Альфа-частицы — представляют собой поток ядер атомов гелия с атомным весом 4,003 и зарядом, равным 2. Альфа-частицы возникают при распаде тяжелых ядер и ядерных реакциях. Для получения мутаций растения облучают пучками альфа-частиц, ускоренных на циклотроне — ускорителе тяжелых частиц.
Протоны — ядра водорода с атомным весом, примерно равным 1 и единичным положительным зарядом. Для практических нужд используют пучки протонов, ускоренных на циклотроне.
Нейтроны — частицы с атомным весом, примерно равным 1 и не имеющие заряда. Возникают при ядерных реакциях. Для облучения растений используют нейтроны, образующиеся в ядерных реакторах, которые оборудуются специальными каналами для облучения биологических объектов. При облучении нейтронами на ядерных реакторах облучаемые объекты обычно подвергаются и облучению гамма-излучением.
Все перечисленные выше жесткие электромагнитные и корпускулярные излучения имеют общее свойство — вызывать ионизацию при прохождении через вещество. Общее их название — ионизирующие излучения.
Эффективность воздействия ионизирующих излучений как мутагенного фактора зависит прежде всего от поглощенной дозы — количества энергии ионизирующего излучения поглощенной в единице массы облучен иного вещества. При одинаковой поглощенной дозе более сильное воздействие оказывают альфа-частицы, нейтроны и протоны, слабее воздействуют гамма-излучение и потоки электронов. При облучении какого-либо объекта одним видом излучения эффект облучения может/изменяться в широких пределах в зависимости от энергии частиц или квантов излучения и мощности дозы — дозы в единицу времени. В целом ионизирующие излучения являются мощным мутагенным фактором. Они могут применяться для облучения пыльцы, семян, луковиц, растений в различных сроках развития. Облучение может быть внешним, когда источник облучения снаружи облучаемого растения, и внутренним, когда радиоактивные вещества вводят внутрь растения.
Изменчивость облученных растений может меняться под влиянием различных факторов: фазы развития растений в момент облучения; времени после обособления луковицы; степени зрелости семян; времени облучения до посева; места происхождения семян, климатических условий в год выращивания семян. На изменчивость признаков влияют и агротехнические условия при выращивании сеянцев из облученных семян, время посева, условия выращивания и т. д.
Химический мутагенез основан на способности некоторых химических веществ вызывать мутации у обработанных ими растений. Таких веществ в настоящее время известно много и с каждым годом их становится больше. Одним из первых веществ, примененных селекционерами для индуцирования мутаций, был алкалоид колхицин, который может вызывать удвоение числа хромосом в половых клетках обработанных растений, то есть вызывать полиплодию. Если скрестить между собой два растения, выросшие из семян, полученных от таких клеток, то можно получить тетраплоидные растения, Но процесс получения тетраплоидов этим способом требует очень много времени. Кроме обработки колхицином, полиплоиды можно получить путем обработки растений закисью азота (N2O) под давлением.