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突變育種手冊(原書第3版) 版權信息
- ISBN：9787030726988
- 條形碼：9787030726988 ; 978-7-03-072698-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
突變育種手冊(原書第3版) 內容簡介
本書第1章和第2章主要介紹了各種理化誘變因素及其劑量測定方法和輻射處理方案等；第3章則論述了突變的遺傳基礎；第4章重點介紹了誘變處理種子當代產生的損傷和生物學效應；第5章和第6章則在此基礎上對誘變處理后有性繁殖和無性繁殖作物各世代的種植選育方法做了詳細介紹；第7章突出介紹了高產、抗逆、品質等重要性狀的突變育種技術方法；第8章以離體培養技術、加倍單倍體技術、標記和基因分型為主要內容，闡述了誘發突變與分子生物學技術相結合來提高突變育種效率的技術方法。 本書可作為從事誘發突變與育種應用研究相關科技人員的工具書，也可作為大專院校農林、生物等專業教師和研究生的參考書。
突變育種手冊(原書第3版) 目錄
目錄
第1章 物理誘變 1
1.1 輻射種類 1
1.1.1 X射線 2
1.1.2 γ射線 3
1.1.3 紫外線 5
1.1.4 α粒子 5
1.1.5 β粒子 6
1.1.6 加速器粒子 6
1.1.7 中子 6
1.1.8 離子束輻射和離子束注入 7
1.1.9 宇宙射線輻射 7
1.1.10 激光束輻射 8
1.2 放射生物學 8
1.2.1 電離輻射的吸收 8
1.2.2 電離輻射的化學效應 8
1.2.3 電離輻射的致死效應：DNA損傷和修復 9
1.3 劑量測定 10
1.3.1 照射量及其劑量確定 10
1.3.2 輻射靶的吸收劑量 10
1.3.3 劑量計 12
1.4 植物材料與處理方法 14
1.4.1 目標植物材料 15
1.4.2 輻射處理和條件 16
1.5 輻射敏感性和影響因子 19
1.5.1 環境因素 19
1.5.2 生物因素 20
1.6 輻射前預處理和輻射后處理 21
1.6.1 預處理 21
1.6.2 調整種子含水量 21
1.6.3 輻射后儲存 22
1.7 輻射敏感性檢測方案 22
1.7.1 所需設備、用品和設施清單 22
1.7.2 輻射敏感性測試程序 24
1.8 使用X射線輻射儀進行種子誘變的標準方案 30
1.8.1 種子樣品的預處理 30
1.8.2 輻射敏感性測試 31
1.8.3 種子的輻射處理 31
1.8.4 輻射后處理和操作 33
1.8.5 物理誘變劑的應用實例 33
1.9 FAO/IAEA植物遺傳育種實驗室的種子輻射服務 33
1.10 其他誘變劑 34
第2章 化學誘變 35
2.1 主要的化學誘變劑 35
2.1.1 烷化劑 36
2.1.2 疊氮化鈉 36
2.1.3 其他化學誘變劑 38
2.2 作用方式和突變譜 39
2.2.1 烷化劑 40
2.2.2 疊氮化鈉 40
2.3 化學誘變指南 42
2.3.1 植物材料 42
2.3.2 劑量、劑量確定和突變冗余 43
2.3.3 植物材料的狀態 44
2.3.4 化學誘變劑和誘變劑溶液的理化特性 45
2.3.5 預處理和后處理 46
2.3.6 化學誘變的優勢和局限性 46
2.4 化學誘變劑的儲存、管理和凈化 47
2.4.1 烷基烷烴磺酸鹽和烷基硫酸鹽 47
2.4.2 亞硝基化合物 48
2.4.3 疊氮化物 49
2.5 化學誘變劑處理實例 50
2.5.1 EMS誘變離體香蕉分生組織外植體 50
2.5.2 EMS誘變大麥種子 53
2.5.3 NaN3和 MNU復合誘變大麥種子 55
2.5.4 總結 58
