诱变育种历史

Posted 2022-12-25 蔬菜

篇首语：韬略终须建新国，奋发还得读良书。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了诱变育种历史相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

诱变育种历史

1.诱变育种概念

答：诱变育种是利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变率大幅度提高，然后采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合育种目的的突变株，以供生产实践或科学研究用。当前发酵工业和其他生产单位所使用的高产菌株，几乎都是通过诱变育种而大大提高了生产性能的菌株。诱变育种除能提高产量外，还可达到改善产品质量、扩大品种和简化生产工艺等目的。诱变育种具有方法简单、快速和收效显著等特点，故仍是目前被广泛使用的主要育种方法之一。

各种性状的突变都可以在没有人为因素的条件下自发地进行，但自发突变的突变率很低，获得符合要求的突变株的可能性很小。在人工的物理化学诱变因素作用下，菌株的突变率得以大大提高，具有利性状的突变株被筛选到的可能性大大增强。这些物化诱变因素又称为诱变剂。

从自然界直接分离到的野生型菌株积累产物的能力往往很低，无法满足工业生产的需要，这就要求我们对它们进行菌种改造，即育种。育种的手段很多，从微生物育种发展的历史看，有定向培育、诱变育种、杂交育种、细胞融合和基因工程等育种技术。目前，诱变育种对于微生物工作者来讲仍是一个最有效而实用的方法

2.猫的育种历史是什么样的

古代自人类定居以后，因为猫能帮助人类消灭老鼠，人们便把野生猫驯养成为家猫。

但因其经济意义没有别的家畜、家禽那么大，所以也就没有像马、犬和鸡等家畜那样在育种方面很早就被人们重视起来。因而猫的品种和个体差异相对地说就少得多。

十九世纪末，猫作为实验动物开拓了猫的新用途，猫的育种工作才引起了人们的重视。国外已经培育出了许多猫的品种。

我国的华北制药厂，已对其实验用猫，初步作出了品种的固定工作，在猫的育种方面取得了进展。我国各地的一些养猫爱好者和养猫专业户也在猫的选种与选配方面作了一些工作，培育出许多比较好的观赏猫。

3.什么叫做“空间诱变育种”

所谓植物空间诱变育种技术是指在育种过程中，利用空间具有强辐射、高真空、微重力及其他不明因素的特殊环境，对植物育种材料进行诱变处理，以获得优良新品种或特殊种质材料的育种新技术。

1.植物空间诱变育种技术的特点（1）空间诱变环境的基本特点。空间环境具有独特的特点是强辐射、高真空、微重力以及一些还未探明的不同于地球的物理化学因素。

近几十年来，随着航天器的发射成功，空间生命科学，尤其是空间植物科学的研究有了长足发展。利用卫星研究空间植物生长发育和遗传变异从1960年开始已有30多年的历史。

据统计1975—1988年间全世界进行空间生命科学研究的卫星有109颗，搭载植物材料的就有33次，占总数的30.3%，其中前苏联76次，美国14次，中国3次。据有关报道，近年来搭载植物材料的返回式卫星发射频次增加。

由于空间诱变育种具有其独特的性质和特点，需要解决好以下几个问题：①研究空间条件下植物生长发育特点与规律，以便改善空间人类生存小环境；②解决宇航员的食品；③利用空间条件，引起植物遗传性的变异，为植物诱变育种开拓新途径。（2）空间诱变育种技术的特点。

①空间诱变不需要人为设置具有污染环境作用的诱变源，因而对环境无污染，这符合当今全球所要求的人口、资源和环境的可持性发展方向；②因空间诱变因素多，诱变范围广和诱变幅度大，有利于加速育种进程，有可能获得目前植物育种中较难突破的、对产量和品质及其综合经济性状产生突破性影响的特殊变异材料，育成各种类型的超级植物品种。 2.空间诱变育种的原理与效应与地球表面相比，太空具有强辐射、高真空、微重力和一些不明的其他因素，使空间成为一个特殊的环境，当地球生物离开它已经适应的生存环境而进入其空间时，生存环境的突然改变，必然会引起生物体组织内部结构上和遗传性的损失，这就为生物遗传变异莫定了基础。

