68辐射育种

辐射育种radiationbreeding组员：岳梦霞尹训翔辐射育种辐射育种的概念、特点辐射育种发展概况辐射育种的射线种类和处理方法我国核辐射育种创始人---徐冠仁辐射育种的概念、特点一、辐射育种的概念辐射育种（radiationbreeding）：利用辐射（射线）诱发植物遗传物质发生变异，从中选择培育新品种的方法。二、辐射育种的特点1．突变率高，变异谱广自发突变：突变频率10-5～10-8；变异范围狭窄。诱发突变：突变频率3％；变异范围广，类型多，甚至可以产生自然界尚未发现的新基因源。如：1969年，印度用热中子处理蓖麻，培育出成熟期由270天缩短到120天的早熟品种。2．辐射常产生点突变。可有效改良品种的单一性状，保持其它优良特性实践证明，诱变育种可以有效地改良品种的早熟、矮杆、抗病和优质等单一性状。当有益性状与不良性状存在连锁关系时，辐射能打破连锁，修缮品种。3．育种程序简单，变异稳定快，育种年限短诱变多为一个主基因的改变，后代稳定快。如一、二年生草花，F3可稳定，3-4年即可出品种。特别是对生长周期长、无性繁殖的药用植物可显著加快育种进程。4．克服远缘杂交不亲和性，改变植物的授粉、受精习性如瞿麦与石竹远缘杂交，先将石竹干种子用Co-γ射线照射后播种，选变异株做亲本进行杂交，从而获得远缘杂种。另外，辐射处理还可以改变植物自交不亲和性，以及诱变出雄性不育的材料。5．诱发突变的方向和性质难以掌握，有利突变频率较低突变位点随机；突变方向偶然（有益或无益）。有益突变少，无益突变多，且往往相伴随，使突变体难以直接育成新品种，只能用作育种材料。此外，改良微效多基因控制的数量性状效果较差。辐射育种的发展概况最早是1927年穆勒用X射线处理果蝇诱发突变；上世纪30年代，人们开始在小麦、大麦、烟草、玉米等多种植物中进行了实验研究。我国诱变育种起步于1956年，诱变育种的成绩位居世界首位。在药用植物中，对牛蒡、灯心草、紫薇、截叶铁扫帚等采用辐射育种已育成了新品种。无性繁殖的大花马齿苋、刺茄子、金银花等也育成了新品种。最早从1927年穆勒用X射线处理果蝇诱发突变开始。1934年：Tollenear第一个获得诱变烟草品种Chlorina。RadiationinducedappleredskinmutantcontrastmutantcontrastmutantcontrastmutantRadiationinducedresistanceofbarleymutantcontrastmutantRadiationinducedawnofbarleymutantcontrastmutantRadiationinducedheightofbarleymutant辐射育种的射线种类和处理方法一、射线的种类及其特征质子带电粒子α射线粒子辐射β射线快中子电离辐射不带电粒子慢中子热中子辐射线电磁辐射γ射线X射线非电离辐射紫外线、激光（一）紫外线是一种波长（200-390nm）、能量较低的低能电磁辐射，不能使物质发生电离，属非电离辐射。来源：紫外灯特点：一种低能的电磁辐射（1360-3900埃）；2500-2900埃诱变效果较好穿透能力极弱，多用于处理花粉、孢子和微生物（二）电磁辐射1、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地低状态时发出的射线。来源：X光机：用具有一定能量的阴极射线（电子束流）去轰击重金属钨靶或钼靶而产生。特点：X光子波长较短（10-6-10-9m），穿透力较强一次不能照射大量材料，诱变效果不及γ射线．2、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较低的状态时发出的射线。是原子核衰变时释放的能量载体。来源：钴60（半衰期5.3年）、铯Cs137（半衰期30年）、核反应堆特点：一种高能电磁波（丙种射线）；波长短（10-8-10-11cm），穿透力强；可同时处理大量材料（三）粒子辐射粒子辐射是由具有静止质量的粒子组成。1、不带电粒子中子是中性粒子，按能量分为：热中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。