第三節利用核輻射選育品種
一、輻射誘變方法
利用核輻射選育品種，首先是要用輻射去誘發植物產生突變。如何去誘變呢？就要用某種輻射源以適宜的劑量和適當的方法處理植物。隻有處理方法得當，才能有效地誘發突變，供以後選育。
（1）誘變源的種類：在誘變育種中所指的誘變源通常有物理誘變源和化學誘變源，這裏隻介紹物理誘變源，也就是常用的各種電離輻射。
①β射線：β射線是一種波長很短的電磁輻射，對植物組織具有很強的穿透能力，是目前誘變育種中使用最多的一種射線。β射線來自放射性核素，目前應用最多的是來自鈷-60和銫-137近年來我國已建設了一批源裝置，幾乎遍及各個省市，使用十分方便。
②X射線：與β射線一樣，X射線是一種不帶電荷的中性電磁輻射。它由X光機產生，在輻照生物材料時，采用高工作電壓和適當的濾片，以吸收能量較低的軟輻射，即可得到穿透力強的X射線。
③中子：中子是一種不帶電的粒子〃通常由反應堆、加速器和中子發生器產生。在誘變育種中應用最多的是熱中子和快中子。中子有較高的誘發突變效力，在誘變育種中應用日益廣泛。
④β射線：β射線即為電子束。它質量小，在組織中的穿透力要比X、β射線小得多，一般僅若幹毫米。盡射線可由電子加速器產生，也可從放射性同位素衰變中產生。
誘變輻射源還有。粒子和質子等，目前很少應用。
（2）誘變材料的選擇：誘變親本材料的選擇是植物誘變育種成敗的關鍵。育種目標是選擇處理親本材料的主要依據，同時也要考慮到親本材料的遺傳背景及其對輻射的敏感程度。在誘變育種開始時必須認真選擇適當的親本材料，以保證育種目標的實現。
首先應考慮親本材料的類別，即是品種、雜種，還是野生種。
品種是遺傳性穩定的純合體，它具有綜合經濟性狀優良、高產、適應性較強等優點。但大多數品種也有某些缺點，這些缺點的克服可能就是誘變改良品種的目標。品種又可細分為地方栽培品種、新近推廣品種、引入良種及農家品種，它們各具特點。不同品種對輻射誘變反應往往有所不同，變異方向和性質也難於控製。因此，為了實現某一育種目標，應注意避免處理親本材料的單一化，最好同時處理2~3個材料。
選用符合育種要求的優良雜交當代或低世代材料作親本誘變材料，已成為誘變育種發展的重要趨勢，並已廣為采用。利用當代雜交種子進行誘變處理，能促進雙親染色體間的易位，同時亦可使輻射與雜交分離世代同步，便於選擇。采用雜交後代高世代優良選係作誘變材料也是可行的，它既易產生變異，又能改良其個別不良性狀，達到育種目標。近年來，有利用種間雜種作為誘變材料的，如小黑麥與普通小麥雜種，栽培花生與野生花生雜種，這對利用開發近緣種質資源有重要意義。
野生種常具有某些獨特的有利性狀，如抗病、抗蟲和抗逆性，以及對環境的高度適應性。因此經過誘變處理，對其加以馴化、改造，誘發出一般品種難以獲得的變異，使之成為很有價值的種質資源或生產利用品種。
現在我們來討論植物體的哪些部分可用作誘變處理對象。原則上來說，植物體的任何部位的組織、器官都可用來進行誘變處理，這就需要根據育種目標，誘變特點和工作條件加以確定。下麵分別介紹常用的誘變處理對象。
①種子：風千種子是誘變處理中最常用的材料，其最大的優點是便於大量處理，且操作簡便，攜帶方便，可長途運輸。種子還可在其他活體材料所不能忍受的條件下（如幹燥、高溫、極低溫、真空、充氮）進行處理。也可以處理用水浸泡的種子或已萌動的種子，這些種子的胚細胞與幹種子的胚細胞不一樣，它們已脫離休眠狀態開始細胞分裂，因此對輻射處理要敏感得多。
②活體植株：活體植株可進行整體輻照，也可局部輻照；可以在整個發育過程輻照，也可在某個特定發育時期輻照；活體植株輻照可用盆栽在輻照室進行，也可在田間的（把輻射源裝在田間進行。
活體植株正處於生長旺盛時期，對輻射較為敏感，而且不同的發育階段其敏感程度也有較大差異，因此在輻照時掌握適當的劑量就顯得非常重要，隻有用適宜的劑量才能得到理想的效果。
