8 基因和突变142.ppt

第五节　基因突变的诱发 一、物理因素诱变 (一)电离辐射诱变 (二)非电离辐射诱变 二、化学因素诱变 　　自然条件下各种动、植物发生基因突变的频率不高，它可保持生物种性的相对稳定性。但不利于动、植物育种。 　　因此，穆勒和斯特德勒于1927年用X射线开始研究人工诱变，结果证实人工诱发基因突变可以大大提高突变率。 人工诱变：基因+诱变技术 ?新性状?品种［至1999年（IAEA），62个国家和地区在163个物种中育成突变品种1961个］ 人工杂交:亲本+杂交技术?性状重组?品种 分子生物技术：目标基因+生物技术?受体?品种 变异 自然变异 人工变异 一、物理因素诱发 　　物理因素?各种电离辐射?非电离辐射。 　　基因突变需要相当大的能量，辐射是能量来源。 　　能量较高的辐射如紫外线除产生热能外，还能使原子“激发”(activation)；高能量辐射如X射线、γ射线、α射线、β射线、中子等除产生热能、激发原子，还能使原子“电离”(ionization)，诱使基因发生突变。 　　辐射诱变的作用是随机的（无特异性）。 　　性质和条件相同辐射?诱发不同的变异，性质和条件不同的辐射?诱发相同的变异。 　∴当前只能期望通过辐射处理得到随机变异。 1．电离辐射诱变 中子诱变效果好，但经中子照射后的物体带有放射性，人体不能直接接触。 　　其它还有激光、电子和微波、α射线(一般不用，电离程度很大，内照射很危险)等。 　诱发育种中常用射线 外照射 最近 核反应堆或加速器如钋-铍中子源 弱 中子 内照射(浸泡或注射) 较迟 32P、35S、14C、65Zn 弱 β 外照射 较早 60Co、137Cs 强 γ 外照射 早(1927 ) X光机 较强 X 照射方法 应用时间 辐射源 穿透力 射线 例： 高秆?矮秆，其原因： ①由基因突变而引起； ②因土壤贫瘠或遭受病虫害而生长不良等。 　　 　　鉴定方法：可将变异体与原始亲本在同一栽培条件下比较。 　　高秆?矮秆?后代为高秆，则不是突变，由环境引起；　　 　?　 　　　后代仍为矮秆，则是基因突变引起的。 ㈡、显、隐性的鉴定 　　显性突变和隐性突变的区分，可利用杂交试验加以鉴定。如： 　　突变体矮秆株 ? 原始品种(高) 　　　　　　　　? 　　　　　　　F1高秆 　　　　　　　　? ? 　　　　F2有高秆、也有矮秆， 　　说明该突变属于隐性突变。 ㈢、突变率的测定 　1．基因突变率很低：不同生物和不同基因有很大差别。 　　　 许多致癌因子(如黄曲霉素、亚硝酸盐) 会增加基因突变的频率，因此要保护环境。 　2．自然条件下突变率： ① 高等生物：1×10-6 ~ 1×10-8，即100万? 1亿配子中有一个发生突变，由于高等生物在进化过程中能保持相对稳定性，故突变率较低、突变范围也较小。 ② 低等生物：1×10-4~1×10-8，即1万?1亿个个体才有一个发生突变，如细菌。 3．突变体：基因突变而表现出突变性状的细胞或个体。 4．突变率的估算： 　　突变频率：突变个体数占总个体数的比数。 　　突变率：基因发生突变的频率。 　　基因突变率的估算因生物生殖方式而不同，不同生物的不同基因，各有一定的突变频率。 ①．有性生殖的生物：突变率通常是用每一配子发生突变的概率，即用一定数目配子中的突变配子数表示。 　　例如，玉米籽粒7个基因的自然突变率，彼此各不相同，其中有的较高，如R基因在每百万个配子中的平均突变率为492；有的较低，如Sh基因仅为1.2，两者相差高达500倍。 ②．无性繁殖的生物：如细菌的突变率是用每一细胞世代中每一细菌发生突变的概率，即用一定数目的细菌在分裂一次过程中发生突变的次数表示。 　　例如，大肠杆菌在一个世代中一个细胞发生的突变率。链霉素抗性基因strR为4×10-10，乳糖发酵基因1ac-为2×10-7。两者突变率亦表现很大的差异。 5．突变率的测定： ① 花粉直感：估算配子的突变率。 例： 　　这在当代籽粒上即可发现(理论上应全部为Susu)。　　如果10万粒种子中有5粒为甜粒，则 突变率= 5/100000 = 1/2万 ② 根据M2出现突变体占观察总个体数的比例进行估算。 突变率：M2突变体数/ 观察总个体数 玉米　非甜Su　　 甜粒su P　　 susu　　 ?　　SuSu F1大部分为Susu，极少数为susu 对父本进行射线处理 6．禾谷类作物(如稻、麦) 往往有几个幼穗原始体，其体细胞突变常发生在于其中一个，因而又影响一个穗子、甚至其中部分籽粒。 　　如果是隐性突变则必须分株分穗收获，然后分别播种几代才能发现突变性状，这时突变率的测定应以单穗或籽粒作为估算单位。 自交 单穗收获 自交 单株 收获 二、生化突变的鉴定 　　19