如早期的空间生命科学研究结果表明，拟南芥、莴苣、黄瓜、胡萝卜、大麦、小麦、玉米、烟草等植物在空间条件下均能引起遗传性变异。研究人员发现，地球植物种子经空间飞行一段时间后在地面种植发芽时，其细胞染色体畸变频率有较大幅度的增加，如顾瑞琦等（1988）报道，小麦种子经空间飞行后，虽然种子的萌发与未处理者无显著差异，但根尖细胞中有微核和染色体桥的发生频率大大增加。

王彩莲（1998）报道，经卫星搭载空间处理的5个水稻品种种子的根尖细胞有丝分裂指数（MI）均高于地面对照组。 3.影响空间诱变的因素空间环境能够引起细胞内染色体畸变而导致植物遗传性状变异的原因目前为止尚未完全清楚，但对强辐射、微重力的认识却是一致的。

（1）宇宙射线。强辐射是空间环境的主要特点之一，强辐射是指宇宙射线的作用，因此说，宇宙射线是空间诱变育种的主要诱变因素之一。

当植物种子或植物组织在空间运行时，被宇宙射线中的高能重离子（HZE）击中后，种子或组织中有更多染色体发生畸变，植物体异常发育率增加，而且高能离子击中的部位不同，畸变情况亦不同，根尖分生组织和胚性分生细胞被击中时，畸变率为最高。（2）微重力。

在研究空间诱变效应时，微重力等其他空间条件也在生物效应中起作用。经空间飞行过的植物种子即使没有被宇宙射线离子击中，发芽后也会看到有染色体畸变现象，且在空间飞行的时间愈长畸变率愈高。

Anikeeva等（1983）认为，微重力是通过增加种子对其他诱变因素的敏感性而起作用的。这可以从微重力对植物的向性、生理、代谢、激素分布、Ca2+ 的含量与分布、细胞结构的影响得到解释，尤其是在微重力条件下的细胞核畸变、分裂紊乱、浓缩的染色体增加、核小体数目减少等现象，更说明与遗传有关的物质受到微重力的影响。

（3）植物材料。在空间诱变过程中，所选植物材料不同诱变效果不同，植物种类、品种、组织类型、细胞类型及不同生长发育过程中的材料对环境因素改变的反应敏感性和生存极限值不同，其诱变效率也就不同。

如Nuzhdin(1972)发现大麦种子对空间反应强弱与种子的休眠状态和实验所用品种的辐射敏感性有关。这说明生理状态活跃的生物体对空间环境的反应比休眠状态的生物体更敏感。

4.空间诱变育种技术所取得的成就从1960年开始的空间植物生长发育和遗传变异研究至今的近40年间，在研究和实际应用方面均有突破性进展。我国从1987年利用返回式卫星搭载植物种子、无性系、植物结构和愈伤组织，从中获得了大量有益的变异材料。

随后的几年里又相继成功地进行了这类实验，植物材料涉及了我国的主要粮食作物及蔬菜作物，到目前为止，已有一些优异突变类型新种质和具有优良农艺性状的新品系相继育种成功。（1）粮食作物。

1988年中国科学院遗传所与江西宜丰县农科所合作进行了卫星空间诱变“农垦58”水稻品种，从中获得了大粒型、大穗型、优质米类型、黑米型和红米型突变体，并于1993年选育成两个高产优质新品系。陈远芳等（1984）利用高空气球处理“59”和“海香”两个粳稻品种，SP2代调查时发现株高、生育期、穗长、颖壳色等11个性状均出现广幅的分离，特别是出现了具有广亲和基因。

4.诱变育种常用的方法有

诱变育种：是用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质（DNA）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。

