重离子束在诱变育种和分子改造中的应用_卫增泉

我国辐射诱变育种的现状分析

我国辐射诱变育种的现状分析 王志东 (中国农业科学院原子能利用研究所, 北京100094) 我国自二十世纪五十年代后期开始进行植物辐射诱变育种技术的研究, 到六十年代后期, 我国的育种专家在农作物析品种选育上获得成功; 从七十年代后期开始, 大批农作物新品种被陆续育成, 并在农业生产中得到大面积推广应用, 其中比较具有代表性的品种, 如: 水稻原丰早, 水稻浙辐802, 小麦山农辐63, 小麦扬辐6号, 大豆铁丰18, 棉花鲁棉一号等都曾分别获得国家科技进步一等奖, 特别是水稻浙辐802曾连续9年居全国水稻种植面积第一位. 利用辐射诱变育种技术育成新品种的年播种面织达到900万公顷, 约占全国粮食播种面积的10%. 在新疆, 利用辐射诱变育种技术育成的春小麦品种长期占全疆春小麦播种面积的三分之二以上. 植物辐射诱变育种技术以其独特的优势, 迅速发展为作物育种的重要方法之一. 与我国核农学的其他研究领域相比, 诱变育种研究所产生的科研成果最多, 产生的经济效益最大, 对增加农民收入的促进作用最直接. 与世界各国相比, 中国自二十世纪八十年代以来, 在植物突变品种的育成数量, 突变品种的种植物面积和产生的经济效益等方面, 均以较大优势领先于世界其他国家. 根据国际原子能机构的统计数据, 在全世界利用辐射诱变育种技术育成的2316个作物新品种当中, 中国科学家育成的新品种达到625个, 约占世界总量的27%. 一. 发展现状 近5年来, 在科技部和中国同位素与辐射行业协会的支持下, 辐射诱变育种技术的研究与应用得到继续发展. 我国的诱变育种专家在提高农作物新品种的品质和产量,深入开展诱变育种机理研究以提高辐射诱变育种的诱变效率等方面, 继续做出不懈努力并取得一系列研究成果. 在辐射诱变育种的诱变效率等方面, 育成一批高产, 优质, 多抗, 综合性状优良, 适应当前国内各个不同生态区域农业生产需求的农作物新品种;5年间, 仅国家攻关项目内育成新品种的推广面积就超过1亿亩; 与此同时, 创制出二千多份优异突变新种质, 新材料, 经过对其利用价值进行评价鉴定, 已有相当一部分作为育种资源被育种学家作为原始材料用于新品种选育, 并获得了良好的育种效果;通过对新诱变因素的诱变效果及其诱变育种方法的研究, 推动了诱变育种方法研究在深度和广度的进步; 突变体鉴定技术得到改进, 鉴定效率得到提高; 利用空间环境进行的诱变育种研究也已取得重要进展并显示出良好的应用前景; 更为突出的是我国的农业科学家研制开发出属国内外首创的新方法和育种工具材料. 主要进展如下: 中国农业科学院原子能利用研究所利用辐射诱变技术育成国内第一个粮饲兼用玉米新品种中原单32号. 该品种产量高, 品质好, 绿杆成熟, 适于青储, 氨化和微生物发酵处理. 中原单32号玉米不仅籽粒蛋白含量较高,

