利用X射线、γ射线、中子、β射线等具有辐射能的物理射线，诱导植物遗传性发生变异，从变异群体中选择农艺性状优异的个体，进而育成新品种或获得新种质资源的育种方法。是物理诱变育种的主要方法。

辐射育种是用物理射线照射作物种子、植株体及其器官组织和离体培养物，以诱发基因发生突变。其作用：①提高突变频率，扩大突变谱。辐射诱发的突变频率比自然界自发突变频率高几百倍，甚至上千倍，能够创造植物新类型、新特性，例如获得大幅度缩短生育期、矮化株型、抗病虫、抗逆、育性改变的突变体等。丰富了植物基因库。②打破基因连锁，促进遗传基因重新组合。辐射处理可使植物染色体发生断裂，将控制优、劣性状的连锁基因拆开，通过染色体交换，实现基因重组，获得新性状。③有效地改良植物品种的某些单一不良性状。诱发产生的突变多为隐性，经自交获得纯合突变体，有利于选择，并缩短育种年限。④克服杂交不亲和性，促成远缘杂交，解决育种上的某些特殊问题。例如，日本放射线育种场，利用⁶⁰钻γ射线田慢照射（chronic irradiation）番茄幼蕾期植株，使低产、抗病的野生种番茄（L.peruvianum）与丰产、不抗病的栽培种杂交成功，杂种再经与栽培品种回交，选择，育成了既抗病又丰产的新品种。

用作外照射的射线有γ射线、X射线、中子、紫外线等；用作内照射的有β射线、α射线等。

辐射育种

γ射线

是一种波长为10^-11～10^-8厘米的电磁辐射，能量很高，达几百万电子伏，对生物组织有很强的穿透力，通过与物质的相互作用传递能量。⁶⁰钻和¹³⁷铯是目前应用最多的γ射线源。育种上常用γ射线辐照室、γ圃、γ温室（或种植房）、γ人工气候箱及其他辐照装置进行辐射处理。

X

X射线

是一种波长为10^-10～10^-5厘米的电磁辐射，由X光机产生。穿透力较强，在照射物质中引起电离。辐照时峰值电压（KVP），毫安（mA），滤片类型及厚度，管与靶的距离，半值层（HVL，即使一束辐射减弱一半所需的吸收体厚度）均能影响照射效果。

中子

是不带电的粒子，按其能量大小分热中子、慢中子、中能中子、快中子和超快中子。可从放射性同位素、加速器和反应堆获得。育种应用较多的是热中子和快中子。

紫外线

是一种能量较低的电磁辐射，波长为2000～3900埃（?）（1?＝10^-10米），育种上应用的波长范围为2500～2900埃。穿透力不强，以低压石英水银灯发出的紫外线进行辐照处理。

β射线

是一种带电粒子，质量很小，运动时速度大，穿透力弱，在生物组织中仅几毫米。可以由加速器产生，也可以从放射性同位素衰变中产生。育种上主要用具β射线的放射性同位素³²磷、³⁵硫等溶液进行处理。

α射线

是带正电荷的电子束，也就是氦核，由放射性同位素在衰变中产生。有很高的质量和电荷量。电离力强，穿透力弱。

此外，电子束、质子、负π介子、高频电流、激光等为新的诱变因素，目前育种上应用尚少。

物理诱变因素对生物的作用是一系列复杂的连续过程，对其产生遗传变异的机理，还不十分清楚。现在知道，电离辐射作用于生物体的全过程大致可分为四个阶段。首先是能量辐射到生物体内，使体内各种分子发生电离和激发的物理阶段。接着进行一次或一系列复杂的反应，产生化学性质很活跃的自由原子或自由基的物理化学阶段。在这一过程中，水分子产生的离子所起的复杂反应有着重要的作用。形成的自由原子或自由基继续相互反应，并与其周围的物质特别是生物大分子核酸和蛋白质起反应，引起它们在分子结构上的变化，为生物化学阶段。第四是生物阶段。由于重要分子结构的变化，细胞内发生诸如DNA合成的中止，各种酶活性变化等生化过程改变，使细胞内各部分的结构发生深刻变化。其中重要的是染色体损伤。由于染色体断裂和重新联接，产生染色体结构变异（包括易位、倒位、缺失和重复等）和染色体数目或倍数性的变异，即染色体突变。而DNA分子结构中碱基的变化，则造成基因突变。那些产生突变的细胞，经过细胞世代将遗传物质的变异传至性细胞或无性繁殖器官，从而产生生物体的遗传变异。

辐照材料的选择是辐射诱变育种的重要环节。根据育种目标和辐射诱变育种的特点，一般选用综合性状优良的品种、品系或杂种材料进行辐照。不同作物的种类及品种对辐射的敏感性不同。十字花科的白菜辐射敏感性小于禾本科的水稻、大麦，而水稻、大麦又小于豆科的大豆。植物的倍数性、发育阶段、生理状态，以及不同的器官和组织等，辐射敏感性亦异。如二倍体植物比多倍体植物敏感，大粒种子比小粒种子敏感，幼龄植物比老龄植物敏感，萌动种子比休眠种子敏感，性细胞比体细胞敏感等等。

根据射线种类的特点和植物辐射敏感性，选用适宜的辐照剂量是辐射育种成败的关键。适宜辐照诱变剂量是指能够有效地诱发植物诱变的剂量。一般用半致死剂量（LD₅₀）或半致矮剂量（D₅₀）来表示，不同的射线采用不同的剂量单位。X、γ射线以吸收剂量拉得（rad）或戈瑞（GY）表示，中子用注量表示。照射量用伦琴（R）表示。辐照时还要注意照射量率（即单位时间的照射剂量）及辐照时的外界条件（温度、湿度、氧气等）。辐射育种常用的γ射线对几种作物适宜诱变辐照量参考下表：

附表

附表（续）-1

分外照射和内照射两种。外照射是指被照射的植物接受来自外部的γ射线、X射线、中子等辐照源辐照。外照射又分急性照射和慢性照射。这种方法简便安全，可大量辐照植物种子、植株、局部器官和组织等，在辐射育种上应用比较普遍。内照射是指放射性物质如³²磷、³⁵硫、⁶⁵锌、⁵⁰铁、³氚、¹⁴碳、¹³¹碘等溶液引入植物体内进行辐照。内照射容易造成污染，需要一定的保护条件。而且被吸收的剂量不易精确测定。

经过辐射处理的后代辐射一代，以M₁表示。由于射线的作用，M₁植株生长发育受到抑制和损伤，常出现发芽率、出苗率、成株率降低，发育延迟，植株矮化或畸形等现象，有时出现嵌合体，使结实率下降。但这些变化一般又能遗传给后代。辐射引起的变异多数为隐性。因此M₁一般又进行选择，而以单穗（或单铃等）、单株或以处理为单位收获。辐射二代（M₂），各种变异大多在这一世代显现，是辐射后代变异最大的世代，由辐射诱发的变异，多数是对人类不利的，但也能出现生育期短、秆矮、株型优良、抗病、抗虫、抗逆、品质优良等有益变异。其变异频率为0.1～0.2%。可以根据育种目标及变异性状的遗传特点，来选择优良单株。M₂是选择的关键世代。辐射三代（M₃）以后，随着世代的推移，性状分离减少。有些性状一经获得即可迅速稳定。经过几个世代的选育就能得到稳定的优良突变系。再经过品系鉴定，产量比较，区域试验，繁殖种子和生产试种等一系列育种程序，育成新品种。具有某些优良性状的突变系，还可用作杂交亲本间利用。