第3章 突變的類型 60
3.1 表型突變 60
3.2 基因型突變 60
3.2.1 基因組突變 61
3.2.2 基因突變 67
3.2.3 基因突變在性狀水平上的表達 68
3.3 實例 72
3.3.1 實例1單基因突變的選擇：小麥Ug99稈銹病抗性育種 72
3.3.2 實例2誘導突變對高粱數量性狀的遺傳改良 73
第4章 誘變處理種子當代損傷效應和生物學效應 76
4.1 植物損傷與致死效應 76
4.2 細胞學效應 78
4.2.1 染色體觀察 78
4.2.2 彗星電泳 79
4.2.3 低劑量刺激效應 80
4.2.4 對減數分裂的影響 80
4.3 不育性 80
4.4 嵌合體 81
4.5 次級效應：轉座子激活 83
4.5.1 TE誘導突變在植物育種中的應用實例 84
第5章 有性繁殖作物突變育種 87
5.1 突變材料的選擇和誘變后代的處置 87
5.1.1 突變材料的選擇 87
5.1.2 M1代的規劃 88
5.1.3 M1代的種植 89
5.1.4 M1代材料隔離 91
5.1.5 M1代栽培管理和數據記錄 92
5.1.6 M1代的收獲 92
5.1.7 M2代的種植管理 94
5.1.8 M3代的種植管理 100
5.1.9 自花授粉作物誘發突變體的混雜 101
5.2 誘發突變的檢測 104
5.2.1 體細胞間選擇和體細胞內選擇 104
5.2.2 遺傳結構 106
5.2.3 位點功能 106
5.2.4 易變性 107
5.3 突變體的鑒定、評估和記錄 107
5.3.1 突變體的鑒定 107
5.3.2 有用突變體的繁殖和評價 108
5.3.3 試驗記載 109
5.4 影響突變育種成功的因素 110
5.4.1 基因型造成的差異 110
5.4.2 誘變劑的類型與劑量 111
5.4.3 多效性與連鎖性 112
第6章 無性繁殖作物突變育種 114
6.1 突變技術的應用 114
6.2 野生型的選擇和突變處理 115
6.2.1 野生型的選擇 115
6.2.2 群體規模 116
6.2.3 突變處理 117
6.2.4 *適誘變劑量篩選 118
6.3 嵌合體 120
6.4 突變群體處理和新品種審定 121
6.5 非生物脅迫的耐受性篩選技術 123
6.6 生物脅迫耐受性的篩選技術 123
6.7 無性繁殖作物突變育種實例 124
6.7.1 甜櫻桃果樹突變育種實例 124
6.7.2 馬鈴薯突變育種實例 124
第7章 突變育種改良的主要性狀 127
7.1 高產 127
7.2 對非生物脅迫的耐受性 129
7.2.1 干旱 130
7.2.2 高鹽 130
7.2.3 溫度 131
7.3 對生物脅迫的耐性/抗性 131
7.3.1 抗病性 132
7.3.2 抗蟲性 133
7.4 品質改良 134
7.4.1 品質、營養和功能 134
7.4.2 淀粉 136
7.4.3 蛋白質 137
7.4.4 脂肪、油脂和脂肪酸 137
7.4.5 毒素與抗營養因子 138
7.5 農藝性狀 139
7.5.1 開花期和成熟期 139
7.5.2 適應性 140
7.5.3 植物結構和生長習性 140
7.5.4 抗倒伏性 141
7.5.5 抗裂莢與抗落粒性 142
7.5.6 其他農藝性狀 144
7.6 促進植物育種的突變體 146
第8章 提高突變育種效率的技術 147
8.1 離體技術在植物突變育種中的應用 147
8.1.1 植物組織培養簡述 147
8.1.2 植物再生系統 147
8.1.3 植物組織培養在突變育種中的應用 150
8.1.4 離體突變群體的處置 154
8.1.5 離體誘變篩選方法 156
8.1.6 體細胞無性系變異 158
8.1.7 芭蕉（Musa spp.）作物離體誘變程序 158