微生物诱变育种研究进展

微生物诱变育种研究进展 摘要：本文综述了国内外微生物诱变育种领域的研究新进展，对生物学效应及诱变微生物的机理进行了总结。从物理诱变、化学诱变及复合诱变三个方面介绍了诱变效应、作用机制及在实践中的应用，并对微生物诱变育种的研究进展进行了概述。 关键词：微生物；诱变育种；机制；研究进展 常规的诱变育种方法主要为物理诱变育种和化学诱变育种。微生物的诱变育种，是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选，从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件，使其在最适的环境条件下合成有效产物。以人工诱发突变为基础的微生物诱变育种，具有速度快、收效大和方法简单等优点，是菌种选育的1个重要途径，在发酵工业菌种选育上具有卓越的成就，迄今为止国内外发酵工业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的。诱变筛选方法相对简便，是菌种选育的基本、常规和经典方法。特别是对遗传背景不很清楚的对象，诱变育种更是必不可少。近年来，随着新诱变因子的不断发现和筛选体系的进一步完善，微生物诱变育种有了长足的发展。 1 微生物诱变育种的作用 从自然界分离的野生菌种，不论是在产量上还是在质量上，均难适合工业化生产的要求。理想的工业化菌种必须具备遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存、能经诱变产生变异和遗传、生产能力具有再现性、具有高产量和高收率等特性。微生物发酵工业中，诱变育种主要有以下作用: 提高有效产物的产量；改善菌种特性，提高产品质量；简化工艺条件；开发新品种，产生新物质；用于研究推测产物的生物合成途径；与其他育种方法相结合[1]。 2诱变育种的过程 诱变育种包括三个重要环节：突变的诱发、突变株的筛选突变基因的表达。 2.1突变的诱发 突变的诱发受到菌种的遗传特性、诱变剂、菌种的生理状态以及诱变处理时环境条件的影响。出发菌株就是用来进行诱变试验的菌株。出发菌株的选择是诱变育种工作成败的关键。功的经验。诱变作用不但决定于诱变剂，还与出发菌株的遗传背景有关。菌种的生理状态、被处理菌株诱变前的预培养和诱变后的培养条件以及诱变处理时的外界条件等都会影响诱变效果。

杂交育种和诱变育种

6-1杂交育种和诱变育种 【学习目标】 1、简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。 2、举例说出诱变育种在生产中的应用。 3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 【新知预习】 一、杂交育种 1、古代人们利用__________________，通过长期选择，汰劣留良，培育出许多优良品种，这种选择育种不仅_____________，而且_________________________。 2、杂交育种是将__________或__________品种的_____________，通过__________集中在一起，在经过___________和___________。获得________________的方法。 3、在农业生产中，杂交育种是___________________的常规方法。杂交育种的方法也用于 _____________________的育种。 二、诱变育种 1、诱变育种的原理是_________________________________。 2、诱变育种是指利用_______________________________，使生物____________________的方法。 3、诱变育种的优点的________________________________________________。 4、诱变育种取得的成就： （1）培育__________________________________； （2）在___________________方面也发挥了重要作用，如：_____________________________。【知识细目表】 一、杂交育种 1、概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2、原理：基因重组 3、应用：在改良农作物品种、培育家畜新品种等方面广泛应用。 4、一般步骤：①两亲本杂交，获得F1;②F1自交，获得F2；③在F2中选出符合要求的性状并进行多次自交获得较纯的新品种。 5、优点：操作简单 6、缺点：育种时间长、工作量大、只能利用已有的基因杂交，不能产生新的基因、只能进行本物种或亲缘关系比较近的物种之间杂交，不能克服远缘杂交不亲和障碍等。 二、诱变育种

