刻蚀简介.txt遇事潇洒一点，看世糊涂一点。相亲是经销，恋爱叫直销，抛绣球招亲则为围标。没有准备请不要开始，没有能力请不要承诺。爱情这东西，没得到可能是缺憾，不表白就会有遗憾，可是如果自不量力，就只能抱憾了。本文由bshxl1贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 等离子刻蚀简介 自 1970 年代以来组件制造首先开始采用等离子刻蚀技术，对于等离子化学新的了解与认知也就蕴育而生。在现今的集成电路制造过程中，必须精确的控制各种材料尺寸至次微米大小且具有极高的再制性，而由于等离子刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成，因此等离子刻蚀便成为集成电路制造过程中的主要技术之一。等离子刻蚀主要应用于集成电路制程中线路图案的定义，通常需搭配光刻胶的使用及微影技术，其中包括了1) 氮化硅(Nitride)蚀刻：应用于定义主动区；2) 多晶硅化物/多晶硅(Polycide/Poly)刻蚀：应用于定义栅极宽度/长度；3) 多晶硅(Poly)刻蚀：应用于定义多晶硅电容及负载用之多晶硅；4) 间隙壁(Spacer)刻蚀：应用于定义 LDD 宽度；5) 接触窗(Contact) 及引线孔(Via)刻蚀：应用于定义接触窗及引线孔的尺寸大小；6) 钨回刻蚀(Etch Back)：应用于钨栓塞(W-Plug)的形成；7) 涂布玻璃(SOG)回刻蚀：应用于平坦化制程；8) 金属刻蚀：应用于定义金属线宽及线长；接脚(Bonding Pad)刻蚀等。 9) 影响等离子刻蚀特性好坏的因素包括了：1) 等离子刻蚀系统的型态；2) 等离子刻蚀的参数；3) 前制程相关参数，如光刻胶、待刻蚀薄膜的沉积参数条件、待刻蚀薄膜下层薄膜的型态及表面的平整度等。何谓等离子体?基本上等离子体是由部份解离的气体及等量的带正、负电荷粒子所组成，其中所含的气体具高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电(Glow Discharge) 现象。刻蚀用的等离子体中，气体的解离程度很低，通常在 10-5-10-1 之间，在一般的等离子体或活性离子反应器中气体的解离程度约为 10-5-10-4，若解离程度到达 10-3-10-1 则属于高密度等离子体。等离子体形成的原理：等离子体的产生可藉由直流(DC)偏压或交流射频(RF)偏压下的电场形成，如图 1-3 所示，而在等离子体中的电子来源通常有二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另一则为离子撞击电极所产生的二次电子(Secondary Electron)，在直流(DC)电场下产生的等离子体其电子源主要以二次电子为主，而交流射频(RF)电场下产生的等离子体其电子源则以分子或原子解离后所产生的电子为主。在等离子刻蚀中以直流方式产生辉光放电的缺点包含了：需要较高的功率消耗， 1) 也就是说产生的离子密度低； 2) 须要以离子撞击电极以产生二次电子，如此将会造成电极材料的损耗；3) 所需之电极材料必须为导体。如此一来将不适用于晶圆制程中。在射频放电(RF Discharge)状况下，由于高频操作，使得大部份的电子在半个周期内没有足够的时间移动至正电极，因此这些电子将会在电极间作振荡，并与气体分子产生碰撞。而射频放电所需的振荡频率下限将视电极间的间距、压力、射频电场振幅的大小及气体分子的解离位能等因素而定，而通常振荡频率下限为 50kHz。一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56MHz。相较于直流放电，射频放电具有下列优点：1) 放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部份时，这点对半导体材料制程就显得十分重要了；由于电子来回的振荡， 2) 因此离子化的机率大为提升，蚀刻速率可因而提升；3) 可在较低的电极电压下操作，以减低电浆对组件所导致之损坏；4) 对于介电质材料同样可以运作。现今所有的等离子体系统皆为射频系统。另外值得一提的是在射频系统中一个重要的参数是供给动力的电极面积与接地电极面积之比。等效电子及离子温度：存在于等离子体中的电场分别施力于带正电荷之离子与代负电荷之电子，F=E*q ，而加速度 a=F/M，由于离子质量远大于电子，因此电子所获得的加速度与速度将远大于离子，以致电子的动能远大于离子，电子与离子间处于一非平衡状态。从气体动力论中，得知 Ekinetic = (3/2) kT，由此可知，等效电子温度远大于等效离子温度，如此可视为“热”电子处于“冷”等
几种常用的育种方法比较（总结整理） 一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状；变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种： 原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。
第四章聚焦离子束的应用聚焦离子束是一种用途广泛的微纳米加工工具。
主要内容 1.简介 2.液态金属离子源 3.聚焦离子束系统 4.离子束在固体材料中的散射 5.离子束加工 6.聚焦离子束曝光
（一）简介 聚焦离子束（focused ion beam, FIB）与聚焦电子束的本质是一样的，但是两者又有很大的不同。主要差别在于它们的质量，最轻的离子（如氢离子）也比电子重1000多倍。 离子束当然用来曝光，但不仅只用来曝光，还可以对材料进行溅射和沉积，因此聚焦离子束是一种更广泛的加工工具。 自1910年Thomson发明了气体放电型离子源后，离子束技术主要应用于物质分析、同位素分离和材料改性。 早期的离子源是等离子体放电式的，属大面积离子源。真正的聚焦离子源始于液态金属离子源的出现。