8.1.8 離體誘變的實例 160
8.2 單倍體和雙單倍體在突變育種中的應用 163
8.2.1 概述 163
8.2.2 單倍體/雙單倍體的產生途徑 164
8.2.3 單倍體和雙單倍體誘變的主要方法 170
8.2.4 單倍體培養與突變育種 171
8.2.5 單倍體/雙單倍體的誘變方案 172
8.2.6 單倍體/雙單倍體突變體的篩選 175
8.3 DNA標記和基因分型在突變育種中的應用 177
8.3.1 概述 177
8.3.2 分子技術在植物突變育種中的優勢及應用 177
8.3.3 標記輔助回交 179
8.3.4 基因型選擇 180
8.3.5 分子標記在突變育種中的其他應用 182
8.3.6 方案示例 182
主要參考文獻 190輔助讀物 214
原書編后記 215
第1章 物理誘變 1
1.1 輻射種類 1
1.1.1 X射線 2
1.1.2 γ射線 3
1.1.3 紫外線 5
1.1.4 α粒子 5
1.1.5 β粒子 6
1.1.6 加速器粒子 6
1.1.7 中子 6
1.1.8 離子束輻射和離子束注入 7
1.1.9 宇宙射線輻射 7
1.1.10 激光束輻射 8
1.2 放射生物學 8
1.2.1 電離輻射的吸收 8
1.2.2 電離輻射的化學效應 8
1.2.3 電離輻射的致死效應：DNA損傷和修復 9
1.3 劑量測定 10
1.3.1 照射量及其劑量確定 10
1.3.2 輻射靶的吸收劑量 10
1.3.3 劑量計 12
1.4 植物材料與處理方法 14
1.4.1 目標植物材料 15
1.4.2 輻射處理和條件 16
1.5 輻射敏感性和影響因子 19
1.5.1 環境因素 19
1.5.2 生物因素 20
1.6 輻射前預處理和輻射后處理 21
1.6.1 預處理 21
1.6.2 調整種子含水量 21
1.6.3 輻射后儲存 22
1.7 輻射敏感性檢測方案 22
1.7.1 所需設備、用品和設施清單 22
1.7.2 輻射敏感性測試程序 24
1.8 使用X射線輻射儀進行種子誘變的標準方案 30
1.8.1 種子樣品的預處理 30
1.8.2 輻射敏感性測試 31
1.8.3 種子的輻射處理 31
1.8.4 輻射后處理和操作 33
1.8.5 物理誘變劑的應用實例 33
1.9 FAO/IAEA植物遺傳育種實驗室的種子輻射服務 33
1.10 其他誘變劑 34
第2章 化學誘變 35
2.1 主要的化學誘變劑 35
2.1.1 烷化劑 36
2.1.2 疊氮化鈉 36
2.1.3 其他化學誘變劑 38
2.2 作用方式和突變譜 39
2.2.1 烷化劑 40
2.2.2 疊氮化鈉 40
2.3 化學誘變指南 42
2.3.1 植物材料 42
2.3.2 劑量、劑量確定和突變冗余 43
2.3.3 植物材料的狀態 44
2.3.4 化學誘變劑和誘變劑溶液的理化特性 45
2.3.5 預處理和后處理 46
2.3.6 化學誘變的優勢和局限性 46
2.4 化學誘變劑的儲存、管理和凈化 47
2.4.1 烷基烷烴磺酸鹽和烷基硫酸鹽 47
2.4.2 亞硝基化合物 48
2.4.3 疊氮化物 49
2.5 化學誘變劑處理實例 50
2.5.1 EMS誘變離體香蕉分生組織外植體 50
2.5.2 EMS誘變大麥種子 53
2.5.3 NaN3和 MNU復合誘變大麥種子 55
2.5.4 總結 58
第3章 突變的類型 60
3.1 表型突變 60
3.2 基因型突變 60
3.2.1 基因組突變 61
3.2.2 基因突變 67
3.2.3 基因突變在性狀水平上的表達 68
3.3 實例 72
3.3.1 實例1單基因突變的選擇：小麥Ug99稈銹病抗性育種 72
