標籤: 暫無標籤

在人為的條件下,利用物理、化學等因素,誘發生物體產生突變,從中選擇,培育成動植物和微生物的新品種。

1概述

發展簡史
1927年美國H.J.馬勒發現 X射線能引起果蠅發生可遺傳的變異。1928年美國L.J.斯塔特勒證實X射線對玉米和大麥有誘變效應。此後,瑞典H.尼爾松-埃赫勒和A.古斯塔夫森在1930年利用輻射得到了有實用價值的大麥突變體;D.托倫納在1934年利用 X射線育成了優質的煙草品種「赫洛里納」。1942年,C.奧爾巴克發現芥子氣能導致類似 X射線所產生的各種突變,1948年A.古斯塔夫森用芥子氣誘發大麥產生突變體。50年代以後,誘變育種方法得到改進,成效更為顯著,如美國用X 射線和中子引變,育成了用雜交方法未獲成功的抗枯萎病的胡椒薄荷品種Todd's Mitcham等。70年代以來,誘變因素從早期的 X射線發展到γ射線、中子、多種化學誘變劑和生理活性物質,誘變方法從單一處理髮展到複合處理,同時,誘變育種與雜交育種、組織培養等密切結合,大大提高了誘變育種的實際意義。
中國在宋朝宣和年間曾有用藥物處理牡丹的根,從而誘發花色變異的記載。但用現代方法進行誘變育種,則始於50年代後期。1965年以後各地陸續用此法育成了許多優良品種投入生產。據1985年的不完全統計,誘變育成的農作物優良品種有190多個。
通過近幾十年的研究人們對誘變原理的認識也逐步加深。我們知道,常規助雜交育種基本上是染色體的重新組合,這種技術一般並不引起染色體發生變異,更難以觸及到基因。而輻射的作用則不同,它們有的是與細胞中的原子、分子發生衝撞、造成電離或激發;有的則是以能量形式產生光電吸收或光電效應;還有的能引起細胞內的一系列理化過程。這些都會對細胞產生不同程度的傷害。對染色體的數目、結構等都會產生影響,使有的染色體斷裂了;有的丟失了一段,有的斷裂后在「自我修復」的過程中頭尾接倒了或是「張冠李戴」分別造成染色體的倒位和易位。當然射線也可作用在染色體核苷酸分子的鹼塞上,從而使基因(遺傳密碼)發生突變。至於化學誘變,有的藥劑是用其烷基置換其它分子中的 氫原子,也有的本身是核苷酸鹼基的類似物,它可以「魚目混珠」,造成DNA複製中的錯誤。無疑這些都會使植物的基因發生突變。理、化因索的誘導作用;使得植物細胞的突變率比平時高出千百倍,有些變異是其它手段難以得到的。當然,所產生的變異絕大多數不能遺傳,所以,輻射后的早代一般不急 於選擇。
但是,可遺傳的好性狀一經獲得便可育成品種或種質資源。據世界原子能機構1985年統計,當時世界各國通過誘變已育成500多個品種,還有大量有價值的種質資源。中國的誘變育種同樣成績斐然,在過去的幾十年中,經誘變育成的 品種數一直佔到同期育成品種總數的10%左右。如水稻品種原豐早,小麥品種山農輻63,還有玉米的魯原單4號、大豆的鐵豐18、棉花的魯棉I號等都是通過誘變育成的。當然與其它技術一樣,誘變育種也有自身的弱點:一是誘變產生的有益突變體頻率低;二是還難以有效地控制變異 的方向和性質;另外,誘發並鑒定出數量性狀的微突變比較困難。因此,誘變育種應該與其它技術相結合,同時謀求技術上的自我完善。

2方法

物理、化學誘變的方法及其機理如下述。
化學誘變
化學誘變除能引起基因突變外,還具有和輻射相類似的生物學效應,如引起染色體斷裂等,常用於處理遲發突變,並對某特定的基因或核酸有選擇性作用。化學誘變劑主要有:①烷化劑。這類物質含有1個或多個活躍的烷基,能轉移到電子密度較高的分子中去,置換其他分子中的氫原子而使鹼基改變。常用的有甲基磺酸乙酯(EMS)、乙烯亞胺(EI)、亞硝基乙基脲烷(NEU)、亞硝基甲基脲烷(NMU)、硫酸二乙酯(DES)等。②核酸鹼基類似物。為一類與DNA鹼基相類似的化合物。滲入DNA后,可使DNA複製發生配對上的錯誤。常用的有5-溴尿嘧啶(BU)、5-溴去氧尿核苷(BudR)等。③抗生素。如重氮絲氨酸、絲裂毒素C等,具有破壞DNA和核酸的能力,從而可造成染色體斷裂。
化學誘變主要用於處理種子,其次為處理植株。種子處理時,先在水中浸泡一定時間,或以干種子直接浸在一定濃度的誘變劑溶液中處理一定時間,水洗后立即播種,或先將種子乾燥、貯藏,以後播種。植株處理時,簡單的方法是在莖稈上切一淺口,用脫脂棉把誘變劑溶液引入植物體,也可對需要處理的器官進行注射或塗抹。應用的化學誘變劑濃度要適當(表 2)。處理時間以使受處理的器官、組織完成水合作用和能被誘變劑所浸透為度。化學誘變劑大都是潛在的致癌物質,使用時必須謹慎。

3存在問題

後代處理
經誘變處理產生的誘變一代,以M1表示。由於受射線等誘變因素的抑制和損傷,M1的發芽率、出苗率、成株率、結實率一般較低,發育延遲,植株矮化或畸形,並出現嵌合體。但這些變化一般不能遺傳給後代。誘變引起的遺傳變異多數為隱性,因此M1一般不進行選擇,而以單株、單穗或以處理為單位收穫。誘變二代(M2)是變異最大的世代,也是選擇的關鍵時期,可根據育種目標及性狀遺傳特點選擇優良單株(穗)。多數變異是不利的,但也能出現早熟、桿矮、抗病、抗逆、品質優良等有益變異,變異頻率約為0.1~0.2%。誘變三代(M3)以後,隨著世代的增加,性狀分離減少,有些性狀一經獲得即可迅速穩定。經過幾個世代的選擇就能獲得穩定的優良突變系,再進一步試驗育成新品種。具有某些突出性狀的突變系,還可用作雜交親本。
上一篇[種內互助]    下一篇 [人工誘變]

相關評論

同義詞:暫無同義詞