【文章內(nèi)容簡介】 從而使該部位后面的全部遺傳密碼發(fā)生轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯錯(cuò)誤的一類突變 。 包括缺失 （ ABCAB＊ ABC） 和添加 （ ABCA＊ BCABC） 。 由移碼突變所產(chǎn)生的突變株 ， 稱為移碼突變株 （ frame shift mutant） 。 移碼突變 與堿基置換都屬點(diǎn)突變 。 吖啶類染料 ， 包括原黃素 、吖啶黃 、 吖啶橙和 α氨基吖啶等都是移碼突變的有效誘變劑 。 染色體畸變（ chromosomal aberration） 某些 強(qiáng)烈 理化因子 如 X射線 、 烷化劑 、 亞硝酸等除能引起點(diǎn)突變外 ， 還能引起 DNA大損傷 － 染色體畸變 。 染色體畸變 缺失 （ deletion） :abc ghijkl 重復(fù) （ duplication） :abcabc def 插入 （ insertion） :abcpqr def 易位 （ 轉(zhuǎn)座 ， translocation） :abcpqr ghi 倒位 （ inversion） :abcfed ghi （ 2） 自發(fā)突變機(jī)制 自發(fā)突變是指在沒有人工參與下 ， 生物體自然發(fā)生的突變 。 自發(fā)突變是由于一些原因不詳?shù)牡蛣┝空T變因素的長期作用而造成的綜合誘變效應(yīng) 。 其可能機(jī)制如下： 自發(fā)突變機(jī)制 背景輻射和環(huán)境因素的誘變 微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng) 互變異構(gòu)效應(yīng) 環(huán)出效應(yīng) ① 背景輻射和環(huán)境因素的誘變 宇宙空間的各種短波輻射或高溫 ， 以及自然界普遍存在的一些低濃度誘變物質(zhì) （ 在微環(huán)境中有時(shí)也可能是高濃度 ） ， 可引起自發(fā)突變 。 ② 微生物自身有害代謝產(chǎn)物的誘變效應(yīng) 過氧化氫是許多微生物的代謝產(chǎn)物 ， 這種物質(zhì)具有強(qiáng)氧化性 ，對脈胞菌 （ Neurospora） 等微生物有誘變作用 ， 這種作用可因同時(shí)加入過氧化氫酶而降低；但如果加入酶的同時(shí)又加入酶抑制劑 ——KCN， 則又可提高突變率 。 這說明過氧化氫可能是 “ 自發(fā)突變 ” 中的一種內(nèi)源性誘變劑 。 ③ 互變異構(gòu)效應(yīng) 有的誘變劑 （ 如 5BU等 ） 可引起堿基分子發(fā)生酮式至烯醇式的互變異構(gòu) ， 由于識別錯(cuò)誤 ， 可導(dǎo)致突變 。 在 DNA的復(fù)制過程中 ， 如果其中一條單鏈偶然形成一個(gè)小環(huán) ，環(huán)上的基因就可能越過復(fù)制而發(fā)生遺傳缺失 ， 從而造成自發(fā)突變 。下圖即為環(huán)出效應(yīng)的設(shè)想機(jī)制 。 ④ 環(huán)出效應(yīng) 在上鏈中 ， 因標(biāo)記 B處發(fā)生“ 環(huán)出 ” ， 故只有 A及 C能進(jìn)行復(fù)制 ， 從而發(fā)生自發(fā)突變 。 而在下鏈中 ， 復(fù)制仍正常進(jìn)行 。 DNA的損傷及其修復(fù) 紫外線作用于微生物核酸后 ， 嘧啶對 UV的敏感性比嘌呤強(qiáng) ， 形成嘧啶二聚體及其水合物 ， 造成局部 DNA分子無法配對 ， 從而引起微生物死亡或突變 。 但微生物可以多種方式修復(fù)損傷的 DNA， 現(xiàn)主要介紹以下兩種 。 光復(fù)活作用 暗修復(fù)作用 （ 1） 光復(fù)活作用 經(jīng)紫外線照射后的微生物立即暴露于可見光下時(shí) ， 可明顯降低死亡率 ， 這種現(xiàn)象稱為光復(fù)活作用 。 1949年 ， ，以后 ， 在 。 對照： 試驗(yàn)： 8 106個(gè)／ ml 8 106個(gè)／ ml 100個(gè)／ ml 2 106個(gè)／ ml UV UV 360~490nm 可見光， 30分 形成 胸腺嘧啶二聚體的 DNA分子 ， 在黑暗下 會被 光激活酶結(jié)合 ，這種 復(fù)合物暴露在可見光 （ 300~500nm） 下時(shí) ， 此酶因獲得光能而發(fā)生解離 ， 并 使二聚體重新分解成單體 。 鑒于在微生物中普遍存在光復(fù)活作用 ， 因此 ， 在進(jìn)行紫外線誘變育種時(shí) ， 只能在紅光下進(jìn)行照射和處理照射后的菌液 ， 且在黑暗條件下培養(yǎng) 。 (2)暗修復(fù)作用：切除修復(fù) 與光復(fù)活作用不同 ， 這種修復(fù)作用與光無關(guān) 。 是一種不依賴可見光 ， 只通過酶切作用去除嘧啶二聚體 ， 隨后重新合成一段正常 DNA鏈的核酸修復(fù)方式 。 二 .突變與育種 在日常生產(chǎn)中 ， 微生物會以一定頻率 （ 106） 發(fā)生自發(fā)突變 。利用自發(fā)突變可以選育優(yōu)良的生產(chǎn)菌種 。 (1)從生產(chǎn)中選育 (2)定向培育優(yōu)良品種 定向培育是指用某一特定因素長期處理某一微生物的群體 ， 同時(shí)不斷地移種傳代 ， 以達(dá)到累積并選擇相應(yīng)的自發(fā)突變株的目的 。 它是一種古老的育種方法 。 如卡介苗是法國 上 ， 連續(xù)移種 230多代 （ 13年 ） ， 直至 1923年才獲成功 。 誘變育種是指利用物理或化學(xué)誘變劑處理均勻而分散的微生物細(xì)胞群 ， 促使其突變率顯著提高 ， 然后采用簡便 、 快速和高效的篩選方法 ， 從中挑選少數(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 。 誘變育種具有極其重要的實(shí)踐意義 ， 是目前廣泛使用的一種育種手段 。 當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)和其他微生物生產(chǎn)部門所使用的高產(chǎn)菌株 ，幾乎都是通過誘變育種 來 提高生產(chǎn)性能的 。 優(yōu)點(diǎn)：可 提高代謝產(chǎn)物產(chǎn)量 ， 還可 改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量 、 擴(kuò)大品種和簡化生產(chǎn)工藝 。 方法簡便易行 、 工作進(jìn)度快和收效顯著 。 最突出的例子是青霉素生產(chǎn)菌株的選育成功 ： 1943年 ， NRRL－ 1951菌株發(fā)酵量為 100U/mL。 目前 ， NRRLQ1765進(jìn)一步變異株發(fā)酵量為 50000100000U/mL。 (1)誘變育種的基本環(huán)節(jié) 出發(fā) 菌株 多數(shù)個(gè)體死亡 少數(shù)存活 誘變 多數(shù)未變 少數(shù)突變 多數(shù)負(fù)變 少數(shù)正變 多數(shù) 幅度小 少數(shù) 幅度大 多數(shù)不宜投產(chǎn) 少數(shù)適宜投產(chǎn) 存活率 突變率 正變率 高產(chǎn)率 投產(chǎn)率 計(jì)算： (2)誘變育種的幾個(gè)原則 選擇簡便有效的誘變劑 挑選優(yōu)良的出發(fā)菌株 處理 單孢子 (或單細(xì)胞 )懸液 選用適宜的誘變劑量 充分利用復(fù)合處理的協(xié)同效應(yīng) 利用和創(chuàng)造形態(tài)、生理與產(chǎn)量間的相關(guān)指標(biāo) 設(shè)計(jì)或采用高效篩選方案或方法 （ 1） 篩選營養(yǎng)缺陷型突變株常用的三種培養(yǎng)基 ① 基本培養(yǎng)基 （ MM， minimal medium） ： 是指只 能滿足某微生物野生型菌株生長需要的最 低 成分的組合培養(yǎng)基 。 不同微生物 由于營養(yǎng)要求不同 ， 其 基本培養(yǎng)基不相同的 ， 有的極其 復(fù)雜 ， 如乳酸菌 、 酵母菌或梭菌等的基本培養(yǎng)基 ， 有的極其簡單 ， 如 培養(yǎng)基 。 基本培養(yǎng)基可用 “ []” 來表示 。 ② 完全培養(yǎng)基 （ CM， plete medium） ： 指 凡可滿足一切營養(yǎng)缺陷型菌株?duì)I養(yǎng)需要的天 然或 半組合培養(yǎng)基 。 完全培養(yǎng)基可用 “ [+]” 來表示 。 一般可 在基 本培養(yǎng)基中加入一些富含氨基酸 、 維生素和堿基之類的天然物質(zhì) （ 如蛋白 胨 或酵母膏等 ） 配 制而成 。 ③ 補(bǔ)充培養(yǎng)基 （ SM， supplemental medium） ： 是指 只能滿足相應(yīng)的營養(yǎng)缺陷型 菌株 生長需要 的組 合培養(yǎng)基 。 補(bǔ)充培養(yǎng)基 是由基本培養(yǎng)基再添加營養(yǎng)缺陷型 菌株 所不能 合成的代謝物所構(gòu)成 ， 可 根據(jù)加入的 營養(yǎng)物 是 A或 B而分別用 [A]或 [B]來表示 。 （ 2）與營養(yǎng)缺陷型突變有關(guān)的三類遺傳型個(gè)體 ① 野生型 （ Wild type） ： 是指 從自然界分離到的任何微生物在其發(fā)生營養(yǎng)缺陷突變前的原 始菌 株 。 可 在其相應(yīng)的基本培養(yǎng)基上生長 。 如果以 A和 B兩 個(gè)基因來表示其對這兩種營養(yǎng)物的合成能力 ， 則野生型菌株的遺傳型應(yīng)是 [A+B+]。 ② 營養(yǎng)缺陷型 （ auxotroph） ： 野生型菌株經(jīng)誘變處理后 ， 由于發(fā)生了 喪失 合成 某種營養(yǎng)物 能 力的 突變 ， 因而只能在加有該 營養(yǎng)物 的培養(yǎng)基中才能生長 。 不能在基本培養(yǎng)基上生長 ， 只能在完全培養(yǎng)基或相應(yīng)的補(bǔ)充培養(yǎng)基上生長 。 A、 B營養(yǎng)缺陷型的遺傳型分別用 [AB+]或 [A+B］ 表示 。 ③ 原養(yǎng)型 （ Prototroph） ： 一般指營養(yǎng)缺陷型突變株經(jīng)回 復(fù)突變 或重組后產(chǎn)生的菌株 。 其營 養(yǎng)要 求在表型上與野生型相同 ， 原養(yǎng)型的遺傳型 為 [A+B+]。 （ 3）營養(yǎng)缺陷型的