物理方法：射线（紫外线、X光线、Y射线，中子线），激光微束，离子束，微波，超声波，热力等化学诱变常用方法：浸渍法、涂抹法、滴液法、注射法、施入法和熏蒸法。化学诱变剂（碱基类似物、烷化剂，移码诱变剂，硫酸二乙酯（DFS）、5-溴尿嘧啶（5-BU）、氮芥（Nm）、N\'广甲基N\'亚硝基胍（NTG））。

生物方法：空间条件处理诱变，病原微生物诱变，转基因诱变秋水仙素是从百合科植物秋水仙（Colchicum autumnale）的根、茎、种子等器官中提炼出来的一种药剂，分子式为C22H25O6N。积水仙素是淡黄色粉末，纯品是针状无色结晶性，性极毒，融点为155℃，易溶于水、酒料、氯仿和甲醛中，不易溶解于乙醚、苯。

秋水仙素能抑制细胞分裂时纺锤丝的形成，使已正常分离的染色体不能拉向两极，同时秋水仙素又抑制细胞板的形成，使细胞有丝分裂停顿在分裂中期。由于它并不影响染色体的复制，因而造成加倍后的染色体仍处于一个细胞中，导致形成多倍体。

处理过后，如用清水洗净秋水仙素的残液，细胞分裂仍可恢复正常。人工诱导多倍体常用秋水仙素的水溶液。

配制方法为，将秋水仙素直接溶于冷水中，或先将其溶于少量酒精中，再加冷水。配制好的溶液应放入棕色玻璃瓶内保存，且保存时应置于暗处，避免阳光直射，此外瓶盖应拧紧，以减少与空气的接触，避免造成药效损失。

3。秋水仙素的浓度与处理时间秋水仙素溶液的浓度及处理时间的长短是诱导多倍体成功的关键因素。

一般秋水仙素处理的有效浓度有0。0006%~1。

6%，比较适宜的浓度为0。2%~0。

4%。处理时间长短与所用秋水仙素的浓度有密切关系，一般浓度俞大，处理时间则要愈短，相反则可适当延长。

多数实验表明，浓度大，处理时间短的效果比浓度小，处理时间长要好。但处理时间一般不应小于24小时或以处理细胞分裂的1~2个周期为原则。

由于不同植物，不同器官或组织在一定条件下对秋水仙素的反应不同，因此，须根据不同情况来掌握处理的浓度和时间。例如，东北林业大学张敩方等人用白花类型金鱼草种子进行多倍体诱变，采用浓度0。

3%~0。5%的秋水仙素处理24小时诱变效果较好。

另有实验表明，处理矮牵牛种子的适宜浓度为0。01%~0。

1%，以0。05%处理时间24小时效果最佳。

在不同器官方面，处理种子的浓度可稍高些，持续时间可稍长（一般为24~48小时）；处理幼苗时，浓度应低些，处理时间可稍短点；植物幼根对秋水仙素比较敏感，极易受损害，因此，对根处理时应采用秋水仙素溶液与清水交替间歇的方法较好。秋水仙素溶液只是影响正在分裂的细胞，对于处于其他状态的细胞不起作用。

