《微生物基礎(chǔ)》課件-5.4誘變育種

誘變育種微生物基礎(chǔ)微生物誘變育種以人工誘變手段誘發(fā)微生物遺傳物質(zhì)發(fā)生突變，并從突變?nèi)后w中篩選出所需要的突變株，進(jìn)而培育成新品種的育種方法。人工誘變手段有哪些？遺傳物質(zhì)發(fā)生怎樣的突變？誘變育種的程序路徑是怎樣的？誘變育種的機(jī)理是什么？一、基本原理誘變育種采用物理、化學(xué)誘變因素使微生物DNA的堿基排列發(fā)生變化，以使排列錯(cuò)誤的DNA模板形成異常的遺傳信息，造成某些蛋白結(jié)構(gòu)變異，而使細(xì)胞的功能發(fā)生改變。物理誘變物理誘變生物誘變物理誘變因子化學(xué)誘變因子生物誘變因子物理誘變因子化學(xué)誘變因子生物誘變因子主要采用電離輻射和非電離輻射等物理因素誘發(fā)變異主要利用烷化劑、堿基類似物、移碼誘變劑、脫氨劑和羥化劑等化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)變異主要包括噬菌體、質(zhì)粒、DNA轉(zhuǎn)座子誘變和原生質(zhì)體融合、DNA改組、基因組重排等能夠顯著提高基因重組頻率的誘變技術(shù)物理誘變中的X射線、γ射線等電離輻射會(huì)引起DNA雙鏈或單鏈斷裂，實(shí)現(xiàn)DNA的刪除或結(jié)構(gòu)改變非電離輻射如紫外線照射則使嘧啶形成二聚體；化學(xué)誘變劑如堿基類似物，因其與DNA堿基結(jié)構(gòu)類似，在復(fù)制時(shí)取代DNA分子中的堿基，引發(fā)配對(duì)錯(cuò)誤。脫氨劑如亞硝酸主要作用于堿基上，脫去氨基形成酮基，DNA交聯(lián)，引發(fā)突變。生物誘變中的DNA改組的目的是對(duì)多個(gè)同源序列組成的文庫進(jìn)行隨機(jī)片段化，再利用PCR使其發(fā)生隨機(jī)的重組，實(shí)現(xiàn)多親本的基因重組；而噬菌體、質(zhì)粒和DNA轉(zhuǎn)座子的使用，則會(huì)通過堿基取代和DNA鏈斷裂實(shí)現(xiàn)堿基的刪除、重復(fù)和插入。二、主要環(huán)節(jié)誘變以合適的誘變劑處理大量而均勻分散的微生物細(xì)胞懸浮液,在引起絕大多數(shù)細(xì)胞致死的同時(shí)，使存活個(gè)體中DNA結(jié)構(gòu)變異頻率大幅度提高。篩選用合適的方法淘汰負(fù)效應(yīng)變異株，選出極少數(shù)性能優(yōu)良的正變異株，以達(dá)到培育優(yōu)良菌株的目的。（一）選擇出發(fā)菌株

①從自然界分離得到的野生型菌株②通過生產(chǎn)選育，即由自發(fā)突變經(jīng)篩選得到的高產(chǎn)菌株③已經(jīng)誘變過的菌株出發(fā)菌株的要求：

單個(gè)、分散的細(xì)胞,宜呈懸浮狀態(tài)，細(xì)胞核越少越好,

最好是單核。處理前細(xì)胞盡可能達(dá)到同步生長狀態(tài)。（二）制備菌懸液誘變育種要求所處理的細(xì)胞必須是處于對(duì)數(shù)期且生長同步的單細(xì)胞懸液。一般處理細(xì)菌的營養(yǎng)細(xì)胞，采用生長旺盛的對(duì)數(shù)期，其變異率較高且重現(xiàn)性好。霉菌的菌株一般是多核的，因此對(duì)霉菌都用孢子懸浮液進(jìn)行誘變，對(duì)放線菌一般也如此。（二）制備菌懸液但孢子生理活性處于休眠狀態(tài)，誘變時(shí)不及營養(yǎng)細(xì)胞好，因此最好采用剛剛成熟時(shí)的孢子，其變異率高?；蛟谔幚砬皩㈡咦优囵B(yǎng)數(shù)小時(shí)，使其脫離靜止?fàn)顟B(tài)，則誘變率也會(huì)增加。

處理真菌的孢子或酵母時(shí)，其菌懸液的濃度大約為106個(gè)／mL，細(xì)菌和放線菌的孢子的濃度大約為108個(gè)／mL。

（三）誘變處理

物理誘變劑紫外線化學(xué)誘變劑亞硝基胍（NTC）亞硝基甲基脲（NMU）（三）誘變處理

合適的劑量在高誘變率的基礎(chǔ)上，既能擴(kuò)大變異幅度又能促使變異移向正突變范圍的劑量。一般來說，誘變頻率往往隨劑量的增高而增高，但達(dá)到一定劑量后，再提高劑量會(huì)使誘變頻率下降。正突變較多地出現(xiàn)在較低的劑量中，而負(fù)突變則較多地出現(xiàn)在高劑量中。因此，在誘變育種工作中，較傾向于采用較低劑量。目前誘變劑處理劑量一般選擇死亡率為70%~80%時(shí)的劑量。（四）變異菌株的分離和篩選

通過誘變處理，在微生物群體中出現(xiàn)各種突變型的個(gè)體，但