液态金属离子源产生的离子具有高亮度、小尺寸的特点，是目前所有聚焦离子束系统的离子源。液态金属离子源加上先进的离子光学系统，可以获得只有5nm的最细离子束。一方面，离子束本身可以对材料表面剥离加工；另一方面，以不同的液态金属作为源材料可以将不同的元素注入材料之中，起到对衬底材料掺杂的作用。 聚焦离子束与化学气体配合可以直接将原子沉积到衬底材料表面。这些应用与聚焦离子束的高分辨能力相结合，使它们都具有微小尺度的特点。 因此，聚焦离子束是一种用途广泛的微纳米加工工具。
（二）液态金属离子源 又名：熔融金属场发射离子源 电流体动力离子源
（1）电子轰击型离子源：通过热阴极发射的电子，加速后轰击气体分子，使气体分子电离。这类离子源多用于质谱分析仪。特点是束流不高，但能量分散小。 （2）气体放电型离子源：由气体等离子体放电产生电子。如：辉光放电、弧光放电、火花放电离子源等。这类离子源的特点是产生离子束流大，因此广泛应用于核物理研究，如高能加速器的离子源和离子注入机的离子源。 离子源分类 （3）场致电离型离子源 （4）液态金属离子源都是在大范围内（如电离室）产生离子，通过小孔将离子流引出。因此离子流密度大，离子源面积大，不适合于聚焦成微小束。
微生物诱变育种研究进展 摘要：本文综述了国内外微生物诱变育种领域的研究新进展，对生物学效应及诱变微生物的机理进行了总结。从物理诱变、化学诱变及复合诱变三个方面介绍了诱变效应、作用机制及在实践中的应用，并对微生物诱变育种的研究进展进行了概述。 关键词：微生物；诱变育种；机制；研究进展 常规的诱变育种方法主要为物理诱变育种和化学诱变育种。微生物的诱变育种，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，从多种多样的变异菌体中筛选出产量高、性状优良的突变株，并且找出发挥这个突变株最佳培养基和培养条件，使其在最适的环境条件下合成有效产物。以人工诱发突变为基础的微生物诱变育种，具有速度快、收效大和方法简单等优点，是菌种选育的1个重要途径，在发酵工业菌种选育上具有卓越的成就，迄今为止国内外发酵工业中所使用的生产菌种绝大部分是人工诱变选育出来的。诱变筛选方法相对简便，是菌种选育的基本、常规和经典方法。特别是对遗传背景不很清楚的对象，诱变育种更是必不可少。近年来，随着新诱变因子的不断发现和筛选体系的进一步完善，微生物诱变育种有了长足的发展。 1 微生物诱变育种的作用 从自然界分离的野生菌种，不论是在产量上还是在质量上，均难适合工业化生产的要求。理想的工业化菌种必须具备遗传性状稳定、纯净无污染、能产生许多繁殖单位、生长迅速、能于短时间内生产所要的产物、可以长期保存、能经诱变产生变异和遗传、生产能力具有再现性、具有高产量和高收率等特性。微生物发酵工业中，诱变育种主要有以下作用: 提高有效产物的产量；改善菌种特性，提高产品质量；简化工艺条件；开发新品种，产生新物质；用于研究推测产物的生物合成途径；与其他育种方法相结合[1]。 2诱变育种的过程 诱变育种包括三个重要环节：突变的诱发、突变株的筛选突变基因的表达。 2.1突变的诱发 突变的诱发受到菌种的遗传特性、诱变剂、菌种的生理状态以及诱变处理时环境条件的影响。出发菌株就是用来进行诱变试验的菌株。出发菌株的选择是诱变育种工作成败的关键。功的经验。诱变作用不但决定于诱变剂，还与出发菌株的遗传背景有关。菌种的生理状态、被处理菌株诱变前的预培养和诱变后的培养条件以及诱变处理时的外界条件等都会影响诱变效果。
6-1杂交育种和诱变育种 【学习目标】 1、简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足。 2、举例说出诱变育种在生产中的应用。 3、讨论遗传和变异规律在生产实践中的应用。 【新知预习】 一、杂交育种 1、古代人们利用__________________，通过长期选择，汰劣留良，培育出许多优良品种，这种选择育种不仅_____________，而且_________________________。 2、杂交育种是将__________或__________品种的_____________，通过__________集中在一起，在经过___________和___________。获得________________的方法。 3、在农业生产中，杂交育种是___________________的常规方法。杂交育种的方法也用于 _____________________的育种。 二、诱变育种 1、诱变育种的原理是_________________________________。 2、诱变育种是指利用_______________________________，使生物____________________的方法。 3、诱变育种的优点的________________________________________________。 4、诱变育种取得的成就： （1）培育__________________________________； （2）在___________________方面也发挥了重要作用，如：_____________________________。【知识细目表】 一、杂交育种 1、概念：是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。 2、原理：基因重组 3、应用：在改良农作物品种、培育家畜新品种等方面广泛应用。 4、一般步骤：①两亲本杂交，获得F1;②F1自交，获得F2；③在F2中选出符合要求的性状并进行多次自交获得较纯的新品种。 5、优点：操作简单 6、缺点：育种时间长、工作量大、只能利用已有的基因杂交，不能产生新的基因、只能进行本物种或亲缘关系比较近的物种之间杂交，不能克服远缘杂交不亲和障碍等。 二、诱变育种