进行辐射诱变育种的步骤如下资料

进行辐射诱变育种的步骤如下： 1、辐射材料的选择 辐射诱变育种效果的好坏与照射材料本身关系很大，实践证明：凡是选材恰当，收效就快而好，例如已经育成的水稻原丰早，小麦鄂麦6号，大豆铁丰18号，花生粤油22号等都是选择综合性状比较好的品种，通过辐射处理克服1－2个不良性状而获得成功的。在辐射材料的选择方面应注意以下几点： 第一，对辐射材料进行全面分析，明确其需要改良的性状，如提早成熟期，增强抗病性，改善品质，矮化等。 第二，辐射处理材料，一定要综合性状优良，仅仅存在个别不良性状，如熟期迟、植株高、不抗病、品质差等，而这些性状又是辐射诱变中比较容易出现突变的性状。 第三，把辐射诱变与杂交结合起来，如对杂交当代或低世代材料进行辐射处理，或者将亲本花粉经辐射处理后再行杂交，也可利用突变体进行互补杂交。 第四，把辐射诱变与单倍体育种结合起来，如把准备接种用的材料，用辐射处理来提高诱导率和分化率，或以愈伤组织和花粉植株作为辐射诱变材料。这样，既可以提高突变率又可以加速纯化，进一步缩短育种年限。 2、日照量的选择 在一定的照射量范围内，突变率随照射量的增加而提高，但是，辐射的损伤效应也相应提高。因此，一定要选用适宜的照射量，达到既有较高的突变率又有足够的群体供选择。 要选择适宜的照射量，这就要考虑作物辐射的敏感性，考虑各种作物的“半致死照射量”“临界照射量”和“致死照射量”等指标。所谓“半致死照射量”即经过照射后植株成活率占50％的照射量，“致死照射量”即经过照射后引起全部植株死亡的照射量；照射后植株成活率占40％的照射量称“临界照射量”。通常采用“临界照射量”作为辐射诱变育种的适宜照射量，但也有用“半致死照射量”或高于“半致死照射量“。另外，不同照射量率也有不同的辐射生物效应。在同一照射量的情况下，有的照射量率高的出现死亡，照射量率低的生长正常，也有的恰恰相反。所以不但要注意照射量的高低，还应注意采用适当的照射量率。 几种主要作物的照射量范围如表1。 3、辐射处理的方法 辐射处理的方法有两种：一是外照射，二是内照射。 （1） 外照射 就是应用X 射线、γ射线和中子进行辐射处理。照射的器官有： 种子：可以用干种子、湿种子和萌动种子。 花粉：可以采摘穗子或花枝进行照射，也可以直接收花粉粒置于指形管内进行照射。 子房：除掉花药中的雄蕊，照射后再用正常花粉进行授粉。 营养器官：用鳞茎、块茎、枝条、接芽等，进行照射。 （2） 内照射 第一， 用放射性同位素32P 、35S 等配成一定比强溶液进行浸种或其它处理。 放射性同位素比强计算公式为 t 0 N K N =。N 0为原比强，N t 为工作时比强，K 为常数，可以用小时数查表，也可以用 T t 查表（t 为出厂后经过的天数，T 为半衰期）。例如原比强为1.4微居里/每毫升，经过8天后工作比强为： 946.048 .14 ,1N t == 微居里/毫升（K 查表为1.48） 第二， 取放射性同位素施于土壤，使作物吸收。

诱变育种的意义

．诱变育种的意义：提高变异的频率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。 2．原核细胞与真核细胞相比最主要特点：没有核膜包围的典型细胞核。 3．细胞分裂间期最主要变化：DNA的复制和有关蛋白质的合成。 4．构成蛋白质的氨基酸的主要特点是： （a-氨基酸）都至少含一个氨基和一个羧基，并且都有一氨基酸和一个羧基连在同一碳原子上。 5．核酸的主要功能：一切生物的遗传物质，对生物的遗传性，变异性及蛋白质的生物合成有重要意义。 6．细胞膜的主要成分是：蛋白质分子和磷脂分子。 7．选择透过性膜主要特点是： 水分子可自由通过，被选择吸收的小分子、离子可以通过，而其他小分子、离子、大分子却不能通过。 8．线粒体功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所。 9．叶绿体色素的功能：吸收、传递和转化光能。 10．细胞核的主要功能：遗传物质的储存和复制场所，是细胞遗传性和代谢活动的控制中心。 新陈代谢主要场所：细胞质基质。 11．细胞有丝分裂的意义：使亲代和子代保持遗传性状的稳定性。 12．ATP的功能：生物体生命活动所需能量的直接来源。 13．与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。14．能产生ATP的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、（细胞质基质（结构））能产生水的细胞器*（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））能碱基互补配对的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））14．确切地说，光合作用产物是：有机物(一般是葡萄糖，也可以是氨基酸等物质)和氧 15．渗透作用必备的条件是：一是半透膜；二是半透膜两侧要有浓度差。16．矿质元素是指：除C、H、O外，主要由根系从土壤中吸收的元素。17．内环境稳态的生理意义：机体进行正常生命活动的必要条件。 18．呼吸作用的意义是：（1）提供生命活动所需能量；（2）为体内其他化合物的合成提供原料。 19．促进果实发育的生长素一般来自：发育着的种子。 20．利用无性繁殖繁殖果树的优点是：周期短；能保持母体的优良性状。21．有性生殖的特性是：具有两个亲本的遗传物质，具更大的生活力和变异性，对生物的进化有重要意义。 22．减数分裂和受精作用的意义是： 对维持生物体前后代体细胞染色体数目的恒定性，对生物的遗传和变异有重要意义。 23．被子植物个体发育的起点是：受精卵生殖生长的起点是：花芽的形成 24．高等动物胚胎发育过程包括：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织分化、器官形成→幼体。