3.3.2 實例2誘導突變對高粱數量性狀的遺傳改良 73
第4章 誘變處理種子當代損傷效應和生物學效應 76
4.1 植物損傷與致死效應 76
4.2 細胞學效應 78
4.2.1 染色體觀察 78
4.2.2 彗星電泳 79
4.2.3 低劑量刺激效應 80
4.2.4 對減數分裂的影響 80
4.3 不育性 80
4.4 嵌合體 81
4.5 次級效應：轉座子激活 83
4.5.1 TE誘導突變在植物育種中的應用實例 84
第5章 有性繁殖作物突變育種 87
5.1 突變材料的選擇和誘變后代的處置 87
5.1.1 突變材料的選擇 87
5.1.2 M1代的規劃 88
5.1.3 M1代的種植 89
5.1.4 M1代材料隔離 91
5.1.5 M1代栽培管理和數據記錄 92
5.1.6 M1代的收獲 92
5.1.7 M2代的種植管理 94
5.1.8 M3代的種植管理 100
5.1.9 自花授粉作物誘發突變體的混雜 101
5.2 誘發突變的檢測 104
5.2.1 體細胞間選擇和體細胞內選擇 104
5.2.2 遺傳結構 106
5.2.3 位點功能 106
5.2.4 易變性 107
5.3 突變體的鑒定、評估和記錄 107
5.3.1 突變體的鑒定 107
5.3.2 有用突變體的繁殖和評價 108
5.3.3 試驗記載 109
5.4 影響突變育種成功的因素 110
5.4.1 基因型造成的差異 110
5.4.2 誘變劑的類型與劑量 111
5.4.3 多效性與連鎖性 112
第6章 無性繁殖作物突變育種 114
6.1 突變技術的應用 114
6.2 野生型的選擇和突變處理 115
6.2.1 野生型的選擇 115
6.2.2 群體規模 116
6.2.3 突變處理 117
6.2.4 *適誘變劑量篩選 118
6.3 嵌合體 120
6.4 突變群體處理和新品種審定 121
6.5 非生物脅迫的耐受性篩選技術 123
6.6 生物脅迫耐受性的篩選技術 123
6.7 無性繁殖作物突變育種實例 124
6.7.1 甜櫻桃果樹突變育種實例 124
6.7.2 馬鈴薯突變育種實例 124
第7章 突變育種改良的主要性狀 127
7.1 高產 127
7.2 對非生物脅迫的耐受性 129
7.2.1 干旱 130
7.2.2 高鹽 130
7.2.3 溫度 131
7.3 對生物脅迫的耐性/抗性 131
7.3.1 抗病性 132
7.3.2 抗蟲性 133
7.4 品質改良 134
7.4.1 品質、營養和功能 134
7.4.2 淀粉 136
7.4.3 蛋白質 137
7.4.4 脂肪、油脂和脂肪酸 137
7.4.5 毒素與抗營養因子 138
7.5 農藝性狀 139
7.5.1 開花期和成熟期 139
7.5.2 適應性 140
7.5.3 植物結構和生長習性 140
7.5.4 抗倒伏性 141
7.5.5 抗裂莢與抗落粒性 142
7.5.6 其他農藝性狀 144
7.6 促進植物育種的突變體 146
第8章 提高突變育種效率的技術 147
8.1 離體技術在植物突變育種中的應用 147
8.1.1 植物組織培養簡述 147
8.1.2 植物再生系統 147
8.1.3 植物組織培養在突變育種中的應用 150
8.1.4 離體突變群體的處置 154
8.1.5 離體誘變篩選方法 156
8.1.6 體細胞無性系變異 158
8.1.7 芭蕉（Musa spp.）作物離體誘變程序 158
8.1.8 離體誘變的實例 160
8.2 單倍體和雙單倍體在突變育種中的應用 163
8.2.1 概述 163
8.2.2 單倍體/雙單倍體的產生途徑 164
8.2.3 單倍體和雙單倍體誘變的主要方法 170
8.2.4 單倍體培養與突變育種 171
