂量 ◎致死剂量： ◎半致死剂量：
• 剂量的选择原则：
◎活：后代要有一定的成活植株 ◎变：在一定的成活植株中，有较大的变异效应 ◎优：产生的变异有较多的有利突变。
辐射育种的程序
• 处理材料的选择 • 突变世代的划分 • 分离世代群体数量的估计 • 突变体鉴定和选择 • 辐射育种的基本程序
• 试材预处理： • 药剂处理： • 药剂处理后的漂洗：一般约需冲洗10~30
分钟甚至更长时间
试ห้องสมุดไป่ตู้预处理：
• 在化学诱变剂处理前，将干种子预 先用水浸泡，可以提高其对诱变的敏感 性。浸泡时温度不宜过高，通常用低温 把种子浸入流动的无离子水或蒸馏水中。 此外，将材料浸泡在生长素溶液中，有 提高化学诱变的效应。对一些需层积处 理以打破休眠的植物种子，药剂处理前 可用正常层积处理代替用水浸泡。
* 与杂交育种相结合 * 与远缘杂交相结合 * 与离体培养相结合
诱变育种的类别
★物理诱变：利用辐射，诱发基因突变和 染色体变异
★化学诱变：应用有关化学物质诱发基因 和染色体变异
辐射育种
• 诱变源的种类及特性 • 辐射诱变作用的机理 • 辐射诱变的方法 • 辐射育种程序
诱变源的种类及特性

γ射线（丙种射线）：是一种短波长、能量高、穿透 力强的电离辐射线。农用γ射线由放射性同位素60Co、 137Cs产生，是目前应用最多的射线。需专门的γ照射室 (60Co源室)，有严密防护，安全。适于外照射。
四川省农科院的钴圃外貌
钴源遥控操作室
不同剂量钴辐射照射甘薯幼苗及成活表现
中子：不带电粒子，穿透力强，可直接进入细胞 核内，适于处理种子、植株的外照射。
多用于照射花粉、孢子、组织培养中产生的愈 伤组织等。通常以低压水银灯作为紫外线源。 有效波长为250~290nm（核酸吸收光谱区）。
其它物理诱变因素
激光 电子束、等
航天育种 (太空育种) :指利用返回式航天器和 高空气球等所能达到的空间环境对植物的诱变作 用以产生有益变异，在地面选育新种质、新材料， 培育新品种的农作物育种新技术。
2003年4月，经国家有关部门批准，航天育种工程项目正式 启动。（福建，2005年重大育种专项）
到目前为止，我国先后进行了13次70多种农作物的空间搭 载试验，在水稻、小麦、棉花、番茄、青椒和芝麻等作物上 诱变培育出30多个品种通过审定，还获得了一些罕见突变材 料。青椒：个头非常大，可当水果。水稻：福建农科院（特 优航一号，II优航一号）、华南农业大学（抗病材料）。
目前诱变育种已成为作物育种的重要方法之一。
特点
（1）优点 提高突变率，变异范围广。突变率可达3%，比 自然突变高100-1000倍。突变类型多，还可能产 生新基因。
对单一性状改良有效。如早熟性、株高等。 多为点突变和隐性突变，易稳定，育种年限短。
热中子，极早熟大豆哈75-222，比原品种早32 天；原丰早（ γ射线，早40天）；印度，热中子， 蓖麻早150天（270天→120天）；大麦白粉病抗 性基因mlo。

诱变育种方法的逐渐扩大，尤其是辐射诱变技术的引入。
3 现代诱变育种的发展
利用化学、生物等多种手段进行诱变育种的研究和实践。
诱变育种的方法
物理性诱变
1. 辐射诱变 2. 化学诱变
生物性诱变
• 细菌诱变 • 病毒诱变
诱变育种的应用
优质、高产的农作物选 育
通过诱变育种，培育出品质 优良、产量丰富的农作物， 提高农业生产效益。
抗病、抗虫的新品种选 育
利用诱变育种技术，培育对 病虫害具有抗性的新品种， 减少农药的使用。
新颖的食品品种创新
通过诱变育种，创造出新颖、 美味的食品品种，满足人们 对食物的多样化需求。
诱变育种的优势及局限性
诱变育种与常规育种的对比
诱变育种相比常规育种，具有更大的变异性和突变 概率。
诱变育种的优势及局限性
优势：加快遗传进程，拓宽育种资源，创新新品种。
局限性：可能产生负面突变，需要大量的时间和资 源。
诱变育种的前景
1
诱变育种技术的进一步发展
通过不断改进和优化诱变育种技术，提高突变效果和育种速度。
2
诱变育种在未来的应用前景
Hale Waihona Puke 诱变育种可以为农业、食品安全和生物多样性等领域带来更多创新和突破。
总结
诱变育种的重要性
《诱变育种》PPT课件
欢迎各位参加我们的《诱变育种》PPT课件。本课件将深入介绍诱变育种的概 念、方法、应用、优势、局限性和前景。希望通过本课件的学习，大家能对 诱变育种有更深入的理解。
诱变育种的历史沿革
1 19世纪末 - 20世纪初
早期诱变育种方法的发展和应用。
2 20世纪20年代 - 30年代
诱变育种是农业、食品和生物科学领域的重要研究 方向，具有巨大的潜力。