诱变育种

诱变育种 第一节诱变育种的概念、意义与特点 诱变育种就是人为地采用物理、化学的因素,诱发有机体产生遗传性的变异,并经过人工选择、鉴定、培育新品种的途径。诱变育种的目标就是改变或增加一个满意品种的某一特性,而在其她方面保持品种不变。如果需要一个适应性好、独特的、非常合意的与受欢迎的品种,这种方法特别吸引人。 诱变育种的特点:1)提高突变率,扩大变异谱;2)适于进行个别性状的改良;3)育种程序简单,年限短;4)变异的方向与性质不定(已有人把人工合成低聚核苷酸片段引入基因组中,以一定方式改变某一基因,进行定向诱变)。 作为一种育种方法,诱发突变技术在培育那些在种内有足够的遗传变异与由显性基因确定其特性的作物,就是可有可无的或无前途的。但就是,显性突变型曾被诱发,特别就是抗病型,部分由于寄生植物的基因与病原体的基因之间的相互作用。在完全不育或无性繁殖的植物中,诱变育种就是品种改良的唯一方法,例如专性无融合生殖植物,它不产生有合子胚的种子。无融合生殖在柑橘类与某些苹果属、树莓属的种中就是普通的。 诱变育种就是常规育种的一个补充或在园艺植物育种某些方面潜在替代者:1)在适应性广泛的种中诱发变异性,假若进一步的杂交提供有限的变异性与改良,而品种已接近选择的极限;2)诱发一个新的特性,如果没有通过杂交能传递的已知基因源,例如抗病性、企望的生长型或自交亲与性;3)在有性繁殖中将会消失的特定突变,通过营养繁殖产生与保存;4)打破与不良的特性或基因多效影响的连锁;5)使现存的嵌合体显露与均质化,并使突变型获得稳定;6)在远缘亲本之间杂交中遏制不亲与性;7)诱发单倍体;8)在无融合生殖植物中产生过渡性有性状态。 成功的诱变育种需要:1)处理可用于筛选的大的植物群体;2)预期的特性突变率高;3)可以用视力诊断或简单测定鉴别突变的有效方法。 第二节诱变因素 在诱发突变中,有两类诱变剂被使用:物理的与化学的。物理的诱变剂有:1)紫外灯发出的紫外线(UV)照射;2)电磁辐射:X射线发生器发出的X射线;从放射性同位素钴60或铯137发出的?射线;3)微粒辐射:从核反应堆发出的热中子或慢中子;从放射性同位素磷32或硫35发出的β粒子(电子)。化学诱变剂主要用于种子繁殖植物。较常用的有:叠氮化物、秋水仙碱、烷化剂、碱基类似物等。 1.物理的诱变因素 物理诱变因素的辐射能对植物诱发化学反应,结果造成DNA结构的变化。这些变化如果在DNA中保持重复,证明就是突变。 1、１紫外线的能量与穿透力低,能成功地用于处理花粉粒。 1、2电磁辐射与中子容易穿透植物组织。 1.3X射线:辐射源就是X光机。X射线又称阴极射线,就是一种电磁辐射,它不带电核,就是一种 中性射线。一大部分的栽培作物用物理诱变剂诱发的突变就是X射线辐射的结果。X射线的反应在有氧时会加强。 1.4?射线:辐射源就是60Co与137Cs及核反应堆。?射线也就是一种不带电荷的中性射线。应用 于植物育种的?射线照射装置有?照射室与?圃场,前者用于急性照射,后者用于慢性照射。1.5中子:辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能量大小分为超快中子、快中 子、中能中子、慢中子、热中子。在生物研究中,通常用慢中子或热中子。热中子处理比用X射线照射更少受干扰因素的影响,如氧的浓度或温度。对多数作物来说,包括苹果,中子就是比X或?射线更有效的诱变剂。高密度中子主要造成氧独立的不可挽回的损害,包括染色体畸变。