8.2.5 單倍體/雙單倍體的誘變方案 172
8.2.6 單倍體/雙單倍體突變體的篩選 175
8.3 DNA標記和基因分型在突變育種中的應用 177
8.3.1 概述 177
8.3.2 分子技術在植物突變育種中的優勢及應用 177
8.3.3 標記輔助回交 179
8.3.4 基因型選擇 180
8.3.5 分子標記在突變育種中的其他應用 182
8.3.6 方案示例 182
主要參考文獻 190輔助讀物 214
原書編后記 215
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突變育種手冊(原書第3版) 節選
第1章物理誘變 1.1輻射種類 本章是主要基于1977年出版的《突變育種手冊（第二版）》中有關輻射誘變章節的更新版。物理誘變劑是指所有的核輻射和放射性源，包括非電離輻射——紫外線和若干不同類型的電離輻射，即X射線和Y射線、a粒子和P粒子、質子和中子。本章概述了植物突變育種中使用的主要物理誘變劑，涵蓋了它們的物理特性、作用方式和共性原理，以及如何將其應用于植物誘變等。 有若干種電離輻射可用于誘發植物突變。這些電離輻射的共同特征是釋放電離能量。但是，它們彼此之間也存在一些差異，具體表現在釋放的能量大小、穿透力強弱及對操作人員的危險程度等方面（表1.1和圖1.1）。 1.1.1X射線 眾所周知，X射線源于核外電子，而非原子核的能量。與Y射線和紫外線（ultraviolet，UV）—樣，X射線是以量子形式發射的電磁輻射，它們的差異在于波長。y射線和X射線波長為0.001～10nm，而UV為2000～3000nm。在X射線輻射儀中，電子在高真空中被電場加速，然后通過轟擊靶物質如鎢、金或鉬屏障等而突然停止，進而導致輻射的發射（圖1.2a，圖1.2b）對于誘發突變，通常優選短波長的硬X射線，因為其穿透力大于具有更長波長的軟X射線。X射線輻射儀（恒定電位的機器除外）所發射的*短波長與X射線管的峰值工作電壓（kVp）相關，峰值工作電壓越高，波長越短。在發射產生硬X射線時，通常使用特定的濾波器，如0.5mm的鋁質濾波器，以吸收不需要的軟輻射。峰值工作電壓和電流、濾波器的厚度和種類、X射線管與靶物質的距離、劑量和劑量率都會影響結果，因此每次都應該記錄下來（Mehta and Parker，2011）。 1.1.2y射線 一般來說，由原子的不穩定原子核衰變所發射的Y射線具有較短的波長，因此每個光子具有比X射線更多的能量。與X射線形成對比，單能高能Y射線通常是從放射性同位素獲得的。Y射線輻射設備可以通過與X射線機類似的方式用于急性或半急性輻射。伽馬室室）是誘發植物突變的*常用的輻射裝置。截至2004年，全世界約有200個伽馬室在使用（IAEA，2004）。y射線源對長時間處理更具顯著優勢，因為它可以置于可控裝置內（圖1.3a，圖1.3b）、溫室里（圖1.4a，圖1.4b）或大田中，以便植物在不同時間和不同發育階段接受輻射處理。 同位素鈷-60（60Co）和銫-137（137Cs）是Y射線的主要來源。除天然放射性同位素外，還可使用回旋加速器產生人造Y射線（IAEA，2004）。許多裝置都使用137Cs，因為其半衰期為30.17年，比MCo的半衰期（5.26年）長得多。需要注意的是，出于安全目的，必須將這兩種放射性同位素始終屏蔽在鉛容器中。IAEA于2016年出版的安全手冊《電離輻射防護和輻射源安全的國際基本安全標準》（International Safety Standards for Protection Against Ionizing Sources or Basic Safety Standard）介紹了安全使用丫源的詳細信息。 