由于不同科、属、种及不同品种植物的辐射敏感性不同，其对诱变因素反应的强弱和快慢也各异。如十字花科白菜的敏感性小于禾本科的水稻、大麦，而水稻、大麦的敏感性又小于豆科的大豆。另外，辐射敏感性的大小还同植物的倍数性、发育阶段、生理状态和不同的器官组织等有关。如二倍体植物大于多倍体植物，大粒种子大于小粒种子，幼龄植株大于老龄植株，萌动种子大于休眠种子，性细胞大于体细胞等。
根据诱变因素的特点和作物对诱变因素敏感性的大小，在正确选用处理材料的基础上，选择适宜的诱变剂量是诱变育种取得成效的关键。适宜诱变剂量是指能够最有效地诱发作物产生有益突变的剂量，一般用半致死剂量（LD50）表示。
辐照方法分外照射和内照射两种，前者指被照射的植物接受来自外部的γ射线源、Χ射线源或中子源等辐射源辐照，这种方法简便安全，可进行大量处理。后者指将放射性物质（如32P、35S等）引入植物体内进行辐照，此法容易造成污染，需要防护条件，而且被吸收的剂量也难以精确测定。干种子因便于大量处理和便于运输、储藏，用于辐照最为简便。
（3）化学诱变原理
化学诱变除能引起基因突变外，还具有和辐射相类似的生物学效应，如引起染色体断裂等，常用于处理迟发突变，并对某特定的基因或核酸有选择性作用。化学诱变剂主要有：
1）烷化剂。这类物质含有1个或多个活跃的烷基，能转移到电子密度较高的分子中去，置换其他分子中的氢原子而使碱基改变。常用的有甲基磺酸乙酯（EMS）、乙烯亚胺（EI）、亚硝基乙基脲烷（NEU）、亚硝基甲基脲烷（NMU）、硫酸二乙酯（DES）等。
2）核酸碱基类似物。为一类与DNA碱基相类似的化合物。渗入DNA后，可使DNA复制发生配对上的错误。常用的有5-溴尿嘧啶（BU）、5-溴去氧尿核苷（BudR）等。
3）抗生素。如重氮丝氨酸、丝裂毒素C等，具有破坏DNA和核酸的能力，从而可造成染色体断裂。
（4）化学诱变方法
化学诱变主要用于处理种子，其次为处理植株。
种子处理时，先在水中浸泡一定时间，或以干种子直接浸在一定浓度的诱变剂溶液中处理一定时间，水洗后立即播种，或先将种子干燥、储藏，以后播种。
植株处理时，简单的方法是在茎秆上切一浅口，用脱脂棉把诱变剂溶液引入植物体，也可对需要处理的器官进行注射或涂抹。
应用的化学诱变剂浓度要适当。处理时间以使受处理的器官、组织完成水合作用和能被诱变剂所浸透为度。化学诱变剂大都是潜在的致癌物质，使用时必须谨慎。
1.5.4诱变后代处理
经诱变处理产生的诱变一代，以M1表示。由于受射线等诱变因素的抑制和损伤，M1的发芽率、出苗率、成株率、结实率一般较低，发育延迟，植株矮化或畸形，并出现嵌合体。但这些变化一般不能遗传给后代。诱变引起的遗传变异多数为隐性，因此M1一般不进行选择，而以单株、单穗等为单位收获。诱变二代（M2）是变异最大的世代，也是选择的关键时期，可根据育种目标及性状遗传特点选择优良单株（穗）。多数变异是不利的，但也能出现早熟、秆矮、抗病、抗逆、品质优良等有益变异，变异频率为0.1%～0.2%。诱变三代（M3）以后，随着世代的增加，性状分离减少，有些性状一经获得即可迅速稳定。经过几个世代的选择就能获得稳定的优良突变系，再进一步试验育成新品种。具有某些突出性状的突变系，还可用作杂交亲本。
1.5.5对诱变育种的认识
通过近几十年的研究人们对诱变原理的认识也逐步加深。
我们知道，常规的杂交育种基本上是染色体的重新组合，这种技术一般并不引起染色体发生变异，更难以触及到基因。而辐射的作用则不同，它们有的是与细胞中的原子、分子发生冲撞、造成电离或激发；有的则是以能量形式产生光电吸收或光电效应；还有的能引起细胞内的一系列理化过程。这些都会对细胞产生不同程度的伤害。对染色体的数目、结构等都会产生影响，使有的染色体断裂了；有的丢失了一段，有的断裂后在“自我修复”的过程中头尾接倒了或是“张冠李戴”分别造成染色体的倒位和易位。当然射线也可作用在染色体核苷酸分子的碱基上，从而使基因（遗传密码）发生突变。