③花粉：花粉是單細胞，而且其染色體為單倍體，經射線處理後一旦產生突變，由此精細胞與卵細胞融合後發育的植物組織，其所有細胞均包含突變，可避免由於細胞間競爭而引起突變的消失，從而獲得較高的突變頻率和突變譜。
處理方法：可先收集花粉，經處理後授粉；也可照射穗子或花朵。花粉的壽命較短，且易於失活，所以收集花粉、輻照直到授粉要在盡量短的時間內完成。
輻照花粉結合單倍體培養，不僅能較大幅度地提高突變頻率，並且能在較短的世代裏得到純合的突變體。
④合子：合子是植物精卵融合後的單細胞，它尚未開始細胞分裂。用它作為輻照材料，與輻照花粉具有同樣的優點。處理合子的關鍵是要掌握授粉至受精的時間和合子休眠持續的時間，這與植物種類、品種和氣候等條件有關。如合子開始第一次分裂。合子對輻射較敏感，要采用低於輻照花粉的劑量才易於成功。
也可輻照原胚。原胚是指合子細胞分裂初期，原始細胞數較少，經射線處理後也能獲得較好的效果。
⑤接穗或插條：接穗和插條是無性繁殖植物的常用誘變處理對象，其中尤以休眠芽枝為主。休眠芽中芽原基細胞較少，誘變效果較好。對插條最好用鉛等把發根部位屏蔽起來，減輕其損傷，以利於將來扡插後的發根成活。
⑥地下根莖：無性繁殖植物的球莖、鱗莖、塊根等均可作為輻照誘變材料。為獲得較高的突變頻率，應盡可能使這些材料上的芽處於發育早期階段進行輻照。
⑦離體組織：離體組織指幼穗、幼胚、花藥、花瓣、幼葉、鱗莖片等各類組織，以及組織培養中的愈傷組織、懸浮細胞和原生質體等。輻照這些材料一般均與植物組織培養技術相結合，其優點是使產生的突變可在細胞水平上直接表現，並在大量細胞群中篩選所需突變，從而大大提高誘變育種效果。這種技術可稱為離體誘變，是近年來國內外發展起來的新趨勢。
（3）誘變劑量和方法：當誘變材料選定後，就要根據所選材料的特點，確定適當的輻照劑攝和處理方法。
①誘變劑量：在一定劑貴範圍內，增加輻照劑量可以提高突變頻率，但隨之也會增加植物的生理損傷和不利突變頻率，實際上反而降低了有利突變頻率。所以選擇適宜的誘變劑量顯得特別重要。那麼用什麼來判斷劑量是否適宜呢？通常采用輻照後植株生長抑製程度作為判斷指標，如半致死劑量、半致矮劑泣和臨界劑量（即輻照後植株中仍有20%~30%）能形成種子能力的劑量）。
實際上，前人的大量研究結架可供我們在選擇適宜劑量時參考。在實際工作中應當注意兩點：一是在正式試驗前，最好做預備試驗，以檢驗所選劑量是否適當；二是不宜隻選1個處理劑量，一般應選擇3~4個處理劑量，這樣保險係數會更大些。如粳稻幹種子可選擇200分、250分、300分和350分等4種劑量。
②誘變處理方法：誘變處理方法要根據不同的植物材料而定，通常有外照射和內照射。外照射就是用射線在外部對植物材料進行輻照，放射性元素並不進入植物體內。外照射包括急性輻照和慢性輻照。很多研究證明，慢性輻照植株的突變頻率要大於急性輻照種子的突變頻率。
內照射是利用放射性同位素，將其配成一定比活度的溶液，引入到植物組織細胞內進行輻照。常采用浸泡、注射等方法處理。對種子等材料的處理可用浸泡法，對莖稈、枝條、花芽等可行注射法，也可把放射性溶液塗於葉片。內照射的所有植物材料都含有放射性，人體不能直接與之接觸，需帶膠皮手套，用鑷子等工具進行操作處理。整個內照射處理過程要遵守放射性同位素操作規程。
在用射線進行誘變處理時，為了提高誘變效率，經常采用改變處理條件或進行複合處理的辦法。改變處理條件包括把種子放在液氮中、純氧中，調節種子含水量等。複合處理是指植物材料在用射線處理外還采用其他因素處理，其中主要是用化學誘變劑。化學誘變劑是對植物有誘變作用的化學物質。大多化學誘變劑對人是有毒的，有的是致癌的。研究證明，射線與化學誘變劑複合處理可以得到明顯的效果，尤其是誘變因素組配得當，並采用適宜的劑量組合及處理方法，會獲得較好的育種效果。