第二节  基因突变和诱变育种

一、基因突变

  1、基因突变的概念及类型

（1）基因突变， 又称点突变：指微生物细胞内（病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。

（2）基因突变的类型 

按突变株的表型是否能在选择性培养基上加以鉴别来区分。

  2、突变率

突变率：某一细胞（或病毒粒）在每一代（即分裂一次）中发生某一性状突变的几率。一般为10-6-10-9，转座突变率为10-4。

突变率=突变细胞数/分裂前群体细胞数

  某一基因的突变一般是独立发生的，它的突变率不影响其他基因的突变率。

  3、基因突变的特点

不对应性：突变的性状与突变原因之间无直接的对应关系。

自发性：突变可以在没有人为诱变因素处理下自发地产生。

稀有性：突变率低且稳定，一般在10-6---10-9之间。

独立性：各种突变独立发生，不会互相影响。

可诱变性：诱变剂可提高突变率。 （提高10-105倍）

稳定性：变异性状稳定可遗传。

可逆性：从原始的野生型基因到变异株的突变称为正向突变（forward mutation），从突变株回到野生型的过程则称为回复突变或回变（back mutation或 reverse mutation）。

  4、基因突变的机制

       

二、基因突变与育种

  1、自发突变与育种

自发突变：是指生物体在无人工干预下自然发生的低频率突变。

自发突变的原因：

  （1）背景辐射

  （2）有害产物积累

  （3）碱基错配等

在日常的大生产过程中，微生物也会以一定频率发生自发突变。富于实际经验和善于细致观察的人就可以及时抓住这类良机来选育优良的生产菌种。

自发突变菌种选育步骤：

    (1)采样

    (2)加富培养

    (3)平板分离

    (4)性能测定

定向培育是指用某一特定因素长期处理某一微生物培养物(群体)，同时不断对它们进行移种传代，以达到积累和选择合适的自发突变体的一种古老的育种方法。  定向培育方法与诱变育种、杂交育种和基因工程技术相比，定向培育法也有守株待兔的被动感觉。 

  2、诱变与育种

诱变育种：是用物理或化学的诱变剂使诱变对象内的遗传物质（DNA）的分子结构发生改变，引起性状变异并通过筛选，获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。

  诱变育种具有极其重要的实践意义。当前发酵工业和其他微生物生产部门所使用的高产菌株，几乎毫无例外地都是通过诱变育种而明显提高其生产性能的。

诱变育种除提高产量外，还可改进产品质量、扩大品种和简化工艺等目的。它具有方法简便、工作速度快和收效显著等优点，仍是目前最广泛使用的育种手段。

诱变育种的基本环节

诱变育种的步骤：

诱变育种工作中应考虑的几个原则

设计和采用高效筛选方案和方法

通过诱变处理，在微生物群体中会出现种种突变型个体，绝大多数是负变体，要在其中把极个别的产量提高较显著的正变体筛选到手，就要求采用效率较高的科学筛选方案和筛选方法。

筛选方案：

实际工作中，为了提高筛选效率，往往将筛选工作分为

——初筛和复筛两步进行。

前者以量(选留菌株的数量)为主，后者以质(测定数据的精确度)为主。 

初筛的目的：删去明确不符合要求的大部分菌株，把生产性状类似的菌株尽量保留下来，使优良性状的菌株不至于漏网；因此，初筛工作以量为主，测定的精确性还在其次，初筛手段应尽可能快速、简单。

复筛的目的：确认符合要求的菌株；复筛以质为主，应精确测定每个菌株的生产指标。

突变株常用的筛选方法举例：

（1）抗药性突变株的筛选

（2）营养缺陷型的筛选 ：