紫外线诱变育种综述

第一篇：紫外线诱变育种综述

紫外线诱变育种

摘要：紫外线诱变操作简单、对实验设备要求低，是目前被广泛运用的一种物理诱变剂，人们利用紫外线诱变得到了大量的优秀菌种。本文论述了紫外线诱变的原理、操作流程、其适用范围及研究进展。

关键词：紫外线 诱变 育种 微生物

目前微生物发酵技术被广泛的应用到许多生产行业，如生产啤酒、白酒、乳制品、酶制剂、抗生素等行业，同时微生物在解决人类的粮食能源、健康、资源和环境保护等问题中正显露出越来越重要且不可替代的独特作用[1]。但就目前被投入工业化使用的工业菌大多在生长周期、培养基、产率等方面不能满足工业生产的需求。理想的工业菌种必须具备: 遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存等特性。诱变是最早在抗生素上应用的一种育种技术, 它通过物理、化学、生物因素作用于抗生菌, 人为的使其遗传物质发生变异, 从中选育高产菌株[2]。紫外线诱变属于一种物理诱变剂，它是在微生物发酵技术育种中最早使用的一种诱变方法。紫外线诱变可以用于大量不同的菌种育种中，如芽孢杆菌、链霉菌、镰刀菌等，通过紫外线对微生物进行诱变，得到了大量比较优秀的工业菌种。由于紫外线诱变育种简便易行、对条件和设备要求较低并能较好地提高代谢产物的产量，故在微生物育种中仍广泛应用［3］。本文对紫外线诱变的原理、操作流程、其适用范围、研究进展进行了概述。

一、紫外线诱变的原理

紫外线属于一种物理诱变剂，它能使被照射的物质的分子或原子中的内层电子提高能级。主要生化反应：1.DNA链和氢键的断裂 2.DNA分子间（内）的交联 3.嘧啶的水合作用 4.形成胸腺嘧啶二聚体 5.造成碱基对转换 6.修复后造成差错和缺失。

紫外线诱变处理的有效波长为200-300×10nm，最适为254nm(此为核酸的吸收高峰)。DNA和 RNA的嘌呤和嘧啶吸收紫外光后，DNA 分子形成嘧啶二聚体，即两个相邻的嘧啶共价连接，二聚体出现会减弱双键间氢键的作用[4]，并引起双链结构扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而有可能引起突变或死亡.另外二聚体的形成，会妨碍双链的解开，因而影响DNA 的复制和转录.总之紫外辐射可以引起碱基转换、颠换、移码突变或缺失，即是所谓的诱变[5]，从而引起上述的生化反应。

二、紫外线诱变的操作流程

1、测定菌种的生长曲线

首先对需要进行诱变的实验菌种进行纯化，然后将菌种接到培养基中培养。在不同的时间取适量的培养液，用分光光度计检测其中菌体浓度的OD值，通常是每两个小时检测一次[6]。根据不同时间的OD值绘制实验菌种的生长曲线，找到其对数生长期。

2、对处于对数期的菌种进行诱变

将实验菌种接到培养基中，根据其生长曲线培养到对数期的中期。然后离心分离得到菌体，用生理盐水把菌体制成菌悬液，调节菌悬液使菌体浓度在108个/ml左右。各取5mL 菌悬液移入18 个无菌培养皿中，置于距30W 紫外灯30cm 处 的磁力搅拌器上照射1min，然后打开皿盖并开启磁力搅拌器，分别照射0s(对照用)、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s(各做2 组)[7]。诱变完成后马上盖上盖，并取出，用黑布包上。将所有需要诱变的培养皿都用黑布抱起来，然后放入4℃冰箱，静置1.5h。然后取出培养皿，在暗光条件下，分别取经紫外线诱变的菌悬液0.1mL 涂布于18 个固体鉴别培养基上，倒置于37℃恒温培养箱中避光培养36h[7]。待培养皿长出菌落后计数。每组以3 个平皿菌落数的平均值为该组的菌落数,以照射时间为横坐标、存活率为纵坐标,绘制诱变效应曲线, 找出致死率分别为50 %、60 %、70 %、80 %、90 %时的诱变时间[6]。一般认为，进行紫外诱变时，致死率为70% 左右时突变效果最好［3］。