微生物诱变育种的方法 摘要:介绍了几种常用的物理诱变和化学诱变育种方法的原理、特点以及成功案例等,为微生物诱变育种提供了一个总体的方法框架。 关键词:诱变; 微生物育种 微生物与酿造工业、食品工业、生物制品工业等的关系非常密切，其菌株的优良与否直接关系到多种工业产品的好坏，甚至影响人们的日常生活质量，所以选育优质、高产的微生物菌株十分重要。微生物育种的目的就是要把生物合成的代谢途径朝人们所希望的方向加以引导，或者促使细胞内发生基因的重新组合优化遗传性状，人为地使某些代谢产物过量积累，获得所需要的高产、优质和低耗的菌种。作为育种途径之一的诱变育种一直被广泛应用。目前，国内微生物育种界主要采用的仍是常规的物理及化学因子等诱变方法。 1 物理诱变 1.1紫外照射 紫外线照射是常用的物理诱变方法之一，是诱发微生物突变的一种非常有用的工具。DNA和RNA的嘌呤和嘧啶最大的吸收峰260nm，因此在260nm的紫外辐射是最有效的致死剂。紫外辐射的作用已有多种解释，但比较确定的作用是使DNA分子形成嘧啶二聚体[1]。二聚体的形成会阻碍碱基间正常配对，所以可能导致突变甚至死亡[2]。 马晓燕[3]等以紫外诱变原生质选育法筛选发酵乳清高产酒精菌株马克斯克 鲁维酵母菌株ZR-20，比优化前的酒精产率提高10.5%，较出发菌株提高了68%。顾蕾[4]等通过紫外诱变红酵母ns-1原生质体，获得类胡萝卜素产量明显提高的突变株，其生物量、色素产量分别为6.15g/L、6.41mg/L，分别比原始菌株提高了67.6%、54.1%。 紫外照射诱变操作简单，经济实惠，一般实验室条件都可以达到，且出现正突变的几率较高，酵母菌株的诱变大多采用这种方法。 1.2电离辐射 γ-射线是电离生物学上应用最广泛的电离射线之一，具有很高的能量，能产生电离作用，可直接或间接地改变DNA结构。其直接效应是可以氧化脱氧核糖的碱基，或者脱氧核糖的化学键和糖-磷酸相连接的化学键。其间接效应是能使
诱变育种的原理和操作过程 考情分析 知识梳理 一、单倍体育种 1．原理 染色体数目以染色体组的形式成倍减少,然后经人工诱导使染色体数目加倍从而获得纯种. 2．过程与方法 单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍两个关键步骤.育种中通过杂交把不同品种的优良性状集中到F1植物体上,然后利用F1个体产生的花粉进行离体培养,培育出单倍体幼苗,再诱导染色体数目加倍,进而获得目标品种,如下图所示：
3．优点与不足 （1）优点 单倍体育种和杂交育种相比而言,能明显缩短育种年限,一般只需要2年时间,便可以获得纯合新品种. （2）不足 技术性较强,并且必须和杂交技术以及诱导染色体加倍技术结合使用. 4．实例 现有高杆抗病小麦DDTT、矮杆易感病小麦ddtt,欲培育出矮杆抗病小麦ddTT,育种方案如下图： 二、多倍体育种 1．原理 染色体数目以染色体组的形式成倍增加. 2．过程与方法 多倍体育种目前最常用而且最有效的方法是利用秋水仙素直接处理萌发的种子或幼苗,已
获得优良性状的多倍体植株.三倍体无籽西瓜的培育就是一个典型案例,如下图所示： 3．优点与不足 （1）优点 经多倍体育种获得的植株和二倍体相比,茎秆粗壮,叶片、果实和种子都较大,糖类和蛋白质含量都有所增加,有些植物的抗寒性等抗逆能力增强. （2）不足 多倍体育种适用于植物,在动物方面难以开展,且多倍体植物往往发育迟缓,结实率低. 三、育种的综合考察 1．列表比较几种常见生物育种方式
2．有关育种的两点方案 （1）根据不同育种目标选择不同育种方案 （2）育种技术中的“四最”和“-明显” ①最简便的育种技术——杂交育种. ②最具预见性的育种技术——转基因技术或细胞工程育种. ③最盲目的育种——诱变育种. ④最能提高产量的育种——多倍体育种. ⑤可明显缩短育种年限的育种——单倍体育种. 3．几种育种方式的注意点 （1）单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同.单倍体育种操作的对象是单倍体幼苗,多倍体育种操作的对象是正常萌发的种子或幼苗. （2）诱变育种：多用于植物和微生物,一般不用于动物的育种. （3）杂交育种：不一定需要连续自交.若选育显性优良纯种,需要连续自交筛选,直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种,则只要出现该性状个体即可. 【易错提醒】 （1）单倍体并不一定是一倍体； （2）花药离体培养获得单倍体,虽然是植物组织培养的一种形式,但花粉粒是减数分裂产生的,因此属于有性生殖； （3）单倍体育种获得的一般是纯合子,但当多倍体的花粉经离体培养,秋水仙素处理后,可能产生杂合子； （4）单倍体绝大多数都是不育的,但当细胞内具有相同的染色体组,同源染色体之间可以联会,
．诱变育种的意义：提高变异的频率，创造人类需要的变异类型，从中选择、培育出优良的生物品种。 2．原核细胞与真核细胞相比最主要特点：没有核膜包围的典型细胞核。 3．细胞分裂间期最主要变化：DNA的复制和有关蛋白质的合成。 4．构成蛋白质的氨基酸的主要特点是： （a-氨基酸）都至少含一个氨基和一个羧基，并且都有一氨基酸和一个羧基连在同一碳原子上。 5．核酸的主要功能：一切生物的遗传物质，对生物的遗传性，变异性及蛋白质的生物合成有重要意义。 6．细胞膜的主要成分是：蛋白质分子和磷脂分子。 7．选择透过性膜主要特点是： 水分子可自由通过，被选择吸收的小分子、离子可以通过，而其他小分子、离子、大分子却不能通过。 8．线粒体功能：细胞进行有氧呼吸的主要场所。 9．叶绿体色素的功能：吸收、传递和转化光能。 10．细胞核的主要功能：遗传物质的储存和复制场所，是细胞遗传性和代谢活动的控制中心。 