【正文】 子結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì) ， 是一種既能誘發(fā)正向突變 ， 也能誘發(fā)回復突變的誘變劑 。 在進行化學誘變處理時 ， 控制使用劑量要以誘變效應大 、 而副反應小為原則 。 這些 化合物的穩(wěn)定性以及影響其穩(wěn)定性的條件 ，如溫度、光照、pH的影響、 化合物的半衰期以及與溶劑或增溶劑是否起反應 等 使用化學誘變劑時應注意： 絕大多數(shù)化學誘變劑都具 毒性 ， 其中 90%以上是致癌物質(zhì)或極毒藥品 ， 使用時要格外小心 ， 不能直接用口吸 ， 避免與皮膚直接接觸 ， 不僅要注意自身安全防止污染環(huán)境 ， 造成公害 。 化學誘變劑主要包括四大類：堿基類似物 、 烷化劑 、 移碼突變劑以及其他種類等 。 有關離子注入的誘變機制研究工作仍在進行 ， 它是一類高效 、 方便 、 安全無污染的新型誘變源 ， 將引起越來越多的育種工作者的重視 。 1997年 ， 又有報道 N+注入紅霉素產(chǎn)生菌的誘變效應 ， 認為離子注入產(chǎn)生的自由基對生物效應基本上無影響 。 其他輻射誘變僅僅是利用能量的交換 ， 化學誘變劑也只是分子基團的交換 ， 而離子注入在誘變生物學效應上有著明顯的優(yōu)點： 我國 1994年報道了離子注入鏈霉菌的誘變效應 ， 證明離子注入法的高突變率 ， 獲得 %的正突變率 。 離子注人法作為一項新的生物誘變技術(shù)而引起國內(nèi)外學者的極大關注 。 1986年被用于農(nóng)作物育種 ， 現(xiàn)在逐漸應用于多種農(nóng)作物 。 用高能電子輻射果膠酶產(chǎn)生菌的原生質(zhì)體進行誘變 ， 選出變異株 ， 產(chǎn)酶性能顯著優(yōu)于親株 。 高能電子流 高能電子流是較強的電離輻射線 ， 在抗生素菌種選育中都采用這種誘變劑 ， 普遍接受的誘變劑量為殺菌率 90%%。 曾有人用激光照射棉病囊霉引起突變而產(chǎn)生核黃素 ， 對釀酒酵母 CO2激光誘變育種 ， 發(fā)現(xiàn)對酵母菌乙醇代謝的改變有刺激效應 。 引起 DNA、 染色體畸變效應 ， 酶的激活和鈍化以及細胞的分裂和細胞代謝活動的改變等 。 科學家 1968年提出小劑量輻射對生物有刺激效應的研究理論后 ， 激光應用于生物學領域的成就備受人們的關注 。紅外輻射產(chǎn)生的突變株產(chǎn)酶性能顯著高于對照親株 ， 說明紅外輻射是有效的微生物物理誘變因子 。 (三 )其他物理誘變劑 紅外射線 應用紅外輻射和紫外輻射對果膠酶產(chǎn)生菌的原生質(zhì)體和孢子進行誘變 ， 發(fā)現(xiàn)紅外輻射能促進菌體代謝 ， 提高對紫外損傷的抗性 。 發(fā)現(xiàn)微波對微生物有一定的致死能力和誘變效應 。有人研究了微波誘變大腸桿菌和米曲霉的生物學效應 。 6)稀釋涂皿 ， 后培養(yǎng)結(jié)束后 ， 從中取一定量培養(yǎng)物 ， 作不同稀釋度 ， 涂皿 ， 并且以未經(jīng)紫外線照射過的菌懸液作對照皿 ，培養(yǎng)后 ， 桃取菌落 ， 以待篩選 。 5)后培養(yǎng) ， 根據(jù)延遲現(xiàn)象的原理 ， 照射完畢的菌懸液加入到適合于正突變體增值的培養(yǎng)基中 ， 在適宜溫度下培養(yǎng) 。 以上照射過程必須在備有黃光或紅光的暗室內(nèi)進行 ， 以免光修復 。 紫外燈打開預熱 20min，以穩(wěn)定光波 。 