然后再选择实验菌种的对数生长期培养物，制成菌悬液，分别取菌悬液5 mL 置于5 个培养皿中。在如下条件下进行诱变：紫外灯照射距离30 cm。照射时间分别为致死率50 %、60 %、70 %、80 %、90 %的时间[6]。然后对诱变过的5个梯度的菌液进行筛选，用合适的筛选方法筛选得到满意的菌种。

三、紫外线诱变的适用范围

紫外线适用于多种微生物的诱变，包括芽孢杆菌、酵母菌、放线菌等。近几年人们利用紫外线对大量的不同种微生物进行了诱变，并且取得了令人满意的成果。严可以[8]等对灰色链霉菌进行了紫外线诱变，得到了高产阿维菌素的菌株。肖湘政[9]等以胶质芽孢杆菌HM8841 作为出发菌株,通过紫外线诱变和突变菌株性能测定,选育出3 株适合生产发酵的优良菌种。与出发菌株相比,突变株具有缩短发酵周期,提高发酵水平,增强芽孢抗逆性能等特点。陈立梅

[10]

等用紫外线诱变方法，以土霉素产生菌龟裂链霉菌Lf-2为出发菌株经过紫外线诱变后，筛选的菌株于出发菌株相比发酵效价提高了17.4%，发酵指数提高了23.9%。所以紫外线诱

变基本上适应与目前已我们所掌握的所有微生物。

四、紫外线诱变的研究进展及未来的展望

紫外线诱变技术作为最早被人们使用的一种诱变育种技术，发展到现在，人们基本上已经掌握了它的诱变原理，同时也形成了一套比较完整、规范的实验流程。人们只要根据自己实验的需要，对紫外线的照射时间和照射距离做出适当的调整，就可以进行紫外线诱变。

但是由于紫外线诱变被大量使用，也造成了现在多数菌种对紫外线产生了诱变剂疲劳效应。某一菌株长期使用诱变剂之后,除产生诱变剂疲劳效应外, 还会引起菌种生长周期延长、孢子量减少、代谢减慢等, 这对发酵工艺的控制不利, 在实际生产中多采用几种诱变剂复合处理、交叉使用的方法进行菌株诱变。这是由于不同诱变方法对同一菌株的诱变效果不同, 如诱变剂A 能加快菌株孢子量生长速度, 诱变剂B 能提高菌株产活性物质产量, 诱变剂C能缩短菌株发酵周期。因此, 根据诱变剂对菌种的诱变机制选择几种诱变剂进行交替诱变, 效果可能会比使用单一诱变剂更好[2]。

目前人们对紫外线的复合诱变运用还不是很了解，在大多数实验中学者都是通过经验来选取其他诱变剂来和紫外线进行复合诱变，没有形成选择其他诱变剂与紫外线共同进行复合诱变的具体实验理论体系或方法。应该选择哪些诱变剂和紫外线进行复合诱变、其他诱变剂和紫外线的相对剂量应该是多少，将是以后人们研究紫外线诱变运用的重点之一。

参考文献：

[1]季宇彬,朱兴杰,徐农儒,李文兰.微生物诱变育种方法的研究进展

[2]李戈, 曾会才.诱变在产抗生素微生物育种中的应用进展.洛阳师范学院学报,2002,第2期

[3]周德庆.微生物学教程［M］.北京: 高等教育出版社，2002: 212.[4]Madigan , M.T(美)Martinko J.M(美), Parker , J.(美).微生物生物学[M].北京: 科学出版社, 2001 :390.[5]曹友声, 刘仲敏.现代工业微生物学[M].长沙: 湖南科学技术出版社,1998.[6]陈 香,蒋立建,韩 刚,韩 冲.紫外线诱变提高细菌产纤维素酶活力的研究.化学与生物工程2008 ,Vol.25 No.2.[7] 游玟娟.紫外线诱变选育酸性α－淀粉酶高产菌株.安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2010，16(11).[8]严可以, 弓爱君, 孙翠霞, 邱丽娜.阿维菌素生产工艺研究进展.现代化工，第26卷增刊，2006.7.[9]肖湘政1 , 张志红2 , 秦艳梅1.胶质芽孢杆菌HM8841 紫外线诱变育种研究.微生物学杂志,2006.1,第26卷第1 期.[10]陈立梅1.2，汪旭1.2，李启云1，杨石嶂1，杨信东2.链霉菌诱变育种方法综述.吉林农业科学,2006,31(2):62-封三.内蒙古大学本科生学年论文

