【正文】 自然選育 和 誘變育種 等方法，帶有一定的 盲目性 ，尚屬于 經(jīng)典育種 的范疇。隨著微生物學、生化遺傳學的發(fā)展，出現(xiàn)了 轉化、轉導、原生質(zhì)體融合、代謝調(diào)控和基因工程 等較為定向的育種方法 。 自然選育 在生產(chǎn)過程中 ， 不經(jīng)過人工處理 ， 利用菌種的 自然突變 而進行 菌種篩選 的過程叫做 自然選育 。 所謂 自然突變 就是指某些微生物在沒有人工參與下所發(fā)生的那些突變 。 一般認為引起自然突變有 兩個原因 ：即 多因素低劑量的誘變效應 和 互變異構效應 。 菌種的自然突變往往有兩種可能性 :菌種衰退 ,生產(chǎn)性能下降 。代謝更加旺盛 ,生產(chǎn)性能提高 。 誘變育種的基本原理 ? 誘變育種的 理論基礎是 基因突變 ， 所謂 突變 是指由于染色體和基因本身的變化而產(chǎn)生的遺傳性狀的變異 。 ?突變主要包括 染色體畸變 和 基因突變 二大類 。 （ 1） 染色體畸變 是指染色體或 DNA片斷的 缺失、易位、逆位、重復 等。 （ 2） 基因突變 是指 DNA分子結構中的某一部位發(fā)生變化（又稱 點突變 ）。 ? 根據(jù)突變發(fā)生的原因又可分為 自然突變 和 誘發(fā)突變 。 誘發(fā)突變 是指用各種物理 、 化學因素人工誘發(fā)的基因突變 。誘變因素 的種類很多 ， 有 物理的 、 化學的和生物的三大類 ， 見表 2－ 1。 經(jīng)誘變處理后 ， 微生物的遺傳物質(zhì) 、 DNA和 RNA的化學結構 發(fā)生改變 ， 從而引起微生物的 遺傳變異 。 誘變育種的一般步驟 出發(fā)菌株的選擇 ?自然界直接分離到的野生型菌株 ?經(jīng)歷過生產(chǎn)條件考驗的菌株 ?已經(jīng)歷多次育種處理的菌株 制備菌懸液 ? 待處理的菌懸液應考慮微生物的生理狀態(tài)、懸液的均一性和環(huán)境條件； ? 盡可能選擇孢子或單倍體細胞作為誘變對象，避免表型延遲 。 ? 表型延遲 就是指某一突變在 DNA復制和細胞分裂后，才在細胞表型上顯示出來，造成不純的菌落。 誘變處理 ? 根據(jù)誘變劑用量對菌體致死率的曲線選擇合適的處理劑量。 ? 一般突變率隨誘變劑量的增大而增高，但達到一定劑量后，突變率會下降。 突變菌株的篩選 （ 1）營養(yǎng)缺陷型突變株的篩選 ? 生物合成途徑的某一步發(fā)生了酶缺陷，合成反應不能完成，末端產(chǎn)物不能積累，因此末端產(chǎn)物的反饋調(diào)節(jié)作用被解除。 （ 2）抗反饋阻遏和抗反饋抑制突變菌株的篩選 ? 調(diào)節(jié)基因或操縱基因發(fā)生突變，使產(chǎn)生的阻遏蛋白不能再和終產(chǎn)物結合或結合后不能作用于已突變的操縱基因，因此不再起反饋阻遏作用； ? 編碼酶的結構基因發(fā)生突變，使變構酶不再具有結合終產(chǎn)物的能力但仍具有催化活性，從而解除了反饋抑制。 ? 抗反饋突變株一般通過抗結構類似物突變的方法篩選。 ? 營養(yǎng)缺陷型的回復突變株中也可獲得抗反饋突變株。 （ 3）組成型突變株的篩選 ? 分批限量加入誘導物法，解除菌株對誘導物的依賴 ? 交替培養(yǎng)法 （ 4）抗性突變株的篩選 ? 抗生素抗性突變 ? 抗噬菌體菌株的選育 ? 條件抗性突變 ? 