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化学诱变育种

 富硒帮富硒食品 2011-10-31
化学诱变育种 
化学诱变的特点 
1. 使用经济方便 
  只需少量的药剂和简单的设备。 
  2. 有一定专一性 
  不同药剂对不同植物、组织或细胞、染色体节段、基因的诱变有一定专一性。 
  如某一诱变剂对某一基因有高效引变作用。这是解决定向突变的一条途径。 
  3. 与辐射诱变的突变谱很不相同 
  如 辐射处理大麦,叶绿体突变谱较窄,大多为白花苗。而化学诱变,叶绿体突变谱宽,白化苗百分率下降。 
  4. 诱变机制与辐射育种不同 
  辐射诱变 诱变因高能射线造成,染色体结构变异广泛。 
  化学诱变 化学药剂与遗传物质发生生化反应,结果多是基因的点突变。 
  因为化学诱变诱发"点突变",所以更为适用。 
  辐射诱变染色体或DNA是在辐射时发生的。化学诱变剂作用则是在较晚时发生,即"迟发突变"。 

常用化学诱变剂的种类及作用机制 
(一)烷化剂   是栽培作物诱发突变的最重要的一类诱变剂。药剂带有一个或多个活泼的烷基。通过烷基置换,取代其它分子的氢原子称为"烷化作用"所以这类物质称烷化剂。 
烷化剂分为以下几类: 
  1. 烷基磺酸盐和烷基硫酸盐 
  代表药剂:甲基磺酸乙酯(EMS)、硫酸二乙酯(DES) 
  2. 亚硝基烷基化合物 
  代表药剂:亚硝基乙基脲(NEH)、N-亚硝基-N-乙基脲烷(NEU) 
  3. 次乙胺和环氧乙烷类 
  代表药剂:乙烯亚胺(EI) 
  4. 芥子气类 
  氮芥类、硫芥类 
  烷化剂的作用机制--烷化作用 作用重点是核酸,导致DNA断裂、缺失或修补。   (二)核酸碱基类似物 
  这类化合物具有与DNA碱基类似的结构。 
  代表药剂: 
  5-溴尿嘧啶(BU)、5-溴去氧尿核苷(BudR) 为胸腺嘧啶(T)的类似物 
  2-氨基嘌呤(AP) 为腺嘌呤(A)的类似物 
  马来酰肼(MH) 为尿嘧啶(U)的异构体 
  作用机制:作为DNA的成份而渗入到DNA分子中去,使DNA复制时发生配对错误,从而引起有机体变异。 
  (三)其它诱变剂 
  亚硝酸 能使嘌呤或嘧啶脱氨,改变核酸结构和性质,造成DNA复制紊乱。HNO2还能造成DNA双链间的交联而引起遗传效应。 
  叠氮化钠(NaN3) 是一种呼吸抑制剂,能引起基因突变,可获得较高的突变频率,而且无残毒。 

化学诱变的方法 
1. 药剂配制 
  硫酸二乙酯(DES)不溶于水,先用少量70%酒精溶解,再加水。 
  有些烷化剂在水中不稳定,会发生"水合作用",因此配好的药剂不能贮存,应现配现用。一般都是把它们加入到一定酸碱度(pH)的磷酸盐缓冲液(0.01mol/L)中使用。 
  亚硝酸也不稳定,常在临使用前将NaNO2加入到醋酸缓冲液(PH4.5),以生成亚硝酸。 
  2. 试材预处理 
  干种子 预先浸泡,使细胞活泼,增加敏感性,还可提高膜透性。 
  细胞处于DNA合成阶段(S)时,对诱变剂最敏感。诱变处理应在S阶段之前进行。 
  需层积处理的种子,处理前可用层积代替水浸泡。 
  3. 诱变处理 
  (1)浸渍法 种子、枝条、块茎浸入诱变剂溶液,或枝条基部插入溶液。 
  (2)涂抹或滴液法 药剂溶液涂抹或缓慢滴在植株、枝条或块茎的生长点或芽眼上。 
  (3)注入法 用注射器向植物材料中注入溶液,或将材料人工刻伤,用浸过诱变剂的棉团包裹切口。 
  (4)熏蒸法 密封容器内使诱变剂产生蒸汽,对花粉等进行熏蒸。 
  (5)施入法 培养基中加入低浓度诱变剂溶液。 
  4. 诱变后处理 
  处理后的材料,用清水反复冲洗,以降低残留,避免生理损伤。一般冲洗10-30min或更长时间。漂洗后的材料立即播种或嫁接。 

影响化学诱变效应的因素 
诱变剂种类材料的遗传类型生理状态外,还有:处理浓度处理时间 
  高浓度处理,生理损伤大;低温、低浓度、长时间处理,M1存活率高,突变率也高。 
  对种皮渗透性差的种子,应适当延长处理时间。   温度 
  温度影响诱变剂的水解速度。低温有利于保持化学物质的稳定性。增高温度,可促进诱变剂在材料内的反应速度和作用能力。 
  适宜处理方式:低温(0-10℃)下,在诱变剂中将种子浸泡足够长时间,使诱变剂进入胚细胞中,然后将种子转移到新鲜诱变剂溶液内,在40℃下处理,加快诱变反应速度。   溶液PH值及缓冲液使用 
  一些诱变剂在不同的PH下分解产物不同,从而产生不同诱变效应。处理前、处理中都应校正溶液PH值。 
  使用一定PH的磷酸缓冲液,可提高诱变剂在溶液中的稳定性。浓度不应超过0.1mol/L。 

安全问题 
大多化学诱变剂有较强毒性或易燃易爆。 
  如烷化剂大多致癌;氮芥类会造成皮肤溃烂;乙烯亚胺有腐蚀作用,且易燃;亚硝基甲基脲,易爆炸。 
  所以操作过程中要小心。最后妥善处理残液,以避免污染环境。 
  突变体的鉴定和育种程序同辐射育种。 

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