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突变育种手册(原书第3版) 版权信息
- ISBN：9787030726988
- 条形码：9787030726988 ; 978-7-03-072698-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
突变育种手册(原书第3版) 内容简介
本书第1章和第2章主要介绍了各种理化诱变因素及其剂量测定方法和辐射处理方案等；第3章则论述了突变的遗传基础；第4章重点介绍了诱变处理种子当代产生的损伤和生物学效应；第5章和第6章则在此基础上对诱变处理后有性繁殖和无性繁殖作物各世代的种植选育方法做了详细介绍；第7章突出介绍了高产、抗逆、品质等重要性状的突变育种技术方法；第8章以离体培养技术、加倍单倍体技术、标记和基因分型为主要内容，阐述了诱发突变与分子生物学技术相结合来提高突变育种效率的技术方法。 本书可作为从事诱发突变与育种应用研究相关科技人员的工具书，也可作为大专院校农林、生物等专业教师和研究生的参考书。
突变育种手册(原书第3版) 目录
目录
第1章 物理诱变 1
1.1 辐射种类 1
1.1.1 X射线 2
1.1.2 γ射线 3
1.1.3 紫外线 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 离子束辐射和离子束注入 7
1.1.9 宇宙射线辐射 7
1.1.10 激光束辐射 8
1.2 放射生物学 8
1.2.1 电离辐射的吸收 8
1.2.2 电离辐射的化学效应 8
1.2.3 电离辐射的致死效应：DNA损伤和修复 9
1.3 剂量测定 10
1.3.1 照射量及其剂量确定 10
1.3.2 辐射靶的吸收剂量 10
1.3.3 剂量计 12
1.4 植物材料与处理方法 14
1.4.1 目标植物材料 15
1.4.2 辐射处理和条件 16
1.5 辐射敏感性和影响因子 19
1.5.1 环境因素 19
1.5.2 生物因素 20
1.6 辐射前预处理和辐射后处理 21
1.6.1 预处理 21
1.6.2 调整种子含水量 21
1.6.3 辐射后储存 22
1.7 辐射敏感性检测方案 22
1.7.1 所需设备、用品和设施清单 22
1.7.2 辐射敏感性测试程序 24
1.8 使用X射线辐射仪进行种子诱变的标准方案 30
1.8.1 种子样品的预处理 30
1.8.2 辐射敏感性测试 31
1.8.3 种子的辐射处理 31
1.8.4 辐射后处理和操作 33
1.8.5 物理诱变剂的应用实例 33
1.9 FAO/IAEA植物遗传育种实验室的种子辐射服务 33
1.10 其他诱变剂 34
第2章 化学诱变 35
2.1 主要的化学诱变剂 35
2.1.1 烷化剂 36
2.1.2 叠氮化钠 36
2.1.3 其他化学诱变剂 38
2.2 作用方式和突变谱 39
2.2.1 烷化剂 40
2.2.2 叠氮化钠 40
2.3 化学诱变指南 42
2.3.1 植物材料 42
2.3.2 剂量、剂量确定和突变冗余 43
2.3.3 植物材料的状态 44
2.3.4 化学诱变剂和诱变剂溶液的理化特性 45
2.3.5 预处理和后处理 46
2.3.6 化学诱变的优势和局限性 46
2.4 化学诱变剂的储存、管理和净化 47
2.4.1 烷基烷烃磺酸盐和烷基硫酸盐 47
2.4.2 亚硝基化合物 48
2.4.3 叠氮化物 49
2.5 化学诱变剂处理实例 50
2.5.1 EMS诱变离体香蕉分生组织外植体 50
2.5.2 EMS诱变大麦种子 53
2.5.3 NaN3和 MNU复合诱变大麦种子 55
2.5.4 总结 58
第3章 突变的类型 60
3.1 表型突变 60
3.2 基因型突变 60
3.2.1 基因组突变 61
3.2.2 基因突变 67
3.2.3 基因突变在性状水平上的表达 68
3.3 实例 72
3.3.1 实例1单基因突变的选择：小麦Ug99秆锈病抗性育种 72
3.3.2 实例2诱导突变对高粱数量性状的遗传改良 73
第4章 诱变处理种子当代损伤效应和生物学效应 76
4.1 植物损伤与致死效应 76
4.2 细胞学效应 78
4.2.1 染色体观察 78
4.2.2 彗星电泳 79
4.2.3 低剂量刺激效应 80
4.2.4 对减数分裂的影响 80
4.3 不育性 80
4.4 嵌合体 81
4.5 次级效应：转座子激活 83