离子注入微生物诱变育种研究进展

除去,A Hein fling 等人在研究中发现[28],MnP 可用于偶氮和酞菁转化,当反应体系中加入藜芦醇时,转化率可提高8～100倍。另外,MnP 对偶氮类、蒽醌、杂环、三苯甲烷、高分子染料尚具有脱色和部分矿化能力。712　造纸工业 MnP 在纸浆的生物漂白方面有很大的应用前景。T oshiya Sasaki 等人采用固定化MnP 法[29] ,构建了热稳定的两步反应体系,对纸浆处理完毕后,在7h 内,纸浆的漂白度增加88%。713　褐煤的生物降解 微生物对低阶煤具有脱硫、液化等能力[30],Willmann 等人[31]研究发现,白腐真菌可对溶于水的褐煤大分子进行漂白,酶学研究表明其中起作用的是MnP ,无LiP 和漆酶活性。体外研究发现,Nematoloma frowardii 和Clitocybula dusenii 分泌的MnP 可迅速对Rhenish 褐煤解聚,生成小分子量的黄腐酸[32]。本课题组在内蒙褐煤的微生物降解研究中发现,降解过程中有MnP ΠLiP 活性,无漆酶活性;且降解后黄腐酸的含量明显升高,研究有待进一步深化。 8　展望 MnP 的底物专一性弱,可氧化各类芳香化合物及一些难生物降解的物质,但由于其底物的多样性及酶本身结构、基因编码、调控表达的复杂性,所以国内的研究尚处于初期阶段;国外的研究虽然取得一定进展,但对于MnP 的分子生物学、高效表达体系的构建等研究尚有待深入。 MnP 除在已知的生物制浆、纸浆的酶法漂白、有机污染物的降解和环境的生物修复领域有重要用途,而且研究发现MnP 在褐煤的生物转化过程中起重要作用。褐煤是一种应用价值低的劣质煤,长期露天堆放,不仅造成能源浪费,而且造成环境污染。我国有丰富的褐煤资源,占已发现煤炭资源的1217%,褐煤经微生物降解后,活性组分黄腐酸的含量显著提高,黄腐酸可用于工、农、医、牧、环境等各个领域。 加快对MnP 遗传学和生理学机理的研究,构建高效表达载体实现MnP 的工业化生产,不但可以加快木素生物降解的进程,对实现生物能的绿色转化具有重要意义;而且为高效利用我国的煤炭资源,实现能源的高效生物转化开辟了新途径。参考文献:[1]H lker U ,Ludwig S ,Scheel T ,et al 1M echanisms of coal s olubilization by the 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1Ⅱ1The ligninolytic enzymes of the coal -humic -acid -degrading fungus Nematoloma frowardii b19[J ]1Appl Microbiol Bio 2technol ,1997,47:419-4241 离子注入微生物诱变育种研究进展 宫春波 1,2 ,刘鹭1,谢丽源1,贺稚非 1 (11西南农业大学食品科学学院,重庆400716;21莱阳农学院食品科学系,山东莱阳265200) 摘要:论述了离子注入微生物育种的三大特征,介绍了微生物接受注入离子的方法、离子注入机的简单结构和工作情况。概述了近几年来离子注入微生物,改良、选育优良工业微生物菌株的应用研究情况,分析了今后离子注入微生物育种的发展趋势。 关键词:离子注入;微生物育种;诱变特征;工业微生物 中图分类号:Q345;Q69115 文献标识码:A 文章编号:1004-311X (2003)02-0047-03 收稿日期:2002-10-28;修回日期:2003-01-14 作者简介:宫春波(1972-),男,硕士生,讲师,研究方向:微生物酶及其酶制剂。 离子注入生物体诱变育种是人工诱变方法的一种新发 明[1]。已经证实离子注入诱变,可以获得高突变率,扩大突变谱,为筛选优良的突变型菌株提供广阔的空间[2];同时,离子束也可以作为介质进行外源目的基因转移和转导。目前,利用离子注入已经获得转基因植物;转含有耐辐射异常球菌基 第13卷第2期:472003年4月 生　物　技　术BI OTECH NO LOGY V ol 113,N o 12:47 Apr 12003