因此，对植物材料处理的适宜时期是种子（干种子或萌动种子）、幼苗、幼根与茎的生长点、球茎与球根的萌动芽等。如果处理材料的发育阶段较晚，被诱导的植株易出现嵌合体。

4。秋水仙素处理的方法（1）浸渍法此法适合于处理种子，枝条盆栽小苗的茎段生长点。

一般，选干种子或萌动种子，将它们放于培养器内，再倒入一定浓度的秋水仙素溶液，溶液量为淹没种子的2/3为宜。处理时间多为24小时，浓度0。

2%~1。6%。

浸渍时间不能太长，一般不超过6天，以免影响根的生长。最好是在发根以前处理完毕。

处理完后应及时用清水洗净残液，再将种子播种或沙培。对于百合类植物，常采二倍体鳞片浸于0。

05%~0。1%的秋水仙素溶液，处理1~3小时后洗净扦插。

唐菖蒲实生小球也可用浸渍法促使染色体加倍。盆栽幼苗，处理时将盆倒置，使幼苗顶端生长点浸入秋水仙素溶液内，以生长点全部浸没为度。

对于组织培养试管苗也可采用浸渍法处理，只是处理时须用纱布或湿滤纸覆盖根部，处理时间因材料可从几个小到几天。对插条，一般处理1~2天。

（2）滴定法用滴管将秋水仙素水溶液滴在子叶、幼苗的生长点上（即顶芽或侧芽部位）。一般6~8小时滴一次，若气候干燥，蒸发快，中间可加滴溜馏水一次，如此反复处理一至数日，使溶液透过表皮渗入组织内起作用。

若水滴难以停留在芽处，则可用棉球包裹幼芽，再滴芽液处理。此法与浸种法相比，可避免植株根系受到伤害，也比较节省药液。

（3）毛细管法将植株的顶芽、腋芽用脱脂棉或纱布包裹后，将脱脂棉与纱布的另一端浸在盛有秋水仙素溶液的小瓶中，小瓶置于植株近旁，利用毛细管吸水作用逐渐把芽浸透，此法一般多用于大植株上芽的处理。（4）涂抹法将秋水仙素乳剂涂抹在牙上或梢端，隔一段时间再将乳剂洗去。

（5）套罩法保留新梢顶芽，除去牙下数叶，套上一个胶囊。内盛0。

65%的琼脂加适量秋水仙素，经24小时即可除去胶囊。（6）注射法采用微量注射器将一定浓度的秋水仙素溶液注入植株顶芽或侧芽中。

（7）复合处理法据日本山川邦夫（1973年）报道，将好望角苣苔属（Streptocarpus，属苦苣苔科植物）中的一些种用秋水仙素处理11天，又用 0。 04~0。

05Gy(4~5rad)的X射线照射，可提高染色体加倍植株的出现率达到60%。而单独用秋水仙素。

5.蔬菜育种的历史

一、发展过程我国蔬菜种类繁多，栽培历史悠久。

在蔬菜品种选育和良种繁育方面，在汉代《汜胜之书》中就有关于选留种株，种果和单打、单存等选种留种方法的记载。北魏贾思勰的《齐民要术》中有论述种子混杂的害处，以及主张穗选，设置专门留种地和去劣等选种、留种方法的记载。

由此可见，我国古代劳动人民在长期的生产实践中已积累了丰富的关于蔬菜选种、留种的经验。但真正开展科学的蔬菜育种工作历史并不长。

20世纪40年代只有少数高等院校及农事实验场开展蔬菜育种科研工作。新中国成立后，蔬菜育种工作迅速发展，取得了显著成绩。

我国建国以来蔬菜育种工作的发展大体上经历了以下三个阶段。第一阶段——建国初期。

新中国成立初期，生产上采用的蔬菜品种主要是地方农家品种。20世纪50年代初，在一些地区的农业科学研究所及园艺所设立蔬菜研究室或蔬菜研究课题，逐步开展蔬菜科研工作。

1955年中央农业部发出“从速调查搜集农家品种”的指示，全国各地广泛开展了蔬菜地方品种的搜集整理工作，许多地方还编印出版了蔬菜品种志。该阶段可以说是新中国蔬菜育种工作的起步阶段。

当时的蔬菜种子生产是家家种菜、户户留种。由于留种技术的限制，造成种子质量不高、数量不足，因而不能满足生产的需要。

尤其是一些异花授粉蔬菜作物，由于户户留种无法解决隔离问题，品种混杂退化现象较为严重。第二阶段——1958~1978年。

1958年农业部提出了我国第一个种子工作方针“四自一辅”，即每个农业社都要自繁、自选、自留、自用，辅之以国家必要调剂。在该方针的指导下，我国种子工作有了较大发展。