要求菌懸液濃度：細菌約 1 108個/mL， 放線菌約 107108個 /mL， 霉菌約 106107個 /mL。 將菌體培養(yǎng)到最佳生理狀態(tài) (對數(shù)期 )，約 1624h；霉菌 、 放線菌培養(yǎng)到絕大部分孢子剛剛萌發(fā) 。 (3)紫外線誘變的 步驟與方法 ： 1)出發(fā)菌株 ， 把細菌斜面培養(yǎng)到對數(shù)期 ， 霉菌或放線菌則培養(yǎng)到孢子剛成熟 。 另一種辦法是把 照射劑量提高到超致死量的程度 ， 與可見光交替進行 ， 利用光修復使損傷的細胞恢復 ， 減少死亡率 ， 增加變異幅度 。 因此 ， 在照射過程中可加大劑量 ， 但又要采取減少死亡率和提高誘變效果的措施 。 但也有報道 ， 認為較低的殺菌率有利于正突變菌株的產(chǎn)生 ， 以 70%80%或更低的殺菌率為好 。 相對劑量單位用照射時間或者殺菌率表示 。 紫外線誘變的方法 (2)紫外線的 輻射劑量 用于微生物誘變的紫外線劑量的表示方法 ， 可分絕對劑量和相對劑量 。 一般用來滅菌消毒的 30W紫外燈管 ， 光譜分布范圍廣 ， 較平均 ， 誘變效率較差 。 非電離輻射的作用機制 紫外線的作用機制 (1)紫外線的 有效光譜 紫外線的光譜范圍在 40390nm， 能誘發(fā)微生物突變的紫外線的有效波長范圍是 200300nm。 同一種輻射線對不同微生物的效應不一樣 ， 這與每種 微生物修復系統(tǒng) 的強弱有關 。 (3) 紫外線輻射。按波長和頻率 , 射頻輻射可分成 高頻電磁場、超高頻電磁場和微波 3 個波段。 這一操作除用于 γ射線外 ， 也可用于紫外線和其他化學誘變劑 ， 可以獲得同樣的效果 電離輻射的照射方法 非電離輻射：當 量子能量小于 120eV 的不足以引起生物體電離的電磁輻射 ， 稱為非電離輻射 常用于微生物誘發(fā)突變的非電離輻射有： (1) 射頻輻射。處理完畢后 ， 把盛有菌體細胞的試管繼續(xù)冰浴 23h。 直接對 平皿 上生長的菌落進行 照射 ， 或者用直徑 610mm的打孔器把菌落連瓊脂一同取出 ， 置于滅菌平皿內(nèi)進行照射；也可制成 菌懸液 ， 取 12mL置于試管內(nèi)并浸入冰水中 ， 從上或側(cè)面或下向進行短時間照射 。一般常用的劑量掌握在殺菌率 90％ ％ 為宜，切忌用高劑量進行處理。 1rad=100erg/g=。 電離輻射主要引起 DNA上的 基因突變和染色體的畸變 ； 電離輻射的作用機制 電離輻射的劑量 快中子的劑量通常以拉德（ rad）表示 在誘變育種中快中子照射的致死率達到 50%85%比較合適，采用的誘變劑量大約在 1530krad（千拉德）。 電離輻射的作用機制還不能做出圓滿解釋 。 非電離輻射是指能量比較低 ， 并不能使物質(zhì)原子或分子產(chǎn)生電離 .紫外線 、 紅外線 、 激光 、 微波都屬于非電離輻射 。 一、物理誘變劑 二、化學誘變劑 三、生物誘變劑 一、物理誘變劑 物理輻射可分為電離輻射和非電離輻射 ， 電離輻射是一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱 。 