至于化学诱变，有的药剂是用其烷基置换其他分子中的氢原子，也有的本身是核苷酸碱基的类似物，它可以“鱼目混珠”，造成DNA复制中的错误。无疑这些都会使植物的基因发生突变。理、化因素的诱导作用使得植物细胞的突变率比自然变异高出千百倍，有些变异是其他手段难以得到的。当然，所产生的变异绝大多数不能遗传，所以，辐射后的早代一般不急于选择。
但是，可遗传的好性状一经获得便可育成品种或种质资源。据世界原子能机构1985年统计，当时世界各国通过诱变已育成500多个品种，还有大量有价值的种质资源。中国的诱变育种同样成绩斐然，在过去的几十年中，经诱变育成的品种数一直占到同期育成品种总数的10%左右。如水稻品种原丰早，小麦品种山农辐63，还有玉米的鲁原单4号、大豆的铁丰18、棉花的鲁棉Ⅰ号等都是通过诱变育成的。
当然与其他技术一样，诱变育种也有自身的弱点：一是诱变产生的有益突变体频率低；二是还难以有效地控制变异的方向和性质；另外，诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。
因此提高诱变效率，迅速鉴定和筛选突变体以及探索定向诱变的途径，是当前研究的重要课题。
1.6杂种优势〖1〗1.6.1杂种优势研究简史早在2000年前，中国人就用母马和公驴交配而获得体力强大的杂种——役骡，开辟了人类历史上观察和利用杂种优势的先例。在植物中，德国学者克尔罗伊特于1776年首先描述了烟草、石竹、紫茉莉、曼陀罗等属的不同种间的杂种优势。1849年盖特纳在他所研究的80个属的700种植物中同样发现了杂种优势。孟德尔1866年发表的《植物杂交试验》论文中提到：用1英尺（此为非法定计量单位，1英尺=0.3048米）高与6英尺高的两种豌豆进行杂交得到的子一代植株无例外地都达到了6～7.5英尺的高度。1876年达尔文在所著《植物界异花授粉和自花授粉的效果》一书中总结了30个科、52个属、57个种及许多变种和品系间的杂交和自交实验观察结果，并得出了杂交对植物有益，自交对植物有害的结论。此后20～30年中许多学者受达尔文这一结论的启发，分别对杂种优势的理论和应用问题开展了广泛的研究。1900年孟德尔定律重新发现后，杂种优势的研究和应用得到了进一步的发展。
1.6.2杂种优势的表现
杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象。例如不同品系、不同品种、甚至不同种属间进行杂交所得到的杂种一代往往比它的双亲表现更强大的生长速率和代谢功能，从而导致器官发达、体型增大、产量提高，或者表现在抗病、抗虫、抗逆力、成活力、生殖力、生存力等的提高。这是生物界普遍存在的现象。
杂种优势的表现应区别两类情况：
一类是常出现在某些远缘杂交子代中的杂种优势只表现为个体或某些器官的增大，如同植物在优异的环境中表现的旺盛徒长一样，可是它的生存和繁殖能力并没有提高。这类杂种优势称为杂种旺势。杂种旺势可能有利于生产，可是在进化上不一定有适应意义，所以某些研究生物进化的学者把它称为假杂种优势。
另一类杂种优势表现为杂种的生存和繁殖能力的提高，但在个体生长上不一定超过亲本，这类杂种优势才有进化上的适应意义，所以被看成是真正的杂种优势。在极少数生物中还可以遇到杂种的生存能力反而比亲本减退的现象，这种现象称为杂种劣势。
具有杂种优势的杂交子代一般都表现自交衰退现象。例如玉米的植株高度显示杂种优势，也可以明显地看到自交衰退现象。人类近亲结婚的新生儿和婴幼儿的死亡率高于一般婚配，先天性疾病和智力低下婴儿的出生率也较高，这些都是人类中的近交衰退现象。
1.6.3杂种优势理论
杂种优势理论大致可归纳为显性和超显性两种假说。
（1）显性假说
早期以布鲁斯和琼斯等人为代表。
