基因突变和诱变育种[精选].ppt

微生物学 第二节 基因突变和诱变育种 观点一： “驯化”或“驯养” 认为，突变是通过适应而发生的，即各种抗性是由其环境诱发出来的，突变的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是“定向变异”，也有人称它为“驯化”或“驯养”。 观点二：自发产生 另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是不相对的。由于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综在一起，所以难以探究问题的实质。 淘汰野生型: 有没有选择性培养基：野生型不生长，缺陷型生长 MM 野生型生长，缺陷型不生长 ?? ?? ?? 孢子→ → → 菌丝体?? ?? ?? ??? 过滤、离心 ?? 青霉素法(细菌） MM+青霉素 诱变菌悬液→→→ →→野生型生长 →→→死亡 ?? ? 缺陷型生长→→ 幸存 ? ?? ? ?? ↓ ? ?? CM ↓ 结果：无菌生长 逐个检出法 影印平板法 a. 基本培养基（MM，符号为［－］） ① 与筛选营养缺陷型突变株有关的3类培养基 仅能满足某微生物的野生型菌株生长所需的最低成分的组合培养基，称MM。 b. 完全培养基（complete medium，CM，符号为［＋］） 凡可满足一切营养缺陷型菌株营养需要的天然或半组合培养基，称为CM。 一般可在基本培养基中加入一些富含氨基酸、维生素、核苷酸和碱基之类的天然物质，如蛋白胨或酵母膏等配制而成。 c. 补充培养基（supplemental medium，SM，符号为［A］或［B］等） 凡只能满足相应的营养缺陷型突变株生长需要的组合或半组合培养基，称为SM。 在基本培养基上再添加对某一营养缺陷型突变株所不能合成的某相应代谢产物所组成，可专门选择相应的突变株。 原养型（prototroph） ② 与营养缺陷型突变有关的3类遗传型个体 野生型（wild type，wild strain） 营养缺陷型（auxotroph） 从自然界分离到的原始菌株（A＋B＋） 经诱变剂处理后的突变株（A—B—） 经回复突变或重组后产生的菌株（A＋B＋） ③ 营养缺陷型的筛选方法 第一步，诱变剂处理 第二步，淘汰野生型 第三步，检出缺陷型 第四步，鉴定缺陷型 筛选 诱变 诱变育种 定向的——更重要 随机的 可获得供工业和实验室应用的各种菌株； 提高有用代谢产物的产量； 减少杂质、提高产品质量、扩大品种和简化工艺等。 诱变育种具有重大的实践意义 诱变育种的特点 （1）提高突变率，扩大突变谱 （2）有效地改良个别、单一性状 （3）缩短育种年限 （4）定向变异和有益突变的频率低 1. 诱变育种的基本环节 出发菌株 纯化、同步培养 培养液 离心收集细胞，洗涤，制菌悬液玻璃珠打散，过滤 细胞或孢子悬液 诱变处理 平板分离 初筛 复筛 保藏及扩大试验 活菌计数，诱变预备试验 存活细胞计数，致死率计算 变异率计算 2. 诱变育种中的原则 （1）选择简便有效的诱变剂 诱变剂 （mutagen） 物理因素 化学诱变剂 非电离辐射类的紫外线、激光和离子束（ion beam，有小型加速器提供）等 引起电离辐射的X射线、γ射线和快中子等 主要有烷化剂、碱基类似物和吖啶类化合物 烷化剂可与巯基、氨基和羧基等直接发生反应，更易引起基因突变。 最常用的烷化剂 N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍（NTG）、 甲基磺酸乙酯（EMS）、 甲基亚硝基脲（NMU）、 硫酸二乙酯（DES）、 氮芥、乙烯亚胺和环氧乙烷等。 拟辐射物质 氮芥、硫芥和环氧乙烷等 各种点突变 一般只有辐射才能诱发的 染色体畸变 诱发 出发菌株（original strain）是指用于育种的原始菌株，选用合适的出发菌株有利于提高育种的效率。 （2）挑选优良的出发菌株 合适的出发菌株来源： ① 由自然界直接分离获得的野生型菌株； ② 在生产中经历生产条件考验的菌株； ③ 已经过诱变甚至多次改造的菌株； ④ 选用对诱变剂敏感性较高增变变异株；等等。 在诱变育种中，所处理的细胞必须是单细胞、均匀的悬液状态。 （3）处理单细胞或单孢子悬液 菌悬液制备目