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绪言1

第一章诱变育种的遗传基础7

一、基因和核酸7

(一)两种核酸及其分子结构9

(二)DNA的复制15

二、遗传密码与蛋白质合成17

三、诱发突变的种类23

(一)染色体畸变23

1．缺失25

2．重复26

3．倒位27

4．易位28

(二)基因突变29

1．基因突变的类别29

2．基因突变的原因31

3．基因突变的频率和时期32

4．基因突变的特点和性状表现33

一、核辐射育种的简史和进展38

(一)核辐射诱变历史的简述38

第二章核辐射诱变育种38

(二)提高突变率和定向诱变的可能性41

(三)应用核技术提高谷物的蛋白质和作物的抗病性43

(四)突变体的间接利用47

二、农业上常用的核辐射诱变源55

(一)γ射线的物理特征57

1．放射性核素钻-60和铯-13757

2．γ射线与物质的相互作用58

3．γ射线的强度和剂量60

(二)γ射线的照射设备和方法63

1．照射室64

2．照射圃65

3．瞄准式照射装置66

(三)中子的物理特征66

1．中子的特性66

2．中子与物质的相互作用68

3．中子的强度和剂量70

(四)中子射线的照射设备和方法71

1．同位素中子源71

2．加速器中子源72

1．β射线的特性74

(五)β射线的物理特征74

3．反应堆中子源74

2．β射线与物质的相互作用77

3．β射线的强度和剂量79

(六)β射线的照射设备和方法79

1．外部照射法79

2．内部照射法79

三、与核辐射育种有关的放射生物学原理83

(一)击中、靶和细胞内的间接作用85

1．击中和靶85

2．细胞内的间接作用88

(二)核辐射在DNA上引起的分子损伤91

1．碱基结构的破坏91

2．DNA上化学键的破坏94

3．碱基的脱落与插入97

(三)辐射生物学现象97

1．农作物的辐射敏感性97

2．作物经辐射处理后的嵌合现象101

3．辐射引起的代谢紊乱105

(四)突变体形成的生物学过程108

1．选择诱变源110

四、影响突变的因素和条件110

(一)诱变源和诱变剂量(照射量)110

2．诱变剂量(或照射量)114

3．综合利用诱变源124

(二)急、慢性照射和重复照射128

1．急、慢性照射与照射量率128

2．重复照射130

(三)处理材料和环境条件131

1．处理材料与诱发突变的关系131

2．影响突变的环境条件138

五、农作物辐射育种的程序和选择方法148

(一)以种子、植株为处理材料的肓种程序和选择方法149

1．突变世代的划分149

2．原始材料的选择和世代群体数量的估计150

3．M1代的种植154

4．M2代的种植和选择法156

5．对M3代及以后各代的种植和选择158

(二)以无性繁殖作物为处理材料的育种程序和选择方法159

1．诱变材料及其处理161

2．无性繁殖作物辐射诱变的选择方法164

3．无性繁殖作物的辐射育种程序168

第三章紫外线和激光诱变育种171

一、光及其生物效应172

(一)光学的一些基本知识172

(二)激光的特性173

1．自发辐射发光和受激辐射发光173

2．激光的特性175

(三)光的生物学作用177

二、紫外线诱变育种178

(一)植物细胞对紫外线的吸收178

1．蛋白质和核酸对紫外线的吸收179

2．染色体对紫外线的吸收180

(二)紫外线诱变的作用机制181

1．紫外线照射和电离辐射对机体作用的差异181

2．紫外线诱发的染色体畸变182

3．紫外线照射引起的DNA的变化183

(三)DNA损伤的修复185

1．光复活作用186

2．切除修复188

3．重组修复190

4．链断裂和交联的修复191

5．修复的遗传效应192

(四)诱变的有效波长和照射剂量193

1．波长范围193

2．光源194

3．适宜剂量195

(五)紫外线诱变的处理对象和方法196

1．照射花粉196

2．照射种子199

3．照射顶端分生组织201

4．照射花柱，克服自交不亲和性201

5．照射组织培养的细胞202

6．紫外线与其他理化因素配合进行复合处理提高诱变效率203

三、激光诱变育种205

(一)激光的生物效应206

1．光效应206

2．热效应207

3．压力效应208

4．电磁场效应208

(二)育种上应用的激光器种类和性能211

1．激光器的类型211

1．有效波长和适宜照射剂量212

2．农业上常用的几种激光器的输出性能212

(三)激光诱变的方法212

2．处理对象和方法213

(四)激光诱变的特点及后代选择要点217

第四章化学诱变育种219

一、化学诱变育种简史219

二、化学诱变剂的种类219

(一)碱基类似物诱变剂221

(二)直接改变DNA结构的诱变剂221

(三)诱发移码突变的诱变剂224

三、化学诱变剂的诱变效应225

(一)碱基类似物及其衍生物225

1．5-溴尿嘧啶227

2．2-氨基嘌呤(AP)229

(二)烷化剂231

1．分类232

2．烷化剂作用的方式及分子机制232

3．烷化剂作用的遗传效应235

1．作用于DNA复制系统237

2．抑制蛋白质的生物合成237

(三)抗菌素237

(四)其他种类的化学诱变剂239

1．亚硝酸239

2．叠氮化钠239

3．羟胺及其衍生物242

4．吖啶242

四、化学诱变过程与DNA损伤的修复246

五、化学诱变方法及其影响因素247

(一)处理材料和方法247

(二)影响化学诱变效应的作用因素248

1．化学诱变剂的理化特性249

2．处理材料的遗传特性251

3．处理的剂量251

4．其他因素256

六、在化学诱变育种中提高诱变效率的途径264

(一)诱变因素的综合处理264

(二)诱变剂的筛选265

(三)利用细胞敏感期266

(四)与杂交育种相结合266

附录268