他们认为多数显性基因有利于个体的生长和发育，相对的隐性基因不利于生长和发育。杂合个体进行自交或近交就会增加子代纯合体出现的机会，暴露出隐性基因所代表的有害性状，因而造成自交衰退。如果选用这些不同的自交后代纯系（自交系），来进行杂交，那么由一个亲本带入子代杂合体中的某些隐性基因会被另一亲本的显性等位基因所遮盖，从而增进了杂合子代的生长势。由于杂种优势涉及许多基因，而有害的隐性基因和有利的显性基因难免相连锁，所以要把为数较多的有利基因全部以纯合状态集中到一个自交后代个体中的概率是微乎其微的，因而不可能获得一个同杂种生长势一样强的自交系。在杂交子一代中则几乎全部的有害基因的作用都为其有利基因所遮盖，因而出现杂种优势。显性假说所解释的这种有害隐性突变基因被显性基因遮盖所表现的杂种优势叫突变性杂种优势，这是异体交配生物群体赖以抵消有害突变压力的一种保护性措施。
野生型基因一般是显性的，显性基因多编码具有生物学活性的蛋白质，突变基因一般是隐性的，隐性基因多编码失去或降低活性的蛋白质。因此杂合体AaBb的生活力高于纯合体AAbb或aaBB。这便是显性假说所说的杂种优势的生化基础。
（2）超显性假说
首先由沙尔于1911年提出，认为杂种优势是基因型不同的配子结合后产生的一种刺激发育的效应。后来伊斯特于1918年认为某些座位上的不同的等位基因（比如A1和A2）在杂合体（A1A2）中发生的互作有刺激生长的功能，因此杂合体比两种亲本纯合体（A1A1及A2A2）显示出更大的生长优势，优势增长的程度与等位基因间的杂合程度有密切关系。依照超显性假说，杂合体A1A2、A1A3、A2A3等始终具有较高的适应性，因此A1、A2、A3等基因可以一定的频率保存于这个群体之中，成为一种平衡的多型性而使群体蕴藏着最大的适应能力。这样的杂种优势可以叫作平衡性杂种优势。
超显性假说所说的杂种优势的生化基础至少有两种可能情况：
一是两个等位基因各自编码一种蛋白质，这两种蛋白质的相互作用的结果比各自独立存在更有利于个体的生存。例如人类的镰刀形血红蛋白杂合体（HbA/HbS）的红细胞中同时存在着两种血红蛋白：成人血红蛋白（HbA）和镰刀形细胞血红蛋白（HbS）。杂合体既不是贫血症患者，又较不易为疟原虫感染，因而在疟疾流行的地区更有利于生存。
二是两个杂合等位基因所编码的多肽结合成为活力高于相同亚基所形成的蛋白质。等位基因的这一相互作用形式至少曾经在粗糙脉孢菌的谷氨酸脱氢酶基因中发现。
上述两种假说一个强调显性基因作用，另一个强调基因间相互作用，它们既非互相排斥又不能概括一切。根据数量性状的遗传分析，杂种优势的遗传实质在于显性效应、累加效应以及异位显性、互补作用和超显性等各种基因互作效应。在某一材料中可能只有某一种基因互作决定某种程度的杂种优势，例如玉米杂交群体中一般以累加效应最明显。
1.6.4育种应用
根据杂种优势的原理，通过育种手段的改进和创新，可以使农（畜）产品获得显著增长。这方面以杂种玉米的应用为最早，成绩也最显著，一般可增产20%以上。随后在家蚕、家禽、猪、牛、甜菜、牧草、高粱、洋葱、茄子、番茄、青椒、棉花、向日葵、油菜、花卉、林木中相继发展了杂种一代的生产利用。取得杂种优势的方法因不同物种的繁殖特点和可用的遗传特性而异。由于雄花不育及其恢复基因的发现和利用，使上述许多作物、蔬菜以及小麦等都能实行杂种种子的大量生产和种植。从20世纪70年代中期开始，中国育种工作者首创杂种水稻在生产上大面积的推广利用，收到很大增产效益，成为自花授粉作物杂种优势利用的成功典范。
1.6.5无性繁殖
杂种优势从杂种二代起就大为减退。所以有人曾经设想利用无融合生殖的原理把种子植物的杂种一代优势固定下来，就能节省每年配制杂交种子的麻烦，但迄今未获成功。现在只有像甘薯、马铃薯等兼能无性繁殖的种子植物才能先通过有性杂交，再靠无性繁殖体来保持某种程度的杂种优势。随着植物组织培养技术的进展，利用体细胞无性增殖、分化成苗，可望在简化杂种制种程序方面取得突破。
1.6.6杂种优势的利用途径——三系配套
三系指的是雄性不育系、保持系、恢复系，是杂种优势利用的主要途径。
（1）雄性不育系（A）
雄性不育系，雌雄同株植物中，雄蕊发育不正常，不能产生有功能的花粉，但它的雌蕊发育正常，能接受正常花粉而受精结实，并能将雄性不育性遗传给后代的植物品系。
