诱变育种发展_诱变育种的发展趋势

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在人为的条件下,利用物理,化学等因素,诱发生物产生突变,从中选择,培育成动植物和微生物的新品种.诱变育种是指用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异，再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株，进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。

诱发突变的物理因素主要指某些射线，如Y射线、X射线、B射线和中子流等；化学诱变剂主要指某些烷化剂，碱基类似物，抗生素等化学药物。物理诱变方法应用于植物始干1928年。L.J·斯德勒首先证实了X射线对玉米和大麦有诱变效应。1930年和1924年H.尼尔逊·爱尔和D.托伦纳分别用辐射诱变技术获得了有实用价值的大麦突变体和烟草突变体。化学诱变剂在植物上的应用一般认为始于1943年，当时F·约克斯用马来糖(脲烷)诱发了月见草、百合和风铃草的染色体畸变。这些早期工作为确立诱变育种的地位奠定了基础。

通过近几十年的研究人们对诱变原理的认识也逐步加深。我们知道，常规助杂交育种基本上是染色体的重新组合，这种技术一般并不引起染色体发生变异，更难以触及到基因。而辐射的作用则不同，它们有的是与细胞中的原子、分子发生冲撞、造成电离或激发；有的则是以能量形式产生光电吸收或光电效应；还有的能引起细胞内的一系列理化过程。这些都会对细胞产生不同程度的伤害。对染色体的数目、结构等都会产生影响，使有的染色体断裂了；有的丢失了一段，有的断裂后在“自我修复”的过程中头尾接倒了或是“张冠李戴”分别造成染色体的倒位和易位。当然射线也可作用在染色体核苷酸分子的碱塞上，从而使基因（遗传密码)发生突变。至于化学诱变，有的药剂是用其烷基置换其它分子中的 氢原子，也有的本身是核苷酸碱基的类似物，它可以“鱼目混珠”，造成DNA复制中的错误。无疑这些都会使植物的基因发生突变。理、化因索的诱导作用；使得植物细胞的突变率比平时高出千百倍，有些变异是其它手段难以得到的。当然，所产生的变异绝大多数不能遗传，所以，辐射后的早代一般不急 于选择。

但是，可遗传的好性状一经获得便可育成品种或种质资源。据世界原子能机构1985年统计，当时世界各国通过诱变已育成500多个品种，还有大量有价值的种质资源o 我国的 诱变育种同样成绩斐然，在过去的几十年中，经诱变育成的 品种数一直占到同期育成品种总数的10％左右。如水稻品种 原丰早，小麦品种山农辐63，还有玉米的鲁原单4号、大豆的铁丰

18、棉花的鲁棉I号等都是通过诱变育成的。当然与其它技术一样，诱变育种也有自身的弱点：一是诱变产生的有益突变体频率低；二是还难以有效地控制变异 的方向和性质；另外，诱发并鉴定出数量性状的微突变比较困难。因此，诱变育种应该与其它技术相结合，同时谋求技术上的自我完善。

诱变育种技术的发发展

微生物诱变育种是以人工诱变手段诱发微生物基因突变，改变遗传结构和功能，通过筛选，从各种各样的变异体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找到发挥这一突变株的最佳培养基和培养条件，使其在最适合的环境条件下合成高品质、高产量的有效产物。

诱变的主要目的是菌株尽量低死亡率的前提条件下尽量增加变异度，以期获得更多的变异菌株。针对这方面，遗传育种工作者根据理化学科和空间科学的发展，并且结合多年经典诱变育种的知识

经验，对其做了有益的补充。

菌种选育常用的诱变剂有：辐射源（x-、γ-射线、及紫外线等）、化学因子（5-氯尿嘧啶、亚硝酸、NTG等）、以及生物诱变剂（噬菌体、质粒等）。

生产菌株长期接受这些诱变剂处理，易造成产生菌生活力下降、代谢缓慢等缺点，同时也会导致产生菌对诱变剂的钝化现象。因而新的诱变因子的不断发现和应用，使得诱变技术得以不断的发展。