聚焦离子束技术

第四章 聚焦离子束技术（FIB）

本章主要内容 4.1 FIB系统介绍 41FIB 4.2 FIB-SEM构造及工作原理 4.3 离子束与材料的相互作用 4.4 FIB主要功能及应用 参考书：顾文琪等，聚焦离子束微纳加工技术，北京工业大学出版社，2006。参考书：顾文琪等聚焦离子束微纳加工技术北京工业大学出版社2006。

41FIB 4.1 FIB 系统介绍 (Focused Ion beam FIB)聚焦离子束(Focused Ion beam, FIB)的 系统是利用电透镜将离子束聚焦成非常小尺寸的显微加工仪器。通过荷能离子轰击材料表面实现材料的剥离沉积轰击材料表面，实现材料的剥离、沉积、注入和改性。 目前商用系统的离子束为液相金属离子源(Liquid Metal Ion Source,LMIS) 金属材质为镓(Gallium, Ga)，因为镓元素具有低熔点、低蒸气压、及良好的抗氧化力。 即离子束+Zeiss Auriga FIB Zeiss Auriga FIB--SEM system 现代先进FIB 系统为双束，即离子束+ 电子束（FIB+SEM ）的系统。在SEM 微观成像实时观察下，用离子束进行微加工g y 加工。

FIB技术发展史 FIB加工系统的发展与点离子源的开发密切相关 系展 1950s：Mueller发明气体场发射离子源（GFIS）； 1970s：GFIS应用到聚焦离子显微镜（FIM）； 1974-75：J. Orloff 和L.W.Swanson分别将GFIS应用于FIB。此时的(p) GFIS束流低(10pA),分辨率约50纳米； 1974：美国Argonne国家实验室的V.E.Krohn 和G.R.Ringo发现在电场作用下毛细管管口的液态镓变形为锥形，并发射出Ga+离子束； 1978：美国加州休斯研究所的R.L.Seliger等人建立了第一台Ga+液态金属离子源的FIB系统，束斑直径100nm，束流密度1.5A/cm2，亮度达62 3.3x10A/（cm.sr），束能量57keV； 1980s：商品型FIB投入市场，成为新器件研制、微区分析、MEMS制作的重要手段； 1980s-90s：开发出SEM-FIB双束、FIB多束、全真空FIB联机系统。