新陈代谢主要场所：细胞质基质。 11．细胞有丝分裂的意义：使亲代和子代保持遗传性状的稳定性。 12．ATP的功能：生物体生命活动所需能量的直接来源。 13．与分泌蛋白形成有关的细胞器：核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。14．能产生ATP的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、（细胞质基质（结构））能产生水的细胞器*（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））能碱基互补配对的细胞器（结构）：线粒体、叶绿体、核糖体、（细胞核（结构））14．确切地说，光合作用产物是：有机物(一般是葡萄糖，也可以是氨基酸等物质)和氧 15．渗透作用必备的条件是：一是半透膜；二是半透膜两侧要有浓度差。16．矿质元素是指：除C、H、O外，主要由根系从土壤中吸收的元素。17．内环境稳态的生理意义：机体进行正常生命活动的必要条件。 18．呼吸作用的意义是：（1）提供生命活动所需能量；（2）为体内其他化合物的合成提供原料。 19．促进果实发育的生长素一般来自：发育着的种子。 20．利用无性繁殖繁殖果树的优点是：周期短；能保持母体的优良性状。21．有性生殖的特性是：具有两个亲本的遗传物质，具更大的生活力和变异性，对生物的进化有重要意义。 22．减数分裂和受精作用的意义是： 对维持生物体前后代体细胞染色体数目的恒定性，对生物的遗传和变异有重要意义。 23．被子植物个体发育的起点是：受精卵生殖生长的起点是：花芽的形成 24．高等动物胚胎发育过程包括：受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织分化、器官形成→幼体。
离子束加工技术 1 离子束溅射技术的发展 离子束溅射沉积干涉反射膜的进展可总结为［２］: * 1976 年之前，一般干涉反射膜反射率R>99%； * 1976 年离子束溅射干涉膜（淀积技术突破），反射率R=99.9%； * 1979 年离子束溅射干涉膜（测量技术突破），反射率R=99.99%； * 1983 年离子束溅射干涉膜损耗降到60ppm, 反射率R=99.994%； * 1988 年离子束溅射干涉膜损耗降到10ppm 以下, 反射率R=99.999%； * 1992 年离子束溅射干涉膜损耗降到1.6ppm, 反射率R=99.99984%； * 1997 年离子束溅射干涉膜用于ICF 三倍频激光反射镜实验，351nm 波长激光(脉冲)损伤阈值达20J/cm2； * 1998 年离子束溅射干涉膜用于ICF 基频激光反射镜实验，得到了1060nm 波长激光（脉冲）损伤阈值 达50J/cm2，吸收损耗小于6ppm 的实验结果。 在国内，对离子束溅射技术的研究非常少，在很多领域几乎接近于空白，根据国家和时代的需要，这项技 术的研究在国内变得尤为迫切。 2 离子束溅射技术的原理和特征 2.1 离子束溅射技术 在比较低的气压下，从离子源取出的氩离子以一定角度对靶材进行轰击，由于轰击离子的能量大约为 1keV，对靶材的穿透深度可忽略不计，级联碰撞只发生在靶材几个原子厚度的表面层中，大量的原子逃离 靶材表面，成为溅射粒子,其具有的能量大约为10eV 的数量级。由于真空室内具有比较少的背景气体分子， 溅射粒子的自由程很大，这些粒子以直线轨迹到达基板并沉积在上面形成薄膜。由于大多数溅射粒子具有 的能量只能渗入并使薄膜致密，而没有足够的能量使其他粒子移位，造成薄膜的破坏；并且由于低的背景 气压，薄膜的污染也很低；而且，冷的基板也阻止了由热激发导致晶粒的生长在薄膜内的扩散。因此，在 基板上可以获得致密的无定形膜层。在成膜的过程中，特别是那些能量高于10eV 的溅射粒子，能够渗入 几个原子量级的膜层从而提高了薄膜的附着力，并且在高低折射率层之间形成了很小梯度的过度层。有的 轰击离子从靶材获得了电子而成为中性粒子或多或少的被弹性反射，然后，它们以几百电子伏的能量撞击 薄膜，高能中性粒子的微量喷射可以进一步使薄膜致密而且也增强了薄膜的内应力
诱变育种 第一节诱变育种的概念、意义与特点 诱变育种就是人为地采用物理、化学的因素,诱发有机体产生遗传性的变异,并经过人工选择、鉴定、培育新品种的途径。诱变育种的目标就是改变或增加一个满意品种的某一特性,而在其她方面保持品种不变。如果需要一个适应性好、独特的、非常合意的与受欢迎的品种,这种方法特别吸引人。 诱变育种的特点:1)提高突变率,扩大变异谱;2)适于进行个别性状的改良;3)育种程序简单,年限短;4)变异的方向与性质不定(已有人把人工合成低聚核苷酸片段引入基因组中,以一定方式改变某一基因,进行定向诱变)。 作为一种育种方法,诱发突变技术在培育那些在种内有足够的遗传变异与由显性基因确定其特性的作物,就是可有可无的或无前途的。但就是,显性突变型曾被诱发,特别就是抗病型,部分由于寄生植物的基因与病原体的基因之间的相互作用。在完全不育或无性繁殖的植物中,诱变育种就是品种改良的唯一方法,例如专性无融合生殖植物,它不产生有合子胚的种子。无融合生殖在柑橘类与某些苹果属、树莓属的种中就是普通的。 诱变育种就是常规育种的一个补充或在园艺植物育种某些方面潜在替代者:1)在适应性广泛的种中诱发变异性,假若进一步的杂交提供有限的变异性与改良,而品种已接近选择的极限;2)诱发一个新的特性,如果没有通过杂交能传递的已知基因源,例如抗病性、企望的生长型或自交亲与性;3)在有性繁殖中将会消失的特定突变,通过营养繁殖产生与保存;4)打破与不良的特性或基因多效影响的连锁;5)使现存的嵌合体显露与均质化,并使突变型获得稳定;6)在远缘亲本之间杂交中遏制不亲与性;7)诱发单倍体;8)在无融合生殖植物中产生过渡性有性状态。 