来源：核反应堆、加速器、同位素电离密度大，常引起大的变异2、带电粒子①α射线是带正电的粒子束，由两个质子和两个中子组成，也就是氦的原子核。来源：由天然或人工的放射性同位素衰变中产生的。特点：穿透力弱，电离密度大。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。②β射线由电子或正电子组成的射线束。来源：放射性同位素、电子加速器特点：穿透力较弱，α射线的穿透力更弱（一般不用），电离密度小。只用于内照射（溶液浸种）（四）其他物理诱变剂1、电子束来源：电子直线加速器特点：高能电子流（5-20Mev）；穿透力强（几厘米）M1生物损伤轻，M2诱变效率高2、激光受激辐射产生的一种新型光源。来源：激光器（CO2激光器、N2激光器、红宝石激光器、氩粒子激光器等）特点：一种中低能的电磁辐射（新光源）亮度高、单色性、方向性、相干性好；非电离，激发作用。（五）航天搭载是利用返回式卫星进行农作物新品种选育的一种方法。利用空间环境技术提供的微重力、高能粒子、高真空、缺氧和交变磁场等物理诱变因子进行诱变和选择育种研究。空间环境的显著特征是辐射强烈、微重力（失重）、微地磁、高真空、超洁净、低氧等。与传统辐射育种相比，航天搭载育种具有诱变作用强、变异幅度大和有益变异多等优点。如：卫星87-2青椒，是一果实大、品质优良的甜椒品种，较原品种增产30%-50%，果实中的维生素C及可溶性固形物含量分别比原品种高20%和25%。(六)离子注入把某种元素的原子电离成离子，在几十至几百千伏的电压下加速形成较高速度的离子束射入到生物体内，诱导可遗传变异，继而选育新品种的过程。离子注入到生物体的某一部位上，引起局部的、强烈的、难以修复的损伤，导致基因突变。第五节，中国核农学的创始人——徐冠仁徐冠仁（1914年3月7日—2004年2月18日），中国核农学的创始人。1950年，徐冠仁在明尼苏达大学完成作物遗传育种的博士学位后，留在该校从事小麦遗传育种研究。时值原子能和平利用兴起，他采用热中子和X射线处理小麦种子，得到了抗秆锈病突变体，为抗病育种指出了新的途径，受到国际育种界的重视。中国核农学的创始人——徐冠仁徐冠仁虽然身在异国，但心系祖国。1956年，徐冠仁毅然携妻儿转道日本回国。对于他而言，在中国开创一番新的事业、为新中国带来无穷利益的激情和梦想，远远超过了他对于优渥生活和优越工作条件的留恋。回国以后，徐冠仁召集了7位志同道合的专家，发挥集体的智慧，积极投入筹建工作。可是，当时核辐射育种在世界上也是刚刚起步，中国在这一领域更是一片个空白，既没有人才，又没有资料，更没有设备，真可算是“白手起家”。有个别专家流露出想打退堂鼓的意思，徐冠仁就给他们打气：“将知识的力量，团结的力量，加上献身精神的力量，我们将无往而不胜”。这个信念也支撑着他自己克服重重困难，走过了最艰苦的创业阶段。中国核农学的创始人——徐冠仁没有实验室，他们就把就把几间平房进行改建；没有资料，大家就通过在国外的私人关系，获取有价值的文献和讯息。1957年9月，我国第一个原子能农业应用研究机构——中国农业科学院原子能利用研究室终于诞生了。徐冠仁深知人才是发展的关键。实验室一边建设、开展工作，一边培养人才。专家们通过授课、带研究生、举办培训班，为全中国输送了成千上白个可以从事辐射育种的技术骨干。他们还经常邀在省、市、自治区召开的一些会议上做学术报告，阐述“在农业上和平利用原子能”的意义，并传授核辐射育种的方法。当时，国际上这一领域的发展是日新月异，徐冠仁积极争取国际合作，沟通与国际原子能机构和世界各国的广泛联系。先后出访苏联、美国、英国、法国、日本、奥地利、泰国、菲律宾和新加坡等国。在出访期间，他往往放弃东道主安排的观光活动而去详细考察所在国科技发展状况和新动向，抓住一切可利用的时间进行学术交流，不失时机地宣传我国核农学的发展现状及所取得的重大成就。中国核农学的创始人——徐冠仁在徐冠仁的倡导和努力下，我国核辐射育种的事业得到了长足的发展，半个世纪以后的今天，中国在该领域中的贡献已跃居于世界领先地位。我国辐射育种育成的新品种已有500多个，占世界总数的1/4，特别是粮、油、棉等作物的推广，取得了显著的增产效果。新品种每年为国家增加粮食30到40亿千克，棉花1.5到1.8亿千克，油料0.75亿千克，创经济效益每年达33.2亿元人民币。Thankyou!