诱变育种

诱变育种 第一节诱变育种的概念、意义和特点 诱变育种是人为地采用物理、化学的因素，诱发有机体产生遗传性的变异，并经过人工选择、鉴定、培育新品种的途径。诱变育种的目标是改变或增加一个满意品种的某一特性，而在其他方面保持品种不变。如果需要一个适应性好、独特的、非常合意的和受欢迎的品种，这种方法特别吸引人。 诱变育种的特点：1）提高突变率，扩大变异谱；2）适于进行个别性状的改良；3）育种程序简单，年限短；4）变异的方向和性质不定（已有人把人工合成低聚核苷酸片段引入基因组中，以一定方式改变某一基因，进行定向诱变）。 作为一种育种方法，诱发突变技术在培育那些在种内有足够的遗传变异和由显性基因确定其特性的作物，是可有可无的或无前途的。但是，显性突变型曾被诱发，特别是抗病型，部分由于寄生植物的基因与病原体的基因之间的相互作用。在完全不育或无性繁殖的植物中，诱变育种是品种改良的唯一方法，例如专性无融合生殖植物，它不产生有合子胚的种子。无融合生殖在柑橘类和某些苹果属、树莓属的种中是普通的。 诱变育种是常规育种的一个补充或在园艺植物育种某些方面潜在替代者：1）在适应性广泛的种中诱发变异性，假若进一步的杂交提供有限的变异性和改良，而品种已接近选择的极限；2）诱发一个新的特性，如果没有通过杂交能传递的已知基因源，例如抗病性、企望的生长型或自交亲和性；3）在有性繁殖中将会消失的特定突变，通过营养繁殖产生和保存；4）打破与不良的特性或基因多效影响的连锁；5）使现存的嵌合体显露和均质化，并使突变型获得稳定；6）在远缘亲本之间杂交中遏制不亲和性；7）诱发单倍体；8）在无融合生殖植物中产生过渡性有性状态。 成功的诱变育种需要：1）处理可用于筛选的大的植物群体；2）预期的特性突变率高；3）可以用视力诊断或简单测定鉴别突变的有效方法。 第二节诱变因素 在诱发突变中，有两类诱变剂被使用：物理的和化学的。物理的诱变剂有：1）紫外灯发出的紫外线（UV）照射；2）电磁辐射：X射线发生器发出的X射线；从放射性同位素钴60或铯137发出的?射线；3）微粒辐射：从核反应堆发出的热中子或慢中子；从放射性同位素磷32或硫35发出的β粒子（电子）。化学诱变剂主要用于种子繁殖植物。较常用的有：叠氮化物、秋水仙碱、烷化剂、碱基类似物等。 1.物理的诱变因素 物理诱变因素的辐射能对植物诱发化学反应，结果造成DNA结构的变化。这些变化如果在DNA中保持重复，证明是突变。 1.１紫外线的能量和穿透力低，能成功地用于处理花粉粒。 1.2电磁辐射和中子容易穿透植物组织。 1.3X射线：辐射源是X光机。X射线又称阴极射线，是一种电磁辐射，它不带电核，是一种 中性射线。一大部分的栽培作物用物理诱变剂诱发的突变是X射线辐射的结果。X射线的反应在有氧时会加强。 1.4?射线：辐射源是60Co和137Cs及核反应堆。?射线也是一种不带电荷的中性射线。应用于 植物育种的?射线照射装置有?照射室和?圃场，前者用于急性照射，后者用于慢性照射。 1.5中子：辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能量大小分为超快中子、快中 子、中能中子、慢中子、热中子。在生物研究中，通常用慢中子或热中子。热中子处理比用X射线照射更少受干扰因素的影响，如氧的浓度或温度。对多数作物来说，包括苹果，中子是比X或?射线更有效的诱变剂。高密度中子主要造成氧独立的不可挽回的损害，包括染色体畸变。