1.1.3紫外線 紫外線（UV）是一種常用的非電離輻射（如汞殺菌燈釋放的253.7nm射線），因其經常用于植物突變的誘發，特別是用在花粉粒、細胞和植物組織培養物的誘變中，故本節將對其展開討論。UV輻射通常分為三類：UV-A、UV-B和UV-C。它們在紫外光譜中的波長范圍分別為UV-A區320～390nm、UV-B區280～320nm、UV-C區100～280nm。 UV在組織中的穿透深度有限，其用途僅限于處理敏感的材料，通常為單個細胞或單層組織，如孢子、懸浮細胞培養物和花粉粒。然而，隨著細胞和組織培養物在植物突變育種中的應用越來越多，UV作為誘變劑的使用也越來越多，特別是在尋找單個突變基因時（參見第8章）。單色（或接近單色）的UV-C對光合作用、暗呼吸和蒸騰作用都有明確的生物學效應（Castronuovo et al.，2014），因此可以使用它對實驗結果進行定量評估。 對UV的早期研究集中在DNA損傷、DNA修復和花粉輻射上。以UV對玉米花粉的輻射研究為例，經UV輻射處理后轉座因子（transposable element，TE）被重新激活，從而發生間接基因突變（Jardim et al.，2015）。紫外線儀的介紹和用UV處理植物材料的步驟參見Mba等（2012，2013）的論文。UV-B對包括質體結構（主要是類囊體膜）在內的植物細胞的表面或近表面區域都具有強烈的損傷效應，進而對光合作用產生很大影響（Kovacs and Keresztes，2002）。 1.1.4a粒子 a粒子在結構上與氦原子的原子核等同，是從原子序數大于82的放射性核素（如鐳和钚）中發射出來的（L’Annunziata，2016）。食入或吸入a粒子對人體具有潛在的健康危害。但a粒子的組織穿透力低，如僅能穿過表皮，這使它們在誘發植物突變中的效率很低（vanHarten，1998）。 1.1.5P粒子 P粒子在放射性衰變過程中從原子核發射出去（L’Annunziata，2016），能有效誘發突變。盡管P粒子比X射線或Y射線的穿透力低，但P粒子（如來自3H、32P和35S的P粒子）在靶組織中產生的效果類似于X射線或Y射線。P粒子穿透力低的難題可以通過將放射性同位素放入溶液處理目標植物材料加以解決。如此，32P或35S可直接摻入細胞核中并誘發突變，如在水稻和棉花中觀察到的那樣（Mba et al.，2012）。由于組織間及細胞間的差異性，很難確定內部P粒子的確切劑量，因此其在突變育種中的使用受到了限制。Kharkwal等（2004）報道了一個使用32P溶液誘發水稻種子突變的成功例子。 1.1.6加速器粒子 Amaldi（2000）列出了全球約1.5萬種不同類型的粒子加速器，如科克羅夫特-沃爾頓（Cockroft-Walton）加速器和范德格魯夫（Van de Gruff）加速器、電子感應加速器、回旋加速器、同步回旋加速器、同步加速器和直線加速器。通常，它們用于加速質子、氘核和電子。粒子加速器產生荷能離子束和電子束，它們具有包括誘發植物突變等各種用途。近來，利用聚焦離子束的粒子誘發X射線發射（particle induced X-ray emission，micro-PIXE）已被應用于植物突變研究（參見下文“離子束輻射”有關章節）。 1.1.7中子 據Byrne（2013）研究報道，Pauli（1930）首次提出原子核內存在中子，為了更好地理解原子核內相互關系，除了質子和電子，還應該有中性粒子，他將其稱為“中子”。中子僅在原子核內是穩定的，一旦離開原子核，中子就會衰變，平均壽命約為15min，衰變同時釋放出各種動能。表1.2呈現的是按照釋放能量的大小劃分的不同中子種類。超熱中子（0.4～100eV）和快中子（200keV至10MeV）是目前*常用于植物突變誘發的種類。
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