1958年还成立了中国农业科学院和北京市农业科学院双重领导的蔬菜研究所，此后全国各地区也相继建立了蔬菜研究所或蔬菜研究室，在全国形成了蔬菜科学研究的体系。该阶段一些科研单位和高等农业院校通过引种和选择育种等途径为生产提供了大量优良品种。

20世纪60年代我国部分科研单位开始进行蔬菜杂种优势利用研究，配制和推广了少数一代杂种，20世纪70年代以后，蔬菜杂种优势的利用迅速发展，在较短的时间内培育出一大批优良甘蓝、白菜、萝卜的自交系和自交不亲和系、雄性不育系和雄性不育两用系，番茄、甜椒的雄性不育系及黄瓜的雌性系等，这些材料的育成，大大促进了我国杂种一代蔬菜种子的大规模商品生产。新培育的各种蔬菜良种和一代杂交种在生产上发挥了重要作用。

例如，津研系统黄瓜对丰产和稳产起了显著作用。天津市蔬菜研究所候锋等科研人员从1959年开始进行黄瓜新品种选育工作，育成了津研1号、津研2号、津研3号，津研4号等高抗黄瓜霜霉病和白粉病的品种，在全国各地大面积推广，取得了较大的经济效益。

第三阶段——1978年以后。1978年以来我国的农业科技工作迅猛发展，蔬菜育种工作取得了较为瞩目的成绩，尤其是在育种理论和育种方法的研究方面有许多重要进展。

科研工作者对蔬菜作物的一些主要经济性状的遗传规律、多倍体诱导、辐射诱变、克服远缘杂交困难等方面开展了研究。特别是在组织、细胞培养方面，我国较早地通过花药培养获得了茄子、白菜、番茄、辣椒等的单倍体，马铃薯、大蒜、草莓等作物的组培脱毒，甘蓝、芥菜、石刀柏等作物的离体快繁均获得成功。

对于亲本材料的保纯和繁殖、克服自交不亲和性及简化杂交制种手续等方面的研究也取得了较大的进展，同功酶技术、DNA分子标记技术，转基因技术均应用于蔬菜育种并取得了较好的效果。例如，耐贮藏的转基因番茄，抗病毒的转基因马铃薯等转基因蔬菜品种的研究均已获得成功。

二、现状（一）育种科研体制我国的育种科研体制，从新中国建立后农业科研院所的组建开始，就属于政府的全民所有制事业单位。这些单位分别属于中央，各省、市、自治区政府，各农业院校，各地市级政府及各县级政府。

多数农业科研单位都在从事包括蔬菜作物在内的各类作物育种工作，有一些县级农科所也承担科研任务。我国育种科研单位由于其事业单位性质，所从事的科研活动受各级政府管理，日常工作由政府所任命的科研院（所）长负责。

各科研单位的各项具体科研活动则由所在单位的科研管理部门负责管理。我国长期以来实行的这种科研体制在计划经济体制下为我国农业生产的发展起到了极大的推动作用。

然而，随着改革开放过程由计划经济向市场经济的转轨，原体制在许多方面显示出与经济发展不相适应。近年来，我国也出现了一小部分民营农业科研机构开展蔬菜作物育种工作。

目前，国家正在进行科研体制改革，原为事业单位性质的育种科研机构正在向企业单位性质转化。（二）目前的主要研究课题及育种方法随着生产的不断发展和人民生活水平的日益提高，对蔬菜品种的要求越来越高。

目前我国蔬菜育种研究内容广泛，育种目标多样化，比较重要的研究课题包括：①蔬菜高品质育种；②蔬菜抗病虫育种；③蔬菜抗逆育种（耐热、耐冷、耐盐等）；④适于保护地栽培的蔬菜品种的选育；⑤蔬菜丰产育种。目前所采用的蔬菜育种方法多种多样，一方面传统的育种方法如选择育种、有性杂交育种等仍占有一。