成功的诱变育种需要:1)处理可用于筛选的大的植物群体;2)预期的特性突变率高;3)可以用视力诊断或简单测定鉴别突变的有效方法。 第二节诱变因素 在诱发突变中,有两类诱变剂被使用:物理的与化学的。物理的诱变剂有:1)紫外灯发出的紫外线(UV)照射;2)电磁辐射:X射线发生器发出的X射线;从放射性同位素钴60或铯137发出的?射线;3)微粒辐射:从核反应堆发出的热中子或慢中子;从放射性同位素磷32或硫35发出的β粒子(电子)。化学诱变剂主要用于种子繁殖植物。较常用的有:叠氮化物、秋水仙碱、烷化剂、碱基类似物等。 1.物理的诱变因素 物理诱变因素的辐射能对植物诱发化学反应,结果造成DNA结构的变化。这些变化如果在DNA中保持重复,证明就是突变。 1、１紫外线的能量与穿透力低,能成功地用于处理花粉粒。 1、2电磁辐射与中子容易穿透植物组织。 1.3X射线:辐射源就是X光机。X射线又称阴极射线,就是一种电磁辐射,它不带电核,就是一种 中性射线。一大部分的栽培作物用物理诱变剂诱发的突变就是X射线辐射的结果。X射线的反应在有氧时会加强。 1.4?射线:辐射源就是60Co与137Cs及核反应堆。?射线也就是一种不带电荷的中性射线。应用 于植物育种的?射线照射装置有?照射室与?圃场,前者用于急性照射,后者用于慢性照射。1.5中子:辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器。根据中子能量大小分为超快中子、快中 子、中能中子、慢中子、热中子。在生物研究中,通常用慢中子或热中子。热中子处理比用X射线照射更少受干扰因素的影响,如氧的浓度或温度。对多数作物来说,包括苹果,中子就是比X或?射线更有效的诱变剂。高密度中子主要造成氧独立的不可挽回的损害,包括染色体畸变。
一、诱变育种： 诱变育种是指利用人工诱变的方法获得生物新品种的育种方法 原理：基因突变 方法：辐射诱变，激光、化学物质诱变，太空（辐射、失重）诱 发变异→选择育成新品种 优点：能提高变异频率，加速育种过程，可大幅度改良某些性状； 变异范围广。 缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控 制。改良数量性状效果较差。 二、杂交育种： 杂交育种是指利用具有不同基因组成的同种（或不同种）生物个 体进行杂交，获得所需要的表现型类型的育种方法。其原理是基 因重组。 方法：杂交→自交→选优 优点：能根据人的预见把位于两个生物体上的优良性状集于一 身。 缺点：时间长，需及时发现优良性状。 三、单倍体育种： 单倍体育种是利用花药离体培养技术获得单倍体植株，再诱导其 染色体加倍，从而获得所需要的纯系植株的育种方法。（主要是 考虑到结合中学课本，经查阅相关资料无误。）其原理是染色体 变异。优点是可大大缩短育种时间。 原理：染色体变异，组织培养 方法：选择亲本→有性杂交→F1产生的花粉离体培养获得单倍体 植株→诱导染色体加倍获得可育纯合子→选择所需要的类型。 优点：明显缩短育种年限，加速育种进程。 缺点：技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物。 四、多倍体育种：
原理：染色体变异（染色体加倍） 方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。 优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。 缺点：只适于植物，结实率低。 五、细胞工程育种： 细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞，利用细胞的全能性，用组织培养的方法培育杂种植株的方法。 原理：细胞的全能性 方法：（1）植物：去细胞壁→细胞融合→组织培养 （2）动物克隆：核移植→胚胎移植 优点：能克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种。动物体细胞克隆，可用于保存濒危物种、保持优良品种、挽救濒危动物、利用克隆动物相同的基因背景进行生物医学研究等。 缺点：技术复杂，难度大；它将对生物多样性提出挑战，有性繁殖是形成生物多样性的重要基础，而“克隆动物”则会导致生物品系减少，个体生存能力下降。 六、基因工程育种： 物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。其结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码。在该育种方法中需两种工具酶（限制性内切酶、DNA连接酶）和运载体（质粒），质粒上必须有相应的识别基因，便于基因检测。如人的胰岛素基因移接到大肠杆菌的DNA上后，可在大肠杆菌的细胞内指导合成人的胰岛素；抗虫棉植株的培育;将固氮菌的固氮酶基因移接到植物DNA分子上去，培育出固氮植物。固氮基因的表达方式为： 原理：基因重组（或异源DNA重组）。 方法：提取目的基因→装入载体→导入受体细胞→基因表达→筛选出符合要求的新品种。
