《微生物基础》课件——5.4诱变育种.pptxVIP

诱变育种微生物基础

微生物诱变育种以人工诱变手段诱发微生物遗传物质发生突变，并从突变群体中筛选出所需要的突变株，进而培育成新品种的育种方法。

人工诱变手段有哪些？遗传物质发生怎样的突变？诱变育种的程序路径是怎样的？诱变育种的机理是什么？

一、基本原理

诱变育种采用物理、化学诱变因素使微生物DNA的碱基排列发生变化，以使排列错误的DNA模板形成异常的遗传信息，造成某些蛋白结构变异，而使细胞的功能发生改变。

物理诱变物理诱变生物诱变物理诱变因子化学诱变因子生物诱变因子

物理诱变因子化学诱变因子生物诱变因子主要采用电离辐射和非电离辐射等物理因素诱发变异主要利用烷化剂、碱基类似物、移码诱变剂、脱氨剂和羟化剂等化学物质诱发变异主要包括噬菌体、质粒、DNA转座子诱变和原生质体融合、DNA改组、基因组重排等能够显著提高基因重组频率的诱变技术

物理诱变中的X射线、γ射线等电离辐射会引起DNA双链或单链断裂，实现DNA的删除或结构改变非电离辐射如紫外线照射则使嘧啶形成二聚体；

化学诱变剂如碱基类似物，因其与DNA碱基结构类似，在复制时取代DNA分子中的碱基，引发配对错误。

脱氨剂如亚硝酸主要作用于碱基上，脱去氨基形成酮基，DNA交联，引发突变。

生物诱变中的DNA改组的目的是对多个同源序列组成的文库进行随机片段化，再利用PCR使其发生随机的重组，实现多亲本的基因重组；而噬菌体、质粒和DNA转座子的使用，则会通过碱基取代和DNA链断裂实现碱基的删除、重复和插入。

二、主要环节

诱变以合适的诱变剂处理大量而均匀分散的微生物细胞悬浮液,在引起绝大多数细胞致死的同时，使存活个体中DNA结构变异频率大幅度提高。筛选用合适的方法淘汰负效应变异株，选出极少数性能优良的正变异株，以达到培育优良菌株的目的。

（一）选择出发菌株?①从自然界分离得到的野生型菌株②通过生产选育，即由自发突变经筛选得到的高产菌株③已经诱变过的菌株出发菌株的要求：单个、分散的细胞,宜呈悬浮状态，细胞核越少越好,最好是单核。处理前细胞尽可能达到同步生长状态。

（二）制备菌悬液诱变育种要求所处理的细胞必须是处于对数期且生长同步的单细胞悬液。一般处理细菌的营养细胞，采用生长旺盛的对数期，其变异率较高且重现性好。霉菌的菌株一般是多核的，因此对霉菌都用孢子悬浮液进行诱变，对放线菌一般也如此。

（二）制备菌悬液但孢子生理活性处于休眠状态，诱变时不及营养细胞好，因此最好采用刚刚成熟时的孢子，其变异率高。或在处理前将孢子培养数小时，使其脱离静止状态，则诱变率也会增加。?处理真菌的孢子或酵母时，其菌悬液的浓度大约为106个／mL，细菌和放线菌的孢子的浓度大约为108个／mL。?

（三）诱变处理?物理诱变剂紫外线化学诱变剂亚硝基胍（NTC）亚硝基甲基脲（NMU）

（三）诱变处理?合适的剂量在高诱变率的基础上，既能扩大变异幅度又能促使变异移向正突变范围的剂量。一般来说，诱变频率往往随剂量的增高而增高，但达到一定剂量后，再提高剂量会使诱变频率下降。正突变较多地出现在较低的剂量中，而负突变则较多地出现在高剂量中。因此，在诱变育种工作中，较倾向于采用较低剂量。目前诱变剂处理剂量一般选择死亡率为70%~80%时的剂量。

（四）变异菌株的分离和筛选?通过诱变处理，在微生物群体中出现各种突变型的个体，但其中多数是负突变体。为在短时间内获得好的效果，应采用效率较高的筛选方案或筛选方法。实际工作中，一般分初筛和复筛两阶段进行，前者以量为主，后者以质为主。?