基因突变和诱变育种

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1、微生物学第二节基因突变和诱变育种基因突变诱变育种一、基因突变（genemutation）一个基因内部遗传结构或DNA序列的任何改变简称突变，是变异的一种，泛指细胞内（或病毒粒内）遗传物质的分子结构或数量突然发生的可遗传的变化，可自发或诱导产生。突变几率一般很低（10-6～10-9）从自然界分离到的菌株，简称野生型。野生型经突变后形成的带有新性状的菌株，又称突变体或突变型。突变株（mutant）野生型菌株（wildtypestrain）（一）突变类型凡能用选择性培养基（或其他选择性培养条件）快速选择出来的突变株。选择性突

2、变株（selectivemutant）非选择性突变株（non-selectivemutant）反之。表型基因型这里主要介绍几种常用的由于基因突变而造成微生物表型变化的突变型及其分离link1突变株的表型非选择性突变株选择性突变株抗性突变型（株）营养缺陷型（株）条件致死突变型（株）形态突变型（株）抗原突变型（株）产量突变型（株）突变率每一细胞在每一世代中发生某一性状突变的几率例如，突变率为10-8的，指该细胞在1亿次细胞分裂中，会发生1次突变。某一单位群体在每一世代（即分裂1次）中产生突变株（mutant，即突变型）的数

3、目来表示例如，一个含108个细胞的群体，当其分裂为2×108个细胞时，即可平均发生一次突变的突变率也是10-8。（二）突变率（mutationrate）突变一般是独立发生的。某一基因发生突变不会影响其他基因的突变率。同一细胞中同时发生两个基因突变的几率是极低的。（三）基因突变的特点基因突变的7个共同点（1）自发性各种性状的突变，可在无人为的诱变因素处理下自发地产生。（2）非对应性突变的性状与引起突变的原因间无直接的对应关系。这是突变的一个重要特点，也是容易引起争论的问题（3）稀有性自发突变虽可随时发生，但其突变率却是极

4、低和稳定的，一般在10-6～10-9间。某基因的突变率不受它种基因突变率的影响。（5）可诱变性自发突变的频率可因诱变剂（mutagen）的影响而大为提高（10～105倍）。（4）独立性基因突变后的新遗传性状是稳定的、可遗传的。野生型菌株某一性状可发生正向突变（forwardmutation），也可发生相反的回复突变（reversemutation或backmutation，也称回变）。（7）可逆性（6）稳定性（四）基因突变自发性和不对应性的实验证明如何证明基因突变的非对应性？观点一：“驯化”或“驯养”认为，突变是通过

5、适应而发生的，即各种抗性是由其环境诱发出来的，突变的原因和突变的性状间是相对应的，并认为这就是“定向变异”，也有人称它为“驯化”或“驯养”。观点二：自发产生另一种看法则认为，基因突变是自发的，且与环境是不相对的。由于其中有自发突变、诱发突变、诱变剂与选择条件等多种因素错综在一起，所以难以探究问题的实质。证明突变的性状与引起突变的原因间无直接对应关系！三个经典实验变量实验、涂布实验、影印实验1.变量试验(略)（fluctuationtest）又称波动试验或彷徨试验。1943年，S.E.Luria和M.Delbrück根据

6、统计学的原理，设计实验。SalvadorLuriaMaxDelbruckTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1969甲管乙管2.涂布试验(略)（Newcombeexperiment）1949年，H.B.Newcombe在《NATURE》上发表了一篇与变量试验属同一观点的但实验方法更为简单的涂布试验结果。3.平板影印培养试验（replicaplating）1952年，J.Lederberg夫妇发表了一篇著名的《平板影印培养法和细菌突变株的间接选择》论文，它更好地证明了微生物的抗药性是在未

7、接触药物前自发地产生的，这一突变与相应的药物环境毫不相干。影印的作用是保证这3个平板上所长出的菌落的亲缘和相对位置保持严格的对应性。JoshuaLederbergJ.LederbergisawardedtheNoblePrizeinMedicineandPhysiologyin1958（五）基因突变极其机制仅影响一对碱基影响一段染色体诱发突变简称诱变，是指通过人为的方法，利用物理、化学或生物因素显著提高基因自发突变频率的手段。1.诱发突变（inducedmutation）凡具有诱变效应的任何因素，都称诱变剂（mutag

8、en）。(1)碱基的置换（substitution）碱基的置换只涉及一对碱基被另一对碱基所置换，属于典型的点突变（pointmutation）。染色体的微小损伤（microlesion）碱基的置换转换（transition）颠换（transversion）一个嘌呤另一个嘌呤一个嘧啶另一个嘧啶一个嘌呤另一个嘌呤一个嘧啶另一个嘧啶置换