敏感突變 誘變育種工作中幾個應注意的問題 A 選擇好出發(fā)菌株 選好出發(fā)菌株對誘變效果有著極其重要的作用。有些微生物 比較穩(wěn)定，其遺傳物質(zhì)耐誘變劑的作用強 。如果用這種菌株于生產(chǎn)是很有益的，而用 作出發(fā)菌株則不適宜 。 用作誘變的出發(fā)菌株必須對它的 產(chǎn)量、形態(tài)、生理 等方面有相當了解。挑選出發(fā)菌株的標準是 產(chǎn)量高、 對誘變劑的敏感性大 、 變異幅度廣 ， 再確定誘變劑的使用及篩選條件 。 B 復合誘變因素的使用 在微生物 誘變育種 中 ， 可利用各種 物理 、 化學誘變因素 來處理菌種 。 對 野生型菌株 單誘變因素有時也能取得好的效果 ， 但對老菌種單一誘變因素重復使用突變的效果不高 ， 這時可利用 復合因素 來擴大 誘變幅度 ， 提高 誘變效果 。 C 劑量選擇 ? 各種 誘變因素 有它們各自的誘變劑量單位 ， 如紫外線劑量單位用焦耳 ， x一射線劑量單位是庫 （ 侖 ）每千克 ， 中子劑量單位是戈 。 ? 化學誘變因素一般是以 溶液濃度 來計算劑量單位的 。 對不同微生物使用的劑量是不同的 ， 致死率取決于誘變劑量 ， 而 致死率和變異率 之間有一定關系 。 因此 可以用致死率作為選擇適宜劑量的依據(jù) 。 D 變異菌株的篩選 誘變育種工作的一個主要任務是獲得 高產(chǎn)變異菌株 。 從經(jīng)誘變的大量個體中挑選優(yōu)良菌種不是一件容易的事 。 因為不同的菌種表現(xiàn)的 變異形式 是不同的 ，從一個菌種的變異規(guī)律去發(fā)現(xiàn)那些與 產(chǎn)量有關的特性 ，并根據(jù)這些特性 ， 分門別類地挑選一定數(shù)最的典型菌株進行 發(fā)酵和鑒定 ， 以確定各種 類型與產(chǎn)量 之間的關系 。 這樣 ， 可大大提高篩選的 工作效率 。 E 高產(chǎn)菌株的獲得需要篩選條件的配合 在誘變育種過程中高產(chǎn)菌株的獲得還必須有合適的 篩選條件的配合 。 誘變與篩選 可以說是一個問題的兩個方面 ， 必須用辯證的觀點來看待 。 總之 ， 在誘變育種過程中要正確處理 出發(fā)菌株 ， 誘變因素和篩選條件三者的關系 。 幾種常見的物理、化學誘變劑的使用方法 1）物理誘變劑：紫外線、 X— 射線、 γ— 射線，快中子； 電離輻射特點： 導致 DNA斷裂缺失，造成不可回復 的缺失突變。誘變效率高，但它可能 影響鄰近基因的性能。 紫外線是常用的誘變劑。 2）化學誘變劑：堿基類似物（ 5BU）、脫氨劑（羥胺、 亞硝酸）、 嵌入劑（吖啶類）等。 特點： 堿基類似物： 取代相應堿基進入 DNA鏈，具有 很高的特異性，但回復突變率高，很少使用。 脫氨劑： 堿基脫氨或脫氮，引起堿基對轉換， 造成的遺傳損傷較多。應用的范圍較廣， 嵌入劑： 引起移碼突變。可以造成生化代謝途徑 完全中斷。 5BU 酮式 T 烯醇式 C A ： T BU (酮 ) ： A T ： A A ： T G) : BU (烯 BU (酮 ) ： A C ： G A ： T C ： G T ： Ｘ T ： A X ： Ｃ Ｃ ： U Ｃ ： Ｇ A HNO2 X G ： C A ： T T ： A 雜交育種 發(fā)酵工業(yè)的優(yōu)良菌種的選育主要采用 誘變育種方法 。 但是 ， 一個菌種 長