紫外线诱变育种

学 生： 杜 超

专

业： 生物技术

年

级： 2009级

学号：00911094 指导教师：苑林

第二篇：诱变育种发展

在人为的条件下,利用物理,化学等因素,诱发生物产生突变,从中选择,培育成动植物和微生物的新品种.诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。

诱发突变的物理因素主要指某些射线，如Y射线、X射线、B射线和中子流等；化学诱变剂主要指某些烷化剂，碱基类似物，抗生素等化学药物。物理诱变方法应用于植物始干1928年。L.J·斯德勒首先证实了X射线对玉米和大麦有诱变效应。1930年和1924年H.尼尔逊·爱尔和D.托伦纳分别用辐射诱变技术获得了有实用价值的大麦突变体和烟草突变体。化学诱变剂在植物上的应用一般认为始于1943年，当时F·约克斯用马来糖(脲烷)诱发了月见草、百合和风铃草的染色体畸变。这些早期工作为确立诱变育种的地位奠定了基础。

通过近几十年的研究人们对诱变原理的认识也逐步加深。我们知道，常规助杂交育种基本上是染色体的重新组合，这种技术一般并不引起染色体发生变异，更难以触及到基因。而辐射的作用则不同，它们有的是与细胞中的原子、分子发生冲撞、造成电离或激发；有的则是以能量形式产生光电吸收或光电效应；还有的能引起细胞内的一系列理化过程。这些都会对细胞产生不同程度的伤害。对染色体的数目、结构等都会产生影响，使有的染色体断裂了；有的丢失了一段，有的断裂后在“自我修复”的过程中头尾接倒了或是“张冠李戴”分别造成染色体的倒位和易位。当然射线也可作用在染色体核苷酸分子的碱塞上，从而使基因（遗传密码)发生突变。至于化学诱变，有的药剂是用其烷基置换其它分子中的 氢原子，也有的本身是核苷酸碱基的类似物，它可以“鱼目混珠”，造成DNA复制中的错误。无疑这些都会使植物的基因发生突变。理、化因索的诱导作用；使得植物细胞的突变率比平时高出千百倍，有些变异是其它手段难以得到的。当然，所产生的变异绝大多数不能遗传，所以，辐射后的早代一般不急 于选择。

但是，可遗传的好性状一经获得便可育成品种或种质资源。据世界原子能机构1985年统计，当时世界各国通过诱变已育成500多个品种，还有大量有价值的种质资源o 我国的 诱变育种同样成绩斐然，在过去的几十年中，经诱变育成的 品种数一直占到同期育成品种总数的10％左右。如水稻品种 原丰早，小麦品种山农辐63，还有玉米的鲁原单4号、大豆的铁丰

18、棉花的鲁棉I号等都是通过诱变育成的。当然与其它技术一样，诱变育种也有自身的弱点：一是诱变产生的有益突变体频率低；二是还难以有效地控制变异 的方向和性质；另外，诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。因此，诱变育种应该与其它技术相结合，同时谋求技术上的自我完善。

诱变育种技术的发发展

微生物诱变育种是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选，从各种各样的变异体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找到发挥这一突变株的最佳培养基和培养条件，使其在最适合的环境条件下合成高品质、高产量的有效产物。

诱变的主要目的是菌株尽量低死亡率的前提条件下尽量增加变异度，以期获得更多的变异菌株。针对这方面，遗传育种工作者根据理化学科和空间科学的发展，并且结合多年经典诱变育种的知识