幾乎所以生物都有轉(zhuǎn)座因子存在 轉(zhuǎn)座因子類型 按照結(jié)構(gòu)和遺傳性質(zhì)分三類 插入序列（ insertion, IS）比較短，轉(zhuǎn)座酶基因TnP 、顛倒重復序列（ IR） 轉(zhuǎn)座子（ transposon, Tn）分子量較大，轉(zhuǎn)座酶基因、標志基因（抗生素或金屬抗性基因，產(chǎn)細菌毒素基因，某些糖發(fā)酵基因 ） 復雜轉(zhuǎn)座子、復合轉(zhuǎn)座子 轉(zhuǎn)座噬菌體（ Mu噬菌體， mutator phage）沒有特定的整合位置 生物誘變劑 DNA分子的運動 1）環(huán)出效應 2）堿基的互變異構(gòu)作用 T和 G可以酮式或烯醇式兩種互變異構(gòu)狀態(tài)，而 C 和 A可以以氨基式和亞氨基式兩種狀態(tài)存在 5mC同樣易于自發(fā)脫氨基轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏?T ,子代 DNA發(fā)生 GC→ AT的突變 自發(fā)脫氨氧化作用 胞嘧啶 C氧化脫氨基自發(fā)地變成尿嘧啶U 而形成錯配的堿基對 DNA的復制差錯 源于 DNA聚合酶產(chǎn)生的錯誤 DNA分子運動而造成堿基配對錯誤 修復系統(tǒng)的各種缺陷所導致的結(jié)果 第四節(jié)、誘變劑及其作用機理 凡能誘發(fā)生物基因突變，并且突變頻率遠遠超過自發(fā)突變率的物理因子或化學物質(zhì)，稱為誘變劑。 （ 3）基因間移框抑制突變 : tRNA反密碼子上增加或減少一個堿基。 基因間抑制突變 UAG抑制 tRNA：琥珀型（ amber）抑制突變 UAA抑制 tRNA：赭石型（ Ochre）抑制突變 UGA抑制 tRNA：乳石型（ Opal）抑制突變 (1) 基因間無義抑制突變 ? 溫度敏感抑制突變 ：許多amber突變抑制 tRNA表現(xiàn)出溫度敏感性，即 30℃ 能產(chǎn)生對amber突變表型抑制，而在42℃ 則不能產(chǎn)生這種效應。 Ser Glu Thr Met Phe Thr AGG GAG ACU AUG UUU ACG 野生型： G Ser Glu Asp Tyr Val Tyr AGC GAG GAC UAU GUU UAC G 突變型： Ser Gly Thr Met Phe Thr AGC GGG ACU AUG UUU ACG 去除 A Ser Glu Asp X Phe Thr AGG GAG GAC UAG UUU ACG 去除 U 需要琥珀抑制 tRNA ? 正向突變的無義突變、錯義突變和移框突變可被另一基因上的突變所抑制，分別稱為無義抑制突變，錯義抑制突變和移框抑制突變。 基因內(nèi)抑制突變 基因內(nèi)抑制突變： 錯義突變可通過基因內(nèi)的另一處突變使蛋白質(zhì)功能得到恢復。 根據(jù)作用方式分： 鑒定：重組實驗。 拓展閱讀：抗生素的抗性機理 自發(fā)突變的頻率可以通過某些理化因素的處理而大為提高。 外切酶活性 ──切除修復作用 拓展閱讀： DNA聚合酶 突變的獨立性 一個基因的突變不受其它基因突變的影響，兩個不同基因同時發(fā)生突變的頻率為兩個基因各自的突變率的乘積。 外切酶活性 ──校對作用： [3]539。 DNA復制中起主導作用的是 DNA pol Ⅲ [1]聚合作用： [2]339。 基因自發(fā)突變概率在 109106， 轉(zhuǎn)座突變在 104，無義錯義突變概率在 108 細胞分裂非同步性教正： 突變率 =ln2m= 突變率（ m）的計算 固體平板法測突變率： m=(M2M1)/(N2N1) 液體培養(yǎng)法測突變率： m=2(M2/N2M1/N1)/(g2g1) 液體稀釋法測突變率：P0=emN 細菌數(shù) N 突變數(shù) M 分裂次數(shù) g 突變率 m 突變試管與總試管數(shù)比值 P0 分裂次數(shù) 0 1 2 3 4 細菌總