当前课程知识点：分子生物学 > 第九章 突变及修复 > 9.3 人工突变，表型筛选及育种 > 9.3 诱突育种
同学们好
前面我们讲过了突变概述和DNA修复
现在我们来讲一下诱变育种
突变分为自发突变和诱发突变
诱发突变简称诱变
是指通过人为的方法
利用物理 化学或生物因素
显著提高基因自发突变率的手段
凡是具有诱变效应的任何因素
我们都称为诱变剂
常见诱变剂有以下四类
一是直接引起碱基置换的诱变剂
如亚硝酸 烷化剂
二是间接引起碱基置换的诱变剂
如碱基类似物
三是容易引起移码突变的诱变剂
如吖啶类染料
四是物理类的诱变剂
如紫外线 X射线 γ射线
不同的诱变剂 诱变机理不一样
下面我们来逐一分析一下
首先 我们来看一下烷化剂的诱变机理
烷化剂主要有甲磺酸乙酯 芥子气等
烷化剂很容易发生烷化作用
即通过烷基置换其它分子中的氢原子
烷化剂带有1个或多个活泼的烷基
这些烷基能够加入到碱基的许多位置
形成烷基化碱基
从而改变氢键的结合能力 引起碱基置换
如鸟嘌呤在甲磺酸乙酯的作用下
可以在O-6号位发生烷化作用
变为O-6-乙基鸟嘌呤
就改变了它的置换性
变为与胸腺嘧啶配对
而胸腺嘧啶在甲磺酸乙酯的作用下
可烷化为O-4-乙基胸腺嘧啶
变为与鸟嘌呤配对 从而引发突变
第二种是碱基类似物
它通过活细胞的代谢活动
掺入到DNA分子中
参与DNA的复制
但由于这些分子有互变异构体
会导致碱基配对的改变
从而引发碱基置换
如5-溴尿嘧啶是胸腺嘧啶(T)的结构类似物
它的酮式结构易与A配对
而烯醇式结构易与G配对
如果在复制时它掺入到DNA分子中
中间又发生互变异构的话就会引起置换突变
第三种是吖啶类染料
如吖啶橙 吖啶黄素等
它们是一些扁平分子
可以嵌入到DNA的碱基对之间
造成单核苷酸对的插入或缺失
从而引起移码突变
第四种是物理因素诱导
如紫外线 X射线等
紫外线是一种常用的诱变剂
紫外线照射可使DNA形成胸腺嘧啶二聚体（T-T）
如果T-T二聚体在同一条单链内
会使复制中止
如果T-T二聚体在双链之间
就会影响双链的变性 影响复制
最终引发DNA突变
第二个常用的是X射线
它可引发碱基脱氨反应
如腺嘌呤脱氨变成次黄嘌呤
胞嘧啶脱氨变成尿嘧啶
改变氢键配对方式 从而引发突变
生产实践中常常利用以上各种诱变剂进行诱变育种
诱变育种是指利用物理
化学等诱变剂处理均匀而分散的细胞群
在促进其突变率显著提高的基础上
采用简便 快速和高效的筛选方法
从中挑选出少数符合育种目的的突变株
以供科学实验或生产应用
诱变育种包括诱变和筛选两个环节
诱变是随机的 而筛选是定向的
因此 筛选是一个更加重要的环节
这是诱变育种的基本环节
一般是先将出发菌株进行纯化
同步培养 然后从培养液中离心收集细胞
洗涤 制造细菌悬浮液
用玻璃珠打散 过滤
获得细胞或孢子悬液 进行活菌计数
之后对细胞或孢子悬液进行诱变
通过预备试验
先筛选出合适的诱发剂及最佳剂量
然后用合适的诱发剂及最佳剂量
对细胞或孢子悬液进行诱变处理
经培养后计数存活细胞 计算致死率
选出存活率高的菌株进行涂板培养
然后用平板法进行分离
计算出变异率
再经过一系列复杂的初筛 复筛
选出最合适的突变菌株
进行菌种保藏和扩大试验
在生产实践中
我们一般要遵守以下七个诱变育种的原则
第一 要选择简便有效的诱变剂
常见的有物理类的紫外线
激光 X射线 γ射线等
化学类的有烷化剂
碱基类似物和吖啶类化合物
第二 要挑选优良的出发菌株
所谓出发菌株是指用于育种的原始菌株
那如何获得合适的出发菌株呢？
一是由自然界直接分离获得的野生型菌株
二是在生产中经历了生产条件考验的菌株
