基因突變和誘變育種-wenkub
2023-05-27 23:26:05 本頁(yè)面
【正文】 野生型菌株 （ wild type strain） （一）突變類(lèi)型 凡能用 選擇性培養(yǎng)基 （或其他選擇性培養(yǎng)條件）快速選擇出來(lái)的突變株。微生物學(xué) 第二節(jié) 基因突變和誘變育種 基因突變 誘變育種 一、基因突變 （ genemutation） 一個(gè)基因內(nèi)部遺傳結(jié)構(gòu)或 DNA序列的任何改變 簡(jiǎn)稱(chēng) 突變 ，是變異的一種，泛指細(xì)胞內(nèi)（或病毒粒內(nèi)）遺傳物質(zhì)的 分子結(jié)構(gòu) 或 數(shù)量 突然發(fā)生的可遺傳的變化，可自發(fā)或誘導(dǎo)產(chǎn)生。 選擇性突變株 （ selective mutant） 非選擇性突變株 （ nonselective mutant） 反之。 某一基因發(fā)生突變不會(huì)影響其他基因的突變率。 這是突變的一個(gè)重要特點(diǎn)，也是容易引起爭(zhēng)論的問(wèn)題 （ 3） 稀有性 自發(fā)突變雖可隨時(shí)發(fā)生， 但其突變率卻是極低和穩(wěn)定的，一般在 106～ 109間。 野生型菌株某一性狀可發(fā)生 正向突變 （ forward mutation） ，也可發(fā)生相反的 回復(fù)突變 （ reverse mutation或 back mutation ，也稱(chēng) 回變 ） 。 證明突變的性狀與引起突變的原因間無(wú)直接對(duì)應(yīng)關(guān)系！ 三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 變量實(shí)驗(yàn)、涂布實(shí)驗(yàn)、影印實(shí)驗(yàn) (略 )（ fluctuation test） 又稱(chēng) 波動(dòng)試驗(yàn) 或 彷徨試驗(yàn) 。 （ replica plating） 1952年， J. Lederberg夫婦發(fā)表了一篇著名的 《 平板影印培養(yǎng)法和細(xì)菌突變株的間接選擇 》 論文，它更好地證明了微生物的抗藥性是在未接觸藥物前自發(fā)地產(chǎn)生的，這一突變與相應(yīng)的藥物環(huán)境毫不相干。 (1)堿基的置換 （ substitution） 堿基的置換只涉及一對(duì)堿基被另一對(duì)堿基所置換，屬于典型的 點(diǎn)突變 （ pointmutation） 。 ② 間接引起置換的誘變劑 引起這類(lèi)變異的誘變劑都是一些 堿基類(lèi)似物（ base analog） 。 由移碼突變所產(chǎn)生的突變株，稱(chēng)為 移碼突變株 （ frameshift mutant） 。 （ spontaneous mutation） 自發(fā)突變 （ spontaneous mutation） 是指生物體在無(wú)人工干預(yù)下自然發(fā)生的低頻率突變。 最明顯的是在 ① 對(duì)照： 8 106個(gè)／ → 100個(gè)／ ② 試驗(yàn)： 8 106個(gè)／ → －－－－ → 2 106個(gè)／ UV UV 360～ 490nm 可見(jiàn)光， 30min 使 二聚體 （ dimer） 重新分解成 單體 （ monomer） 帶有嘧啶二聚體的 DNA分子 DNA分子 UV照射 黑暗下結(jié)合 光激活酶 —— 光解酶 （ 光裂合酶 ， photolyase） 復(fù)合物 300～ 500nm可見(jiàn)光 獲得光能而激活 釋放光解酶 在一般的微生物中都存在光復(fù)活作用，在利用UV進(jìn)行誘變育種等工作時(shí)，應(yīng)在 紅光下 進(jìn)行照射和后續(xù)操作，并放置在 黑暗條件下培養(yǎng) 。 （二）誘變育種 （ breeding by induced mutation） 誘變育種 是指利用物理、化學(xué)等誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群，在促進(jìn)其突變率顯著提高的基礎(chǔ)上，采用簡(jiǎn)便、快速和高效的 篩選方法 ，從中挑選出 少數(shù)符合育種目的的突變株 ，以供科學(xué)實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐使用。 擬輻射物質(zhì) 氮芥、硫芥和環(huán)氧乙烷等 各種點(diǎn)突變 一般只有輻射才能誘發(fā)的 染色體畸變 誘發(fā) 出發(fā)菌株 （ original strain） 是指用于育種的原始菌株，選用合適的出發(fā)菌株有利于提高育種的效率。 誘變劑一般只作用于 DNA雙鏈中的某一條單鏈，故某一突變還是無(wú)法反映在當(dāng)代的表型上。 兩條重要的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn) 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo) ① 劑量存活率曲線(xiàn) 誘變劑的 劑量 細(xì)胞存活數(shù)的 對(duì)數(shù)值 ② 劑量－誘變率曲線(xiàn) 誘變劑的 劑量 誘變后獲得的 突變細(xì)胞數(shù) 通過(guò)比較上述兩曲線(xiàn)，可找到 某 誘變劑的劑量 － 存活率 － 誘變率 三者的最佳結(jié)合點(diǎn)。 為了大大提高育種時(shí)初篩的效率，必須進(jìn)行大量的分析測(cè)定和統(tǒng)計(jì)工作，并找到 形態(tài)變異 與產(chǎn)量變異 兩者間的相關(guān)性。 初篩 篩選工作 復(fù)篩 以量為主（選留較多有生產(chǎn)潛力的菌株） 以質(zhì)為主（對(duì)少量潛力大的菌株的代謝產(chǎn)物量作精確測(cè)定） 常用的篩選方案 第一輪： 第二輪： 第三輪： 同第二輪 第四輪： 同上 . . . 直至獲得較滿(mǎn)意的結(jié)果為止 初 篩 復(fù) 篩 對(duì)產(chǎn)量突變株生產(chǎn)性能的測(cè)定方法 粗測(cè)為主 在培養(yǎng)皿平板上 在搖瓶中 （ 8）創(chuàng)造新型篩選方法 (略 ) 較精確的測(cè)定 搖瓶培養(yǎng) or臺(tái)式自控収酵罐培養(yǎng) 3. 3類(lèi)突變株的篩選方法 （ 1）產(chǎn)量突變株的篩選 1971年，國(guó)外有人報(bào)道了篩選春日霉素（ kasugamycin，即 “ 春雷霉素 ” ）生產(chǎn)菌時(shí)所采用的一種 瓊脂塊培養(yǎng)法 ，一年內(nèi)曾使該抗生素產(chǎn)量提高 10倍。 特點(diǎn)： 正選擇標(biāo)記 （突變株可直接從抗性平板上獲得 在加有相應(yīng)抗生素的平板上，只
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