经验，对其做了有益的补充。

菌种选育常用的诱变剂有：辐射源（x-、γ-射线、及紫外线等）、化学因子（5-氯尿嘧啶、亚硝酸、NTG等）、以及生物诱变剂（噬菌体、质粒等）。

生产菌株长期接受这些诱变剂处理，易造成产生菌生活力下降、代谢缓慢等缺点，同时也会导致产生菌对诱变剂的钝化现象。因而新的诱变因子的不断发现和应用，使得诱变技术得以不断的发展。

1）

低能离子束的应用：

离子注入表面改性技术是在20世纪80年代中期在国外兴起的。它首先是应用于动、植物品种的改良。在20世纪90年代中前期，这一高新技术逐渐应用于微生物的菌种选育。

诱变机理：低能离子注入育种机理较为复杂，目前尚在探索阶段，中国科学院等离子物理研究所余增亮等[1]首先把这些作用机理总结为能量沉积、动量传递、离子注入和电荷交换。优点：操作方便，成效显著，其生物学效应相当于理化诱变相结合的复合诱变效应，可以在低损伤的条件下达到高突变的效果。增加了诱变育种的突变源，特别为那些钝化菌株提供了新的诱变途径。

应用实例：用离子注入法处理生产VC的2-酮基-L-古龙酸高产菌系，糖酸转化率提高了15%—20%。用此法诱变利福霉素产生菌得到对自身有高抗性的突变株，使其产量和效价均有显著的提高。

2）

辐射技术在诱变上的新应用：（新辐射的选用）

选用新的辐射源比如：微波、激光、等离子体是近年来应用于微生物选

育的新技术之一。

微波是一种低能电磁辐射，它的生物学效应分为热效应和非热效应，通过采用分散低温干燥法，消除对诱变作用有负效应的热效应影响，选择适当的剂量、时间和样品的预处理，可达到引起微生物突变的效果。

激光是一种量子流，激光辐射通过产生光、热、压力、和电磁效应等综 合作用，直接或间接作用于微生物，从而引起DNA和RNA的改变。

等离子体育种技术是用N+、H+、Ar+等离子在特定的靶室中，以脉冲连续或间断辐射微生物体，使能量在微生物分子上沉积能量，从而达到遗传育种的目的。

这些方法的优点在于：为诱变育种引进了新的突变源，并且和现代物理学进展结合紧密，得到了电子计算机辅助，在剂量和时间上能做到精确性和可调控性。

应用实例：用激光和微波二者结合的方法得到一变异株HL-11，去甲基金霉素效价提高了65%。利用CO2激光对酿酒酵母菌进行辐射处理，经筛选得到乙醇产量增加了5%-10%的菌株5株。应用等离子体辐射技术于抗肿瘤抗生素柔红霉素产生菌——天兰淡红链霉菌经摇瓶筛选后，获得1株高产柔红霉素突变株137，在产生罐上应用，其柔红霉素效价较亲株高了25.8%。

3)利用空间差异进行诱变育种

空间育种技术是随着航空技术的发展而逐步发展成的一种新的诱变育种技术。目前应用较少，但随着我国航空事业的进一步发展，这项技术必然会有更大的发展空间。

其机理在于：利用外太空特有的重力状态、气压状态、离子辐射等因素对微生物遗传物质造成变异。优点在于：得到在地球上无法得到的一些变异菌株，大大的扩增微生物的变异范畴。

应用实例：利用返回式科学卫星搭载双歧杆菌，对搭载后的菌株进行了复壮和分离，从中筛选出一株空间变异菌株Space BbNC-8。经一系列生物学试验证明，它具有生长速度快，对高温、过氧化氢、乙醇耐受性明显提高，无耐药性质粒，对动物无毒副作用等良好生产性状。

4)原生质体的诱变育种

以上新方法均限于诱变的外部因素上，但要想达到良好的诱变效果，我们知道菌株本身的一些生理生化特征也处于十分重要的地位。为了提高诱变效率，育种工作者在诱变育种的方法上做了不少改进。其中将菌株制备成原生质体以增加对诱变剂的敏感不视为一条良策。

机理：去除细胞壁的保护作用，使其对外部诱变剂更加敏感，从而增加变异机率。

应用实例：对头孢链霉菌进行原生质体的制备，用紫外及激光进行原生质体诱变，HPLC检测突变株的生产能力。经激光诱变后得到两株高产菌株，分别比出发菌株产量高22.2%及23.0%。对麦角菌菌丝进行原生质体诱变育种，筛选出麦角隐亭高产菌株。