4.5.1 TE诱导突变在植物育种中的应用实例 84
第5章 有性繁殖作物突变育种 87
5.1 突变材料的选择和诱变后代的处置 87
5.1.1 突变材料的选择 87
5.1.2 M1代的规划 88
5.1.3 M1代的种植 89
5.1.4 M1代材料隔离 91
5.1.5 M1代栽培管理和数据记录 92
5.1.6 M1代的收获 92
5.1.7 M2代的种植管理 94
5.1.8 M3代的种植管理 100
5.1.9 自花授粉作物诱发突变体的混杂 101
5.2 诱发突变的检测 104
5.2.1 体细胞间选择和体细胞内选择 104
5.2.2 遗传结构 106
5.2.3 位点功能 106
5.2.4 易变性 107
5.3 突变体的鉴定、评估和记录 107
5.3.1 突变体的鉴定 107
5.3.2 有用突变体的繁殖和评价 108
5.3.3 试验记载 109
5.4 影响突变育种成功的因素 110
5.4.1 基因型造成的差异 110
5.4.2 诱变剂的类型与剂量 111
5.4.3 多效性与连锁性 112
第6章 无性繁殖作物突变育种 114
6.1 突变技术的应用 114
6.2 野生型的选择和突变处理 115
6.2.1 野生型的选择 115
6.2.2 群体规模 116
6.2.3 突变处理 117
6.2.4 *适诱变剂量筛选 118
6.3 嵌合体 120
6.4 突变群体处理和新品种审定 121
6.5 非生物胁迫的耐受性筛选技术 123
6.6 生物胁迫耐受性的筛选技术 123
6.7 无性繁殖作物突变育种实例 124
6.7.1 甜樱桃果树突变育种实例 124
6.7.2 马铃薯突变育种实例 124
第7章 突变育种改良的主要性状 127
7.1 高产 127
7.2 对非生物胁迫的耐受性 129
7.2.1 干旱 130
7.2.2 高盐 130
7.2.3 温度 131
7.3 对生物胁迫的耐性/抗性 131
7.3.1 抗病性 132
7.3.2 抗虫性 133
7.4 品质改良 134
7.4.1 品质、营养和功能 134
7.4.2 淀粉 136
7.4.3 蛋白质 137
7.4.4 脂肪、油脂和脂肪酸 137
7.4.5 毒素与抗营养因子 138
7.5 农艺性状 139
7.5.1 开花期和成熟期 139
7.5.2 适应性 140
7.5.3 植物结构和生长习性 140
7.5.4 抗倒伏性 141
7.5.5 抗裂荚与抗落粒性 142
7.5.6 其他农艺性状 144
7.6 促进植物育种的突变体 146
第8章 提高突变育种效率的技术 147
8.1 离体技术在植物突变育种中的应用 147
8.1.1 植物组织培养简述 147
8.1.2 植物再生系统 147
8.1.3 植物组织培养在突变育种中的应用 150
8.1.4 离体突变群体的处置 154
8.1.5 离体诱变筛选方法 156
8.1.6 体细胞无性系变异 158
8.1.7 芭蕉（Musa spp.）作物离体诱变程序 158
8.1.8 离体诱变的实例 160
8.2 单倍体和双单倍体在突变育种中的应用 163
8.2.1 概述 163
8.2.2 单倍体/双单倍体的产生途径 164
8.2.3 单倍体和双单倍体诱变的主要方法 170
8.2.4 单倍体培养与突变育种 171
8.2.5 单倍体/双单倍体的诱变方案 172
8.2.6 单倍体/双单倍体突变体的筛选 175
8.3 DNA标记和基因分型在突变育种中的应用 177
8.3.1 概述 177
8.3.2 分子技术在植物突变育种中的优势及应用 177
8.3.3 标记辅助回交 179
8.3.4 基因型选择 180
8.3.5 分子标记在突变育种中的其他应用 182
8.3.6 方案示例 182
主要参考文献 190辅助读物 214
原书编后记 215
第1章 物理诱变 1
1.1 辐射种类 1
1.1.1 X射线 2
1.1.2 γ射线 3
1.1.3 紫外线 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 离子束辐射和离子束注入 7
1.1.9 宇宙射线辐射 7
1.1.10 激光束辐射 8
1.2 放射生物学 8
1.2.1 电离辐射的吸收 8
1.2.2 电离辐射的化学效应 8
1.2.3 电离辐射的致死效应：DNA损伤和修复 9
1.3 剂量测定 10
1.3.1 照射量及其剂量确定 10
1.3.2 辐射靶的吸收剂量 10