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等报道了射线 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
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。
• 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
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。

04 诱变育种的挑战与前景
面临的挑战
突变频率低
自然突变或诱变处理的 突变频率通常较低，需
要处理大量材料。
突变的不定向性
突变通常是不定向的， 可能涉及多个基因位点， 难以实现精确的基因改
造。
突变的有害性
突变可能导致产生新的 有害基因或丧失原有优 良性状，影响突变体的
筛选和利用。
突变后处理难度
突变后处理工作量大， 需要大量的人力和时间 进行突变体的筛选、鉴
定和繁殖。
发展前景
提高突变频率
通过改进诱变方法和技术，提高突变 频率，加速育种进程。
定向突变
利用现代基因编辑技术，实现定向突 变，提高育种精度和效率。
拓展应用领域
诱变育种不仅应用于植物，还可应用 于动物、微生物等领域，具有广阔的 应用前景。
与其他育种方法的结合
结合传统育种方法和现代生物技术， 提高育种效率和成功率。
物的生产菌种的改良。
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诱变育种的历史与发展
历史
自1927年缪勒发现X射线能诱发果蝇变异后，诱变育种逐渐 成为一种重要的育种方法。随着科技的发展，诱变育种技术 不断改进和完善，现已成为创造新种质和培育新品种的重要 手段之一。
发展
随着基因工程、细胞工程等生物技术的不断发展，诱变育种 与这些新技术相结合，如转基因技术、基因编辑技术等，使 得诱变育种更加高效、精准。
案例三：生物诱变育种在微生物育种中的应用
总结词
利用某些具有诱变作用的微生物或其代谢产物处理微生物细胞，诱发基因突变，进而筛 选有益突变体。
详细描述
生物诱变育种常用的微生物包括某些细菌、放线菌等，这些微生物能够产生一些具有诱 变作用的代谢产物。在微生物育种中，生物诱变育种常用于抗生素、酶制剂等工业微生

诱变育种(n)
二）选择最适诱变剂量
亚热带链霉菌（白霉素）与X射线剂量之间的变异关系
五、影响突变率的因素
1 菌种遗传特性
（有的诱变剂只作用于DNA复制期，有的可作用于各期细胞）
2 菌体细胞壁结构
（有的菌种孢子壁厚、有保护层、均减弱诱变剂的作用效果）
3 培养条件和环境条件 ⑴前培养（诱变前预培养）
第七章 突变株的分离筛选
常见分离筛选方法 1.随机挑选
随机挑选上 百个菌落， 发酵测试。
诱变处理
平板分离
常见分离筛选方法 2.平板菌落预筛
1）根据菌落形态变异筛选。 高产菌株的形态往往处在常态的正常型范围内，又有微 小变异。 2）利用平板生化反应筛选。（见前章）
常见分离筛选方法
前培养一般加入咖啡因、蛋白胨、酵母膏、吖啶黄、b-重氮尿嘧 啶、嘌呤等物质，能显著提高突变率。若加入氯霉素、胱氨酸等还 原性物质，会使突变率下降。
⑵后培养
后培养一般加入酪素水解物、酵母膏等富含氨基酸、生长因子、 ATP等，有利于突变体重新调节代谢。
⑶温度、pH、氧气等外界条件对诱变效应的影响
第三，可大幅度地提高参选量，比常规的筛选提高15~20倍。
三、筛选（初筛）后的工作
1、摇瓶液体培养 2、产物活性的测定 3、摇瓶数据的确认 4、培养基和培养产物耐受性好 的菌株，常用于抗 生素产生菌的筛选。
4）琼脂块法
琼脂块法的优点
琼脂块法比一般直接分离在平皿上判断活性的反应圈要准确。
首先，限制了所有菌落都在同一面积的琼脂块上生长，避免 了相互间的干扰； 其次，每个菌落的产物都在同一体积的琼脂块中，从环境中 摄取的营养是一致的，避免由于扩散不同造成的误差，这样 能较准确地反映每个菌落的生产能力。