第三篇：杂交育种和诱变育种习题

1、杂交育种是指（）。

2、杂交育种所依据的主要遗传学原理是（）。

3、农业生产上，杂交育种是（），提高（）的常规方法。

4、杂交育种的方法也可用于（）、（）的育种。

5、杂交育种只能利用已有（）按需选择，不能（）,杂交后代会出现（）现象，育种进程缓慢，过程复杂。

6、诱变育种是指（）。

7、采用诱变育种方法可以（），在较短时间内获得更多的（）。

8、杂交育种的优点是（），不足是（）。

9、杂交育种取得的成就例如（）和（）。

10、诱变育种在微生物方面也发挥重要重要，（）的选育就是一个典

型例子

11、诱变育种的优点（）,其局限性是（），要克服其局限性可以采取（）的方法。

12、用于诱变育种的物理诱变因素有（）（）（）（）等。

13、两个纯种小麦杂交，一为高杆（D）抗病（T），另一为矮秆感病，这两对性状独立遗传，要培育矮秆抗病新品种，方法如下：

高杆抗病 X 矮秆感病→①→F1→②→F2→③→稳定遗传的矮秆抗病新品种

(1)这种育种方法叫（）育种，过程①叫（），过程②叫（）。（2）过程③的处理方法是（）。

（3）F1的基因型是（），表现型是（），符合育种要求的基因型

是（）。

第四篇：杂交育种与诱变育种讲稿

《杂交育种与诱变育种》

上课！今天由我来给大家讲这堂课。同学们把书本翻到98页，今天我们来学习第六章第一节：杂交育种与诱变育种（板书）。首先来看这样一组图片，如果你是一个育种专家的话，当你遇到这样两个品种的玉米时，你会怎么办？品种A，籽粒多但是不抗病，B，虽然籽粒少，但是他抗病。（怎么过渡?）假设你只有这两个品种，你会怎么做。。。生：杂交。对，我们肯定是想得到一个能综合这两个品种优良性状的新个体，也就是这样一种玉米，它即抗病又多子。关键是怎么才能得到它呢？我们用遗传图解来表示这个过程吧。自然状态下的AB品种都是纯合子。我们假设籽粒多用A表示籽粒少用a表示，那么A,B在这个性状上的基因型分别是什么，(MM同学你来回答)，很好坐下。抗病用B表示，不抗病用b表示，那么AB的基因型？大家一起说。A品种AAbb

B品种aaBB。好我们再来看看想得到的品种它的性状是？多抗，基因型呢A-B-。如果我们只考虑性状的话，是不是只需要这样的基因型就可以了》？那么现在只有A B，我们要如何得到这个新品种呢》？对杂交，杂交之后F1的基因型刚好就是我们想要的。来我们看看F1代它具备什么特点？ MM同学？性状上有什么特点:具备了双亲的优良性状。它的后代呢》？会发生性状分离！那假如你是这个育种专家，你会不会拿这样的种子卖给农民？这样的种子后代会有那么多的个体都不是多子抗病的，那人家要是真种出一些又少子又不看病的玉米来，人家就会来找你算账！

所以得到了F1之后，我们育种工作还没完成，还要继续找出即有双亲优良性状，又能稳定遗传的个体。这里稳定遗传的个体应该是什么基因型？AABB

我们现在得到F1之后怎么才能得到AABB呢？连续自交。以前遇到过类似的练习题，说现在我们有Aa这样的品种，我们想得到的是AA,连续自交N代Aa的比例是多少？（1/2）n，AA呢，我们这里因为想要的是AA,所以每一代我们可以通过性状淘汰掉不合要求的也就是aa。那同学们现在来计算，自交两代，每一代淘汰aa之后，AA占的比例是多少? 算出F1 F2代AA比例分别是多少，一会儿我找人回答。（走到学生座位去看，计算的怎么样）