1.3.3 剂量计 12
1.4 植物材料与处理方法 14
1.4.1 目标植物材料 15
1.4.2 辐射处理和条件 16
1.5 辐射敏感性和影响因子 19
1.5.1 环境因素 19
1.5.2 生物因素 20
1.6 辐射前预处理和辐射后处理 21
1.6.1 预处理 21
1.6.2 调整种子含水量 21
1.6.3 辐射后储存 22
1.7 辐射敏感性检测方案 22
1.7.1 所需设备、用品和设施清单 22
1.7.2 辐射敏感性测试程序 24
1.8 使用X射线辐射仪进行种子诱变的标准方案 30
1.8.1 种子样品的预处理 30
1.8.2 辐射敏感性测试 31
1.8.3 种子的辐射处理 31
1.8.4 辐射后处理和操作 33
1.8.5 物理诱变剂的应用实例 33
1.9 FAO/IAEA植物遗传育种实验室的种子辐射服务 33
1.10 其他诱变剂 34
第2章 化学诱变 35
2.1 主要的化学诱变剂 35
2.1.1 烷化剂 36
2.1.2 叠氮化钠 36
2.1.3 其他化学诱变剂 38
2.2 作用方式和突变谱 39
2.2.1 烷化剂 40
2.2.2 叠氮化钠 40
2.3 化学诱变指南 42
2.3.1 植物材料 42
2.3.2 剂量、剂量确定和突变冗余 43
2.3.3 植物材料的状态 44
2.3.4 化学诱变剂和诱变剂溶液的理化特性 45
2.3.5 预处理和后处理 46
2.3.6 化学诱变的优势和局限性 46
2.4 化学诱变剂的储存、管理和净化 47
2.4.1 烷基烷烃磺酸盐和烷基硫酸盐 47
2.4.2 亚硝基化合物 48
2.4.3 叠氮化物 49
2.5 化学诱变剂处理实例 50
2.5.1 EMS诱变离体香蕉分生组织外植体 50
2.5.2 EMS诱变大麦种子 53
2.5.3 NaN3和 MNU复合诱变大麦种子 55
2.5.4 总结 58
第3章 突变的类型 60
3.1 表型突变 60
3.2 基因型突变 60
3.2.1 基因组突变 61
3.2.2 基因突变 67
3.2.3 基因突变在性状水平上的表达 68
3.3 实例 72
3.3.1 实例1单基因突变的选择：小麦Ug99秆锈病抗性育种 72
3.3.2 实例2诱导突变对高粱数量性状的遗传改良 73
第4章 诱变处理种子当代损伤效应和生物学效应 76
4.1 植物损伤与致死效应 76
4.2 细胞学效应 78
4.2.1 染色体观察 78
4.2.2 彗星电泳 79
4.2.3 低剂量刺激效应 80
4.2.4 对减数分裂的影响 80
4.3 不育性 80
4.4 嵌合体 81
4.5 次级效应：转座子激活 83
4.5.1 TE诱导突变在植物育种中的应用实例 84
第5章 有性繁殖作物突变育种 87
5.1 突变材料的选择和诱变后代的处置 87
5.1.1 突变材料的选择 87
5.1.2 M1代的规划 88
5.1.3 M1代的种植 89
5.1.4 M1代材料隔离 91
5.1.5 M1代栽培管理和数据记录 92
5.1.6 M1代的收获 92
5.1.7 M2代的种植管理 94
5.1.8 M3代的种植管理 100
5.1.9 自花授粉作物诱发突变体的混杂 101
5.2 诱发突变的检测 104
5.2.1 体细胞间选择和体细胞内选择 104
5.2.2 遗传结构 106
5.2.3 位点功能 106
5.2.4 易变性 107
5.3 突变体的鉴定、评估和记录 107
5.3.1 突变体的鉴定 107
5.3.2 有用突变体的繁殖和评价 108
5.3.3 试验记载 109
5.4 影响突变育种成功的因素 110
5.4.1 基因型造成的差异 110
5.4.2 诱变剂的类型与剂量 111
5.4.3 多效性与连锁性 112
第6章 无性繁殖作物突变育种 114
6.1 突变技术的应用 114
6.2 野生型的选择和突变处理 115
6.2.1 野生型的选择 115
6.2.2 群体规模 116
6.2.3 突变处理 117
6.2.4 *适诱变剂量筛选 118
6.3 嵌合体 120
6.4 突变群体处理和新品种审定 121
6.5 非生物胁迫的耐受性筛选技术 123
6.6 生物胁迫耐受性的筛选技术 123
6.7 无性繁殖作物突变育种实例 124
6.7.1 甜樱桃果树突变育种实例 124
6.7.2 马铃薯突变育种实例 124
第7章 突变育种改良的主要性状 127
7.1 高产 127
7.2 对非生物胁迫的耐受性 129
7.2.1 干旱 130