除去,A Hein fling 等人在研究中发现[28],MnP 可用于偶氮和酞菁转化,当反应体系中加入藜芦醇时,转化率可提高8～100倍。另外,MnP 对偶氮类、蒽醌、杂环、三苯甲烷、高分子染料尚具有脱色和部分矿化能力。712 造纸工业 MnP 在纸浆的生物漂白方面有很大的应用前景。T oshiya Sasaki 等人采用固定化MnP 法[29] ,构建了热稳定的两步反应体系,对纸浆处理完毕后,在7h 内,纸浆的漂白度增加88%。713 褐煤的生物降解 微生物对低阶煤具有脱硫、液化等能力[30],Willmann 等人[31]研究发现,白腐真菌可对溶于水的褐煤大分子进行漂白,酶学研究表明其中起作用的是MnP ,无LiP 和漆酶活性。体外研究发现,Nematoloma frowardii 和Clitocybula dusenii 分泌的MnP 可迅速对Rhenish 褐煤解聚,生成小分子量的黄腐酸[32]。本课题组在内蒙褐煤的微生物降解研究中发现,降解过程中有MnP ΠLiP 活性,无漆酶活性;且降解后黄腐酸的含量明显升高,研究有待进一步深化。 8 展望 MnP 的底物专一性弱,可氧化各类芳香化合物及一些难生物降解的物质,但由于其底物的多样性及酶本身结构、基因编码、调控表达的复杂性,所以国内的研究尚处于初期阶段;国外的研究虽然取得一定进展,但对于MnP 的分子生物学、高效表达体系的构建等研究尚有待深入。 MnP 除在已知的生物制浆、纸浆的酶法漂白、有机污染物的降解和环境的生物修复领域有重要用途,而且研究发现MnP 在褐煤的生物转化过程中起重要作用。褐煤是一种应用价值低的劣质煤,长期露天堆放,不仅造成能源浪费,而且造成环境污染。我国有丰富的褐煤资源,占已发现煤炭资源的1217%,褐煤经微生物降解后,活性组分黄腐酸的含量显著提高,黄腐酸可用于工、农、医、牧、环境等各个领域。 加快对MnP 遗传学和生理学机理的研究,构建高效表达载体实现MnP 的工业化生产,不但可以加快木素生物降解的进程,对实现生物能的绿色转化具有重要意义;而且为高效利用我国的煤炭资源,实现能源的高效生物转化开辟了新途径。参考文献:[1]H lker U ,Ludwig S ,Scheel T ,et al 1M echanisms of coal s olubilization by the deuteromycetes Trichoderma atroviride and Fusarium oxysporum [J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,1999,52:57-591[2]K irk TK,Farrell R L 1Enzymatic “C ombustion ”:the microbial degradation of lignin[J ]1A nnu R ev Microbiol ,1987,41:465-5051 [3]Hatakka A 1Ligninolytic enzymes from selected white -rot fungi :production and role in lignin degradation[J ]1FEMS Microbiol R ev ,1994,13:125-1351[4]Rum pel C ,K gel -K nabner I 1The role of lignite in the carbon cycle of lig 2 nite -containing mine s oils :evidence from carbon mineralization and humic acid extraction[J ]1Organic G eochemistry ,2002,33:393-3991 [5]M ester T ,Field JA 1Characterization of a novel manganese peroxidase -lig 2nin peroxidase hybrid is ozyme produced by Bjerkandera species strain BOS55in the absence of manganese[J ]1J Biol Chem ,1998,273(25):15412-154171[6]Hein fling A ,M art ínez M J ,M art ínez AT ,et al 1T rans formation of industrial dyes by manganese peroxidases from Bjerkandera adusta and Pleurotus eryngii in a manganese -independent reaction [J ]1Appl E nviron Microbiol ,1998,64(8):2788-27931 [7]Larrondo LF ,Lobos S ,S tewart P ,et al 1Is oenzyme multiplicity and character 2ization of recombinant manganese peroxidases from Ceriporiopsis subvermispora and P 1chrysosporium [J ]1Appl E nviron Microbiol ,2001,67(5):2070-20751 [8]M orais H ,Ram os C ,F org àcs E ,et al 1Using spectrophotometry and spectral mapping technique for the study of the production of manganese -dependent and manganese -independent peroxidase by Pleurotus ostreatus [J ]1J Biochem Bio 2phys Methods ,2002,50:99-1091[9]W ariishi H ,Valli K,G old M H 1M anganese (Ⅱ)oxidation by manganese peroxidase from the basidiomycete P 1chrysosporium [J ]1J Biol Chem ,1992,267:23688-236951 [10]H ofrichter M ,Scheibner K,Schneega I ,et al 1Enzymatic combustion