三是已经经过诱变甚至多次改造的菌株
四是对诱变剂敏感的增变株
都可以作为合适的诱发菌株
第三 要处理单细胞或单孢子悬液
因为分散状态的细胞可以均匀地接触诱变剂
也可避免长出不纯的菌落
第四 要选用最适的诱变剂量
诱变剂既可提高诱变的频率
又可扩大变异的幅度
还可使变异向正变的方向移动
那最适的诱变剂量就是指
在提高诱变率的基础上
既能扩大变异幅度
又能促使变异正向移动的剂量
就是最适的剂量
在实验中一般会先绘制两条重要的实验曲线
剂量－存活率曲线和剂量－诱变率曲线
从中找到剂量－存活率－诱变率三者的最佳结合点
这个剂量就可以认为是最适剂量
第五 要充分利用复合处理的协同效应
从这个表中可以看出
诱变剂的复合处理常常表现出明显的协同效应
如紫外线和X射线联合使用
可使突变率翻倍
紫外线与乙酸二乙酯联合使用
协同效果更是明显
另外 可以增加处理的次数
比如说 照射次数由一次变到六次
突变率也是大大提高的
常用的复合处理有
两种或多种诱变剂同时使用
两种或多种诱变剂先后使用
还有一个就是 同一种诱变剂重复使用
第六 要利用和创造形态
生理与产量之间的相关指标
为了提高育种时初筛的效率
必须先进行大量的分析测定和统计工作
找到形态变异与产量变异两者之间的相关性
然后利用鉴别性培养基的原理或其他途径
把原先肉眼无法观察的生理性状或产量性状
转化为可见的“形态”性状
这样就可以利用平板法快速检出
第七 要设计高效 科学的筛选方案
初筛时应以量为主 也就是要选留较多的
有生产潜力的菌株
复筛时 要以质为主
这要求对少量潜力大的菌株的代谢产物量
进行精确测定
好 同学们
我们第九章就讲完了
本章要求同学们了解突变的基本概念
种类和特点等
重点掌握DNA修复的机理
理解诱发突变在生产实践中的应用
好 下次课再见
-1.1 a brief history of molecular biology
--分子生物学的历史
-2.1 生物大分子
-2.2 生物大分子复合物
-第二章单元测试
-3.1 核酸的结构
-3.2 核酸的理化性质
-3.3 染色体的结构
-3.4 基因，基因组及人类基因组的特点
-第三单元测试
-4.1 the discovery of genetic material
--4.1 遗传物质的发现the discovery of genetic material
-4.2 半保留复制的过程和特点
-4.3 几种特殊的复制形式
-4.4 随机复制对半保留复制的补充
-第四章单元测试
-5.1 转录的起始及RNA聚合酶
-5.2 启动子的特点及转录因子
-5.3 转录的延伸和终止
-5.4 转录后的加工
-第五章单元测试
-6.1 遗传密码子的破解和密码子的“简并性”
-6.2 tRNA的结构特点
-6.3 核糖体的结构特点
-6.4 蛋白质的翻译过程
-6.5 蛋白质的翻译后修饰
-6.6 mRNA在细胞内的非随机分布与翻译
-第六章单元测试
-7.1 氨基酸与蛋白质
-7.2 蛋白质的四级结构
--蛋白质的四级结构
-7.3 蛋白质的理化性质
--蛋白质的理化性质
-7.4 蛋白质的结构域，蛋白质家族及种系进化分析
-第七章单元测试
-8.1 操纵子模式及原核基因表达的调控
-8.2 真核基因表达转录和转录后水平的调控
-第八章单元测试
-9.1 突变概述
--9.1 突变概述
-9.2 突变的后果及修复
-9.3 人工突变，表型筛选及育种
--9.3 诱突育种
-第九章单元测试
-10.1 DNA指纹与个体识别
-10.2 基因编辑与伦理
-第十章单元测试