1）

低能离子束的应用：

离子注入表面改性技术是在20世纪80年代中期在国外兴起的。它首先是应用于动、植物品种的改良。在20世纪90年代中前期，这一高新技术逐渐应用于微生物的菌种选育。

诱变机理：低能离子注入育种机理较为复杂，目前尚在探索阶段，中国科学院等离子物理研究所余增亮等[1]首先把这些作用机理总结为能量沉积、动量传递、离子注入和电荷交换。优点：操作方便，成效显著，其生物学效应相当于理化诱变相结合的复合诱变效应，可以在低损伤的条件下达到高突变的效果。增加了诱变育种的突变源，特别为那些钝化菌株提供了新的诱变途径。

应用实例：用离子注入法处理生产VC的2-酮基-L-古龙酸高产菌系，糖酸转化率提高了15%—20%。用此法诱变利福霉素产生菌得到对自身有高抗性的突变株，使其产量和效价均有显著的提高。

2）

辐射技术在诱变上的新应用：（新辐射的选用）

选用新的辐射源比如：微波、激光、等离子体是近年来应用于微生物选

育的新技术之一。

微波是一种低能电磁辐射，它的生物学效应分为热效应和非热效应，通过采用分散低温干燥法，消除对诱变作用有负效应的热效应影响，选择适当的剂量、时间和样品的预处理，可达到引起微生物突变的效果。

激光是一种量子流，激光辐射通过产生光、热、压力、和电磁效应等综 合作用，直接或间接作用于微生物，从而引起DNA和RNA的改变。

等离子体育种技术是用N+、H+、Ar+等离子在特定的靶室中，以脉冲连续或间断辐射微生物体，使能量在微生物分子上沉积能量，从而达到遗传育种的目的。

这些方法的优点在于：为诱变育种引进了新的突变源，并且和现代物理学进展结合紧密，得到了电子计算机辅助，在剂量和时间上能做到精确性和可调控性。

应用实例：用激光和微波二者结合的方法得到一变异株HL-11，去甲基金霉素效价提高了65%。利用CO2激光对酿酒酵母菌进行辐射处理，经筛选得到乙醇产量增加了5%-10%的菌株5株。应用等离子体辐射技术于抗肿瘤抗生素柔红霉素产生菌——天兰淡红链霉菌经摇瓶筛选后，获得1株高产柔红霉素突变株137，在产生罐上应用，其柔红霉素效价较亲株高了25.8%。

3)利用空间差异进行诱变育种

空间育种技术是随着航空技术的发展而逐步发展成的一种新的诱变育种技术。目前应用较少，但随着我国航空事业的进一步发展，这项技术必然会有更大的发展空间。

其机理在于：利用外太空特有的重力状态、气压状态、离子辐射等因素对微生物遗传物质造成变异。优点在于：得到在地球上无法得到的一些变异菌株，大大的扩增微生物的变异范畴。

应用实例：利用返回式科学卫星搭载双歧杆菌，对搭载后的菌株进行了复壮和分离，从中筛选出一株空间变异菌株Space BbNC-8。经一系列生物学试验证明，它具有生长速度快，对高温、过氧化氢、乙醇耐受性明显提高，无耐药性质粒，对动物无毒副作用等良好生产性状。

4)原生质体的诱变育种

以上新方法均限于诱变的外部因素上，但要想达到良好的诱变效果，我们知道菌株本身的一些生理生化特征也处于十分重要的地位。为了提高诱变效率，育种工作者在诱变育种的方法上做了不少改进。其中将菌株制备成原生质体以增加对诱变剂的敏感不视为一条良策。

机理：去除细胞壁的保护作用，使其对外部诱变剂更加敏感，从而增加变异机率。

应用实例：对头孢链霉菌进行原生质体的制备，用紫外及激光进行原生质体诱变，HPLC检测突变株的生产能力。经激光诱变后得到两株高产菌株，分别比出发菌株产量高22.2%及23.0%。对麦角菌菌丝进行原生质体诱变育种，筛选出麦角隐亭高产菌株。