of aro 2matic and aliphatic com pounds by manganese peroxidase from Nematoloma fro 2 wardii [J ]1Appl E nviron Microbiol ,1998,64:399-4041 [11]H ofrichter M ,Z iegenhagen D ,Vares T ,et al 1Oxidative decom position of malonic acid as basis for the action of manganese peroxidase in the absence of H 2O 2[J ]1FEBS Lett ,1998,434:362-3661 [12]Fakoussa RM ,H ofrichter M 1Biotechnology and microbiology of coal degra 2dation[J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,1999,52:25-401 [13]Camarero S ,Sarkar S ,Ruiz -Due n ～ as F J ,et al 1Description of a versatile peroxidase inv olved in the natural degradation of lignin that has both manganese peroxidase and lignin peroxidase substrate interaction sites[J ]1J Biol Chem ,1999,274(15):10324-103301 [14]Lankinen VP ,Bonnen AM ,Anton LH ,et al 1Characteristics and N -termi 2nal amino acid sequence of manganese peroxidase from s olid substrate cultures of Agaricus bisporus [J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,2001,55:170-1761 [15]Paszczyshi A ,Huynh VB ,Craw ford R 1C om pasis on of ligninase -1and per 2oxidase -M2from the white -rot fungus P 1chrysosporium [J ]1Arch Biochem Biophys ,1986,244(2):750-7651 [16]M iyazaki C ,T akahashi H 1Engineering of the H 2O 2-binding pocket region of a recombinant manganese peroxidase to be resistant to H 2O 2[J ]1FEBS Lett ,2001,509:111-1141 [17]Bogan BW ,Schoenike B ,Lamar RT ,et al 1M anganese peroxidase mRNA and enzyme activity levels during bioremediation of polycyclic aromatic hydrocar 2bon -contaminated s oil with Phanerochaete chrysosporium [J ]1Appl E nviron Microbiol ,1996,62:2381-23861 [18]段新源,李杨,卢雪梅,等1木素生物降解的分子生物学进展[J ]1纤维素科学与技术,2001,9(4):51-581 [19]G ettemy -Jessica M ,M a B ,Alic M ,et al 1Reverse transcription -PCR analysis of the regulation of the manganese peroxidase gene family[J ]1Appl E n 2viron Microbiol ,1998,64(2):569-5741 [20]Irie T ,H onda Y,W atanabe M ,et al 1H om olog ous expression of recombinant manganese peroxidase genes in ligninolytic fungus Pleurotus ostreatus [J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,2001,55:566-5701[21]C onesa A ,H ondel CAM JJ ,Punt P J 1S tudies on the production of fungal per 2oxidases in Aspergillus niger [J ]1Appl E nviron Microbiol ,2000,66(7):3016-30231 [22]M ay field M B ,K ishi K,Alic M ,et al 1H om olog ous expression of recombi 2nant manganese peroxidase in P 1chrysosporium [J ]1Appl E nviron Microbiol ,1994,60(12):4303-43091 [23]Ha HC ,H onda Y,W atanabe T ,et al 