（找两个学生回答，其中叫一个成绩好点的—）自交第一代，基因型及比例是多少》？ 1:2:1 通过性状我们淘汰掉aa之后，比例变为 1/3 2/3 其中1/3AA 自交之后比例还是三分之一。2/3 Aa自交后又会发生性状分离，比例还是1；2；1.有些同学在这里就把aa淘汰掉了，然后在这里AA跟Aa的比例就变成了三分之一三分之二，大家思考一到底下能不能在这里淘汰aa？？？？？？？

（这里是难点，要留半分钟的时间让学生回味。）

因为我们这里要以F1代整个作为一个群体，所以必须要算出aa在F1代中所占的比例后，再去掉F1代中的aa，剩下的才是F1代的AA和Aa。如果是在这里就去掉aa，大家想一想，得到的aa是不是F代中的aa真实的比例呢？不是，你的四分之一的aa只是Aa中的比例，而Aa本身还有比例三分之二，所以你们说到底应该是先算后去掉还是先去掉aa呢？（这一段是漏讲的内容）

所以这里淘汰掉aa之后，AA Aa的比例分别是五分之三五分之二。我们来看，通过刚才的计算是不是进一步验证了连续自交可以提高纯合子的比例？所以当我们只有杂合子的时候，想要纯合子应该采用什么方法？（连续自交）回到刚才这里我们现在有F1代，杂合子AaBb，我们想要的是纯合子，那你们说该怎么办。它的性状是什么？抗病而且多子。我们再来写出F2代的基因型和比例。9 3 3 1.我们想要的是这个九份的个体。而这九份可以分成两大类，一类是杂合子，一类是纯合子AABB。杂合子自交还是会出现性状分离，那纯合子会不会？不会。再思考一个问题，我们淘汰的时候是通过性状还是通过基因型淘汰的？我们到田里去拔掉不合要求的植株能看出基因型来吗?所以我们是通过性状来淘汰的。那再想想我们可以从性状上区分出这两类（都是符合要求的性状）吗？不能所以我们要继续自交，不断淘汰掉其他性状的个体，大概到了第六代纯合子的比例就超过了百分之九十多，这时候就可以拿去育种了，就算有个别的劣质种子也是符合规定的，农民也不会来找你算账的。那我们刚刚介绍的这种育种方法就叫做杂交育种。我们来看看书本上给我们归纳的杂交育种的概念：杂交育种是将（停顿半秒）两种或两种以上（重读）的品种的优良性状通过（半秒）交配（重读）集中在一起，注意这里的关键词是哪个？交配！再经过选择和培育，获得新品种的方法。

我们构建这个概念来归纳刚刚我们讨论的这个过程，用到的有哪些操作。杂交，自交，选优。大家想想，杂交育种是属于哪种变异类型？基因重组。所以它的原理就是基因重组！那我们看看这种方法有什么优点没有？你们看看它涉及到的操作，杂交自交选优，这些操作农民自己做得来不？都是一些简单的操作，他们自己都能完成。所以这个方法的一个优点就是常规。板书）另一个优点跟它的用途关系更大，集优！就是集中多个品种的优良性状，这也是杂交育种的目的。缺点：你们看看这个过程，杂交自交，至少要五六代，等培育出新品种来，小学都毕业了！。育种周期长。

我们看看它的运用。这个是中国黄牛，这个是荷斯坦牛，当他们相遇的时候回出现什么情况？中国荷斯坦牛诞生了。特点……这个例子大家要记住，有的题目中会直接问你中国荷斯坦牛是通过哪种方法得到的。

我们再来看看这幅图片，大家有印象把?这是太空椒，大家知道是通过什么方法得到的吗？带到太空去遨游。那为啥要带上太空呢？下面就到100页，就是我们下面要介绍的另一种育种方法，诱变育种。看黑体字部分，利用物理因素，哪些是物理因素？（学生答：如……）那化学因素呢（如……）对把这几种因素也就是方法画下来，经常考。使生物发生基因突变。那么所以这个方法应用的是什么原理？基因突变！它的特点，我们来分析超级南瓜的培育过程一起总结出诱变育种的特点。可以结合基因突变的特点来考虑。假设我们杨利伟带了10000粒种子上太空，遨游时太空会有各种辐射各种射线，那么这些刺激可能会引起种子发生什么变异？基因突变那么是不是这一万颗种子都会发生呢？这是我们基因突变的哪一个特点？低频假设一万颗种子有三十颗发生了突变，那我们把种子带回地球种下去，是不是解出来的都是超级南瓜呢》？假设控制南瓜大小性状的基因是A，突变成a1的时候是接超级南瓜，那有没有可能突变成a2 a3 a4》？小南瓜，超级小南瓜，完全就不接南瓜，这是基因突变哪个特点？而我们要的是哪一种？

