第五章-工业微生物诱变育种诱变剂.pptVIP

第五章 工业微生物 诱变育种诱变剂 本章内容 诱变剂是指那些能诱发基因突变、并使 突变率提高到超过自发突变水平的物理或 化学因子。 物理诱变剂 种类 化学诱变剂 生物诱变剂 诱变育种的特点 （1）提高突变率、扩大突变谱。 （2）改良单一性状比较有效，同时改良多 个性状较困难. （3）性状稳定快，育种年限短。 （4）诱发突变的方向和性质尚难掌握。 一、物理诱变剂 包括紫外光、x射线、γ射线、快中子、α射线、 β射线和超声波等。其中紫外光沿用最广，诱变 抗生素高产突变株有很优异的效果。 非电离辐射：电子级能提高，但不产生离子。 电离辐射:能击中电子并产生正离子 1、物理阶段 持续时间极短（10-5~10-8秒）。电离辐射产生能量转移，在体内形成电离效应。 2、化学阶段 持续时间极短（10-5~10-8秒） 。形成大量的自由基。 3、生物化学阶段 持续时间短（10~10-2秒） 。 大量的自由基与生物大分子发生化学反应，形成大 量的烷化自由基(R.)，将辐射效应转移到生物大分 子中。 烷化自由基持续时间长，并可通过繁殖传递。 ①菌种的遗传背景和生理状态； ②可见光； ③水分； ④电离辐射诱变剂在氧气或空气中使用时，其辐射效应一般要比在真空中或在惰性气体中时要高； ⑤温度对电离辐射效应也有影响，主要是能改变氧与自由基，或自由基相互间的作用程度。 1、性质和来源 波长在40一390nm之间。由于DNA分子的紫外 光吸收值为260nm，因而波长在200-300nm的 紫外光才有诱变作用。紫外光源一般要求为发 射光谱集中在260nm附近的紫外光灯，灯管内 装有氖气的低压放电灯是较理想的光源，国内 一般采用30瓦的紫外光灯，光谱分布范围广， 诱变效率差。 特点：能量较低；对组织穿透力强. 2、紫外光的剂量 单位:尔格能量/mm2 (灯具发射强度随使用时间延长而下降。) 实际应用-相对剂量：照射时间、杀菌率来表示 杀菌率：90.0%-99.9% 时间：芽孢菌10min； 小芽孢杆菌营养缺陷型1-3min； 一般营养体3-5min； 无芽孢菌和革兰氏阳性菌0.5-2min。 3、诱变机理 嘧啶二聚体 DNA链的断裂 胞嘧啶与尿嘧啶的水和作用 DNA与蛋白质交联 出发菌株 前培养；培养基丰富营养、细菌培养到 对数期、真菌孢子刚成熟； 制备菌悬液：处理液均用生理盐水制 备。细菌调节菌液浓度到108个/ml，真菌约为106—107 /ml，放线菌则为l07—108/ml. 照射 设备：紫外灯、磁力搅拌器、暗室、培养皿等; 紫外灯：波长为253.7nm,功率是15W; 处理时的照射距离：20cm — 30cm; 样品：要直接暴露在紫外灯下，厚度不能超过3mm,照射时，要用磁力搅拌器搅拌。 注意：操作和培养时必需避免可见光直射液面，最好在黄色或红色灯光下操作。 后培养：1.5-2小时； 稀释涂皿 （四）、电离辐射 （五）新型诱变剂 微波:电磁波 红外线：0.75～1000μm 激光：光量子流 高能电子流：强电离辐射 航天育种：利用返回式卫星进行农作物新品种的选育的一种方法。 6、低能离子注入 过程：能量沉积、动量传递、离子注入和电荷交换 时间：10－19－10－13s中间时发生。 特征：具有Y射线能量沉积引起机体损伤的；动能交换产生的级联损伤，表现为遗传物质原子转移、重排或基因的缺失；慢化离子、移位原子和本底元素复合反应造成的化学损伤以及电荷交换引起的生物分子电子转移造成的损伤。 常用离子：通常采用N+、H+、Ar＋。 生物学效应：相当于物理和化学诱变两者相结合的复合诱变效应 化学诱变剂是一些能和DNA起作用，改变 其结构，并引起遗传变异的化学物质。 碱基类似物 烷化剂 移码突变剂 其他类 1、种类 腺嘌呤的结构类似物 鸟嘌呤的结构类似物 2、碱基类似物作用机制 例5-BU诱发A-T变为G-C过程 3、各种碱基类似物的性质和使用方法 性质 5-溴(氟)尿嘧啶(5-Bu，或5-Fu)为白色无味结晶粉末，溶于水或醇中，几乎不溶于氯仿和乙醚。 脱氧溴尿核苷(亦即溴脱氧尿核苷，5-BudR)，白色结晶状粉末，无臭、无味，难溶于水和甲醇