7.2.2 高盐 130
7.2.3 温度 131
7.3 对生物胁迫的耐性/抗性 131
7.3.1 抗病性 132
7.3.2 抗虫性 133
7.4 品质改良 134
7.4.1 品质、营养和功能 134
7.4.2 淀粉 136
7.4.3 蛋白质 137
7.4.4 脂肪、油脂和脂肪酸 137
7.4.5 毒素与抗营养因子 138
7.5 农艺性状 139
7.5.1 开花期和成熟期 139
7.5.2 适应性 140
7.5.3 植物结构和生长习性 140
7.5.4 抗倒伏性 141
7.5.5 抗裂荚与抗落粒性 142
7.5.6 其他农艺性状 144
7.6 促进植物育种的突变体 146
第8章 提高突变育种效率的技术 147
8.1 离体技术在植物突变育种中的应用 147
8.1.1 植物组织培养简述 147
8.1.2 植物再生系统 147
8.1.3 植物组织培养在突变育种中的应用 150
8.1.4 离体突变群体的处置 154
8.1.5 离体诱变筛选方法 156
8.1.6 体细胞无性系变异 158
8.1.7 芭蕉（Musa spp.）作物离体诱变程序 158
8.1.8 离体诱变的实例 160
8.2 单倍体和双单倍体在突变育种中的应用 163
8.2.1 概述 163
8.2.2 单倍体/双单倍体的产生途径 164
8.2.3 单倍体和双单倍体诱变的主要方法 170
8.2.4 单倍体培养与突变育种 171
8.2.5 单倍体/双单倍体的诱变方案 172
8.2.6 单倍体/双单倍体突变体的筛选 175
8.3 DNA标记和基因分型在突变育种中的应用 177
8.3.1 概述 177
8.3.2 分子技术在植物突变育种中的优势及应用 177
8.3.3 标记辅助回交 179
8.3.4 基因型选择 180
8.3.5 分子标记在突变育种中的其他应用 182
8.3.6 方案示例 182
主要参考文献 190辅助读物 214
原书编后记 215
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突变育种手册(原书第3版) 节选
第1章物理诱变 1.1辐射种类 本章是主要基于1977年出版的《突变育种手册（第二版）》中有关辐射诱变章节的更新版。物理诱变剂是指所有的核辐射和放射性源，包括非电离辐射——紫外线和若干不同类型的电离辐射，即X射线和Y射线、a粒子和P粒子、质子和中子。本章概述了植物突变育种中使用的主要物理诱变剂，涵盖了它们的物理特性、作用方式和共性原理，以及如何将其应用于植物诱变等。 有若干种电离辐射可用于诱发植物突变。这些电离辐射的共同特征是释放电离能量。但是，它们彼此之间也存在一些差异，具体表现在释放的能量大小、穿透力强弱及对操作人员的危险程度等方面（表1.1和图1.1）。 1.1.1X射线 众所周知，X射线源于核外电子，而非原子核的能量。与Y射线和紫外线（ultraviolet，UV）—样，X射线是以量子形式发射的电磁辐射，它们的差异在于波长。y射线和X射线波长为0.001～10nm，而UV为2000～3000nm。在X射线辐射仪中，电子在高真空中被电场加速，然后通过轰击靶物质如钨、金或钼屏障等而突然停止，进而导致辐射的发射（图1.2a，图1.2b）对于诱发突变，通常优选短波长的硬X射线，因为其穿透力大于具有更长波长的软X射线。X射线辐射仪（恒定电位的机器除外）所发射的*短波长与X射线管的峰值工作电压（kVp）相关，峰值工作电压越高，波长越短。在发射产生硬X射线时，通常使用特定的滤波器，如0.5mm的铝质滤波器，以吸收不需要的软辐射。峰值工作电压和电流、滤波器的厚度和种类、X射线管与靶物质的距离、剂量和剂量率都会影响结果，因此每次都应该记录下来（Mehta and Parker，2011）。 1.1.2y射线 一般来说，由原子的不稳定原子核衰变所发射的Y射线具有较短的波长，因此每个光子具有比X射线更多的能量。与X射线形成对比，单能高能Y射线通常是从放射性同位素获得的。Y射线辐射设备可以通过与X射线机类似的方式用于急性或半急性辐射。伽马室室）是诱发植物突变的*常用的辐射装置。截至2004年，全世界约有200个伽马室在使用（IAEA，2004）。y射线源对长时间处理更具显著优势，因为它可以置于可控装置内（图1.3a，图1.3b）、温室里（图1.4a，图1.4b）或大田中，以便植物在不同时间和不同发育阶段接受辐射处理。 同位素钴-60（60Co）和铯-137（137Cs）是Y射线的主要来源。