只是这么有限的个体当中的一种！所以你们看，本身基因突变的频率就极其低，而突变又是不定向，所以好不容易突变出来的几个说不定都是不需要的性状。所以这种缺点：有利变异少。

因为有这么多的限制，想突变频率低，而且不定向，那么我们是不是首先就要准备很多的实验材料才有可能得到我们想要的个体》？缺点2：需要大量实验材料。

优点又是哪些？本身自然条件下突变率极其低，通过诱变是不是能提高突变频率？优点1：提高突变率。要注意的是这里的提高是不是说明突变率就一下子非常高？不是，只是相当于原来讲突变率提高了很多。（书上：100000----100000000个细胞才会有一个突变）比如一开始十万个细胞才有一个会发生突变，我们用物理方法化学方法处理之后，十万个细胞能有二三十个会突变，突变率是不是提高了几十倍？但是突变率其实还是很低。所以大家要理解这里提高突变率的含义，不是指突变率高哈。我们再来想另外一个问题，没有诱变之前，我们本来有没有超级南瓜？所以他是新创造出来的性状，为什么会出现新性状呢？出现新的基因，大幅度改良我们的性状。

第五篇：诱变育种的研究发展

诱变育种的研究发展

一、摘要

随着社会的发展，人们对商品及生活品质的要求不断提高，根据不同植物种型和环保等问题在育种方面采用新技术，培育出适应人们追求完美和绿化环保的优质品种。该文是在植物诱变育种的研究进展进行综述，并对植物诱变育种发展趋势进行展望。关键字：诱变育种；原理；方法；应用；研究进展

诱变育种即利用物理、化学等因素诱导作物发生可遗传的变异，从中选择有用的个体直接或间接育成新品种。它是继作物纯系育种和杂交育种之后发展起来的一项育种技术，具有下列特点：①突变频率比自然突变高几百倍至几千倍，且变异谱广泛；②由诱变引起的染色体断裂与重接，可打破优良性状与不良性状间的连锁；③能比较有效地改良个别性状,如早熟、矮秆、抗病、优质等;④诱发的变异较易稳定。1927年美国H.J.马勒发现 X射线能引起果蝇发生可遗传的变异。1928年美国L.J.斯塔特勒证实X射线对玉米和大麦有诱变效应。此后,瑞典H.尼尔松－埃赫勒和A.古斯塔夫森在1930年利用辐射得到了有实用价值的大麦突变体；D.托伦纳在1934年利用 X射线育成了优质的烟草品种“赫洛里纳”。1942年，C.奥尔巴克发现芥子气能导致类似 X射线所产生的各种突变，1948年A.古斯塔夫森用芥子气诱发大麦产生突变体。50年代以后，诱变育种方法得到改进，成效更为显著，如美国用X 射线和中子引变，育成了用杂交方法未获成功的抗枯萎病的胡椒薄荷品种Todd's Mitcham等。70年代以来，诱变因素从早期的 X射线发展到γ射线、中子、多种化学诱变剂和生理活性物质，诱变方法从单一处理发展到复合处理，同时，诱变育种与杂交育种、组织培养等密切结合，大大提高了诱变育种的实际意义。