1Production of manganese peroxidase by pellet culture of the lignin -degradading basidiomycete Pleurotus ostreatus [J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,2001,55:704-7111 [24]Leontievsky AA ,M yas oedova NM ,Baskunov BP ,et al 1T rans formation of 2,4,6-trichlorophenol by the white -rot fungi Panus tigrinus and Coriolus versi 2color [J ]1Biodegrad ation ,2000,11:331-3401[25]Reddy G VB ,G elpke M DS ,G old MH 1Degradation of 2,4,6-trichlorophe 2nol by P 1chrysosporium :inv olvement of reductive dechlorination[J ]1J B acteri 2ol ,1998,180(19):5159-51641 [26]M oreira MT ,Palma C ,M ielg o I ,et al 1In vitro degradation of a polymeric dye (poly R -478)by manganese peroxidase[J ]1Biotechnol Bioeng 1,2001,75(3):362-3681 [27]T ekere M ,Mswaka AY,Z vauya R ,et al 1G rowth ,dye degradation and ligni 2nolytic activity studies on Z imbabwean white rot fungi [J ]1E nzyme Microbial T echnol ,2001,28:420-4261[28]Hein fling A ,M art ínez M J ,M art ínez AT ,et al 1T rans formation of industrial dyes by manganese peroxidases from Bjerkandera adusta and Pleurotus eryngii in a manganese -independent reaction [J ]1Appl E nviron Microbiol ,1998,64(8):2788-27931 [29]Sasaki T ,K ajino T ,Li B ,et al 1New pulp biobleaching system inv olving manganese peroxidase imm obilized in a silica support with controlled pore sizes [J ]1Appl E nviron Microbiol ,2001,67(5):2208-22121[30]Baek K,K im CS ,Lee HH ,et al 1M icrobial desulfurization of s olubilization coal[J ]1Biotechnology Letters ,2002,24:401-405 [31]W illmann G,Fakoussa RM 1Biological bleaching of water -s oluble coal macrom olecules by a basidimycete stain[J ]1Appl Microbiol Biotechnol ,1997,47:95-1011 [32]H ofrichter M ,Fritsche W 1Depolymerization of low -rank coal by extracel 2lular fungal enzyme systems 1Ⅱ1The ligninolytic enzymes of the coal -humic -acid -degrading fungus Nematoloma frowardii b19[J ]1Appl Microbiol Bio 2technol ,1997,47:419-4241 离子注入微生物诱变育种研究进展 宫春波 1,2 ,刘鹭1,谢丽源1,贺稚非 1 (11西南农业大学食品科学学院,重庆400716;21莱阳农学院食品科学系,山东莱阳265200) 摘要:论述了离子注入微生物育种的三大特征,介绍了微生物接受注入离子的方法、离子注入机的简单结构和工作情况。概述了近几年来离子注入微生物,改良、选育优良工业微生物菌株的应用研究情况,分析了今后离子注入微生物育种的发展趋势。 关键词:离子注入;微生物育种;诱变特征;工业微生物 中图分类号:Q345;Q69115 文献标识码:A 文章编号:1004-311X (2003)02-0047-03 收稿日期:2002-10-28;修回日期:2003-01-14 作者简介:宫春波(1972-),男,硕士生,讲师,研究方向:微生物酶及其酶制剂。 离子注入生物体诱变育种是人工诱变方法的一种新发 明[1]。已经证实离子注入诱变,可以获得高突变率,扩大突变谱,为筛选优良的突变型菌株提供广阔的空间[2];同时,离子束也可以作为介质进行外源目的基因转移和转导。目前,利用离子注入已经获得转基因植物;转含有耐辐射异常球菌基 第13卷第2期:472003年4月 生 物 技 术BI OTECH NO LOGY V ol 113,N o 12:47 Apr 12003