除天然放射性同位素外，还可使用回旋加速器产生人造Y射线（IAEA，2004）。许多装置都使用137Cs，因为其半衰期为30.17年，比MCo的半衰期（5.26年）长得多。需要注意的是，出于安全目的，必须将这两种放射性同位素始终屏蔽在铅容器中。IAEA于2016年出版的安全手册《电离辐射防护和辐射源安全的国际基本安全标准》（International Safety Standards for Protection Against Ionizing Sources or Basic Safety Standard）介绍了安全使用丫源的详细信息。 1.1.3紫外线 紫外线（UV）是一种常用的非电离辐射（如汞杀菌灯释放的253.7nm射线），因其经常用于植物突变的诱发，特别是用在花粉粒、细胞和植物组织培养物的诱变中，故本节将对其展开讨论。UV辐射通常分为三类：UV-A、UV-B和UV-C。它们在紫外光谱中的波长范围分别为UV-A区320～390nm、UV-B区280～320nm、UV-C区100～280nm。 UV在组织中的穿透深度有限，其用途仅限于处理敏感的材料，通常为单个细胞或单层组织，如孢子、悬浮细胞培养物和花粉粒。然而，随着细胞和组织培养物在植物突变育种中的应用越来越多，UV作为诱变剂的使用也越来越多，特别是在寻找单个突变基因时（参见第8章）。单色（或接近单色）的UV-C对光合作用、暗呼吸和蒸腾作用都有明确的生物学效应（Castronuovo et al.，2014），因此可以使用它对实验结果进行定量评估。 对UV的早期研究集中在DNA损伤、DNA修复和花粉辐射上。以UV对玉米花粉的辐射研究为例，经UV辐射处理后转座因子（transposable element，TE）被重新激活，从而发生间接基因突变（Jardim et al.，2015）。紫外线仪的介绍和用UV处理植物材料的步骤参见Mba等（2012，2013）的论文。UV-B对包括质体结构（主要是类囊体膜）在内的植物细胞的表面或近表面区域都具有强烈的损伤效应，进而对光合作用产生很大影响（Kovacs and Keresztes，2002）。 1.1.4a粒子 a粒子在结构上与氦原子的原子核等同，是从原子序数大于82的放射性核素（如镭和钚）中发射出来的（L’Annunziata，2016）。食入或吸入a粒子对人体具有潜在的健康危害。但a粒子的组织穿透力低，如仅能穿过表皮，这使它们在诱发植物突变中的效率很低（vanHarten，1998）。 1.1.5P粒子 P粒子在放射性衰变过程中从原子核发射出去（L’Annunziata，2016），能有效诱发突变。尽管P粒子比X射线或Y射线的穿透力低，但P粒子（如来自3H、32P和35S的P粒子）在靶组织中产生的效果类似于X射线或Y射线。P粒子穿透力低的难题可以通过将放射性同位素放入溶液处理目标植物材料加以解决。如此，32P或35S可直接掺入细胞核中并诱发突变，如在水稻和棉花中观察到的那样（Mba et al.，2012）。由于组织间及细胞间的差异性，很难确定内部P粒子的确切剂量，因此其在突变育种中的使用受到了限制。Kharkwal等（2004）报道了一个使用32P溶液诱发水稻种子突变的成功例子。 1.1.6加速器粒子 Amaldi（2000）列出了全球约1.5万种不同类型的粒子加速器，如科克罗夫特-沃尔顿（Cockroft-Walton）加速器和范德格鲁夫（Van de Gruff）加速器、电子感应加速器、回旋加速器、同步回旋加速器、同步加速器和直线加速器。通常，它们用于加速质子、氘核和电子。粒子加速器产生荷能离子束和电子束，它们具有包括诱发植物突变等各种用途。近来，利用聚焦离子束的粒子诱发X射线发射（particle induced X-ray emission，micro-PIXE）已被应用于植物突变研究（参见下文“离子束辐射”有关章节）。 1.1.7中子 据Byrne（2013）研究报道，Pauli（1930）首次提出原子核内存在中子，为了更好地理解原子核内相互关系，除了质子和电子，还应该有中性粒子，他将其称为“中子”。中子仅在原子核内是稳定的，一旦离开原子核，中子就会衰变，平均寿命约为15min，衰变同时释放出各种动能。表1.2呈现的是按照释放能量的大小划分的不同中子种类。超热中子（0.4～100eV）和快中子（200keV至10MeV）是目前*常用于植物突变诱发的种类。
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