二、诱变育种的原理

用人工诱发基因突变，产生新性状，创造新品种和新类型。

三、诱变育种的方法

（一）物理诱变剂及方法

应用较多的是辐射诱变，即用α射线、β射线、γ射线、Χ射线、中子和其他粒子、紫外辐射以及微波辐射等物理因素诱发变异。当通过辐射将能量传递到生物体内时，生物体内各种分子便产生电离和激发，接着产生许多化学性质十分活跃的自由原子或自由基团。它们继续相互反应，并与其周围物质特别是大分子核酸和蛋白质反应，引起分子结构的改变。由此又影响到细胞内的一些生化过程，如 DNA合成的中止、各种酶活性的改变等，使各部分结构进一步深刻变化，其中尤其重要的是染色体损伤。由于染色体断裂和重接而产生的染色体结构和数目的变异即染色体突变,而DNA分子结构中碱基的变化则造成基因突变。那些带有染色体突变或基因突变的细胞，经过细胞世代将变异了的遗传物质传至性细胞或无性繁殖器官，即可产生生物体的遗传变异。

诱变处理的材料宜选用综合性状优良而只有个别缺点的品种、品系或杂种。由于材料的遗传背景和对诱变因素的反应不同，出现有益突变的难易各异，因此进行诱变处理的材料要适当多样化。由于不同科、属、种及不同品种植物的辐射敏感性不同，其对诱变因素反应的强弱和快慢也各异。如十字花科白菜的敏感性小于禾本科的水稻、大麦，而水稻、大麦的敏感性又小于豆科的大豆。另外，辐射敏感性的大小还同植物的倍数性、发育阶段、生理状态和不同的器官组织等有关。如二倍体植物大于多倍体植物，大粒种子大于小粒种子，幼龄植株大于老龄植株，萌动种子大于休眠种子，性细胞大于体细胞等。根据诱变因素的特点和作物对诱变因素敏感性的大小，在正确选用处理材料的基础上，选择适宜的诱变剂量是诱变育种取得成效的关键（表 1）。适宜诱变剂量是指能够最有效地诱发作物产生有益突变的剂量,一般用半致死剂量(LD50)表示。不同诱变因素采用不同的剂量单位。Χ、γ射线线吸收剂量以拉德(rad)或戈瑞(GY)为单位,照射剂量以伦琴（R）为单位,中子用注量表示。同时要注意单位时间的照射剂量（剂量率、注量率）以及处理的时间和条件。

辐照方法分外照射和内照射两种，前者指被照射的植物接受来自外部的γ射线源、Χ射线源或中子源等辐射源辐照,这种方法简便安全,可进行大量处理。后者指将放射性物质(如32P、35S等)引入植物体内进行辐照，此法容易造成污染，需要防护条件，而且被吸收的剂量也难以精确测定。干种子因便于大量处理和便于运输、贮藏，用于辐照最为简便。

（二）化学诱变方法

化学诱变除能引起基因突变外，还具有和辐射相类似的生物学效应，如引起染色体断裂等，常用于处理迟发突变，并对某特定的基因或核酸有选择性作用。化学诱变剂主要有:①烷化剂。这类物质含有1个或多个活跃的烷基，能转移到电子密度较高的分子中去，置换其他分子中的氢原子而使碱基改变。常用的有甲基磺酸乙酯(EMS)、乙烯亚胺(EI)、亚硝基乙基脲烷(NEU)、亚硝基甲基脲烷(NMU)、硫酸二乙酯(DES)等。②核酸碱基类似物。为一类与DNA碱基相类似的化合物。渗入DNA后,可使DNA复制发生配对上的错误。常用的有5-溴尿嘧啶(BU)、5-溴去氧尿核苷(BudR)等。③抗生素。如重氮丝氨酸、丝裂毒素C等，具有破坏DNA和核酸的能力，从而可造成染色体断裂。

化学诱变主要用于处理种子，其次为处理植株。种子处理时，先在水中浸泡一定时间，或以干种子直接浸在一定浓度的诱变剂溶液中处理一定时间，水洗后立即播种，或先将种子干燥、贮藏，以后播种。植株处理时，简单的方法是在茎秆上切一浅口，用脱脂棉把诱变剂溶液引入植物体，也可对需要处理的器官进行注射或涂抹。应用的化学诱变剂浓度要适当。处理时间以使受处理的器官、组织完成水合作用和能被诱变剂所浸透为度。化学诱变剂大都是潜在的致癌物质，使用时必须谨慎。

四、诱变育种的应用