第十二章 诱变育种

第十二章诱变育种 一、名词解释 1.诱变育种：指利用物理（辐射作用）或/和化学（化学反应）方法诱发植物体（植株、 枝、芽、花粉等）产生遗传变异，然后在变异体直接筛选或利用突变体进行杂交， 从而培育出新品种的育种方法，又称为突变育种或引变育种。 2.点突变：指染色体上一个座位内的遗传物质的变化。特别适合对推广品种的生产特 性的改造。 二、简答题 1.诱变育种的特点是什么？ ①突变率高，变异谱广； ②常发生点突变，可以有效地改良品种的个别性状； ③变异稳定快，育种年限短； ④克服远缘杂交不亲和及改变植物的授粉、受精习性。 2.诱变育种存在的主要问题有哪些？ ①变异的方向和性质尚不能人为有效地控制； ②突变体的鉴定比较困难，不易区分生理损伤与遗传变异。 3.简述诱变方法中外照射的概念、特点以及分类。 外照射：指放射性元素不进入植物体内，而是利用其射线（x射线，γ射线，中子）照射 植物各个器官。 特点：较为安全，简单。适于处理大量试材，才进行一代照射和多代重复照射，一次照射 和多次照射。 按照射时间可以分为急性照射和慢照射；按处理器官组织可以分为种子照射、花粉照射以 及营养器官的照射。 4.简述内照射的概念、特点及分类。 内照射：将放射性元素引入植物体内，由它放射出的射线在体内进行照射。 分为浸种法、注射法和喂饲法（或施肥法）。 5.简述剂量率的选择原则。 剂量率的选择原则可归纳为“活、变、优”，活是指后代有一定的成活率；变指在成活个 体中有较大的变异效应；优是指发生的变异中有较多的有利突变。 6. 化学诱变剂的种类有哪些？ 烷化剂、核酸碱基类似物、诱发译码突变的诱变剂、其他诱变剂：秋水仙素。 7．化学诱变剂的效应？ 化学诱变剂是靠各自的活性基团，具有特有的化学性质。它们直接与RNA或DNA反应，引 起突变。 8. 秋水仙素的作用机理？ 针对在有丝分裂中期的细胞，阻止形成纺锤丝，染色体不走向两极，从而产生染色体数加 倍的核。 9. 化学诱变的方法有哪些？ 浸渍法、涂抹法和滴液法、注入法、熏蒸法、施入法。 10. 简述种子或枝芽浸泡法化学诱变处理过程。 ①处理前的浸泡；②药剂处理；③种子处理后的漂洗和播种 化学诱变剂的诱变剂量：处理的持续时间、处理时的温度。

离子束加工技术

离子束加工技术 1 离子束溅射技术的发展 离子束溅射沉积干涉反射膜的进展可总结为［２］: * 1976 年之前，一般干涉反射膜反射率R>99%； * 1976 年离子束溅射干涉膜（淀积技术突破），反射率R=99.9%； * 1979 年离子束溅射干涉膜（测量技术突破），反射率R=99.99%； * 1983 年离子束溅射干涉膜损耗降到60ppm, 反射率R=99.994%； * 1988 年离子束溅射干涉膜损耗降到10ppm 以下, 反射率R=99.999%； * 1992 年离子束溅射干涉膜损耗降到1.6ppm, 反射率R=99.99984%； * 1997 年离子束溅射干涉膜用于ICF 三倍频激光反射镜实验，351nm 波长激光(脉冲)损伤阈值达20J/cm2； * 1998 年离子束溅射干涉膜用于ICF 基频激光反射镜实验，得到了1060nm 波长激光（脉冲）损伤阈值 达50J/cm2，吸收损耗小于6ppm 的实验结果。 在国内，对离子束溅射技术的研究非常少，在很多领域几乎接近于空白，根据国家和时代的需要，这项技 术的研究在国内变得尤为迫切。 2 离子束溅射技术的原理和特征 2.1 离子束溅射技术 在比较低的气压下，从离子源取出的氩离子以一定角度对靶材进行轰击，由于轰击离子的能量大约为 1keV，对靶材的穿透深度可忽略不计，级联碰撞只发生在靶材几个原子厚度的表面层中，大量的原子逃离 靶材表面，成为溅射粒子,其具有的能量大约为10eV 的数量级。由于真空室内具有比较少的背景气体分子， 溅射粒子的自由程很大，这些粒子以直线轨迹到达基板并沉积在上面形成薄膜。由于大多数溅射粒子具有 的能量只能渗入并使薄膜致密，而没有足够的能量使其他粒子移位，造成薄膜的破坏；并且由于低的背景 气压，薄膜的污染也很低；而且，冷的基板也阻止了由热激发导致晶粒的生长在薄膜内的扩散。因此，在 基板上可以获得致密的无定形膜层。在成膜的过程中，特别是那些能量高于10eV 的溅射粒子，能够渗入 几个原子量级的膜层从而提高了薄膜的附着力，并且在高低折射率层之间形成了很小梯度的过度层。有的 轰击离子从靶材获得了电子而成为中性粒子或多或少的被弹性反射，然后，它们以几百电子伏的能量撞击 薄膜，高能中性粒子的微量喷射可以进一步使薄膜致密而且也增强了薄膜的内应力