基因突变和诱变育种 PPT课件

出发菌株的纯化
纯种分离方法，常用划线分离法和稀释平板法。
在诱变育种中，出发菌株的纯化虽然是辅助手段，但 它是不可缺少的技术步骤，例如前面的例子中，灰黄 霉素变种B-53，经自然分离，获得的变株C-04的产 量比前者显著提高。 ▲
组织松,生长速度快
C-2 UV
C-3 NM C-4 X射线 C-7 UV+Lф C-8 UV C-15 NTG C-17 EMS C-19 NS C-20 EMS
213
548 829 1120 1610 2630 3028 3223 4000 8-11.5 7-8 6-8 4-5 4.5-5.2 8-9 8-9 乳白 柠檬黄 柠檬黄 柠檬黄 鹅黄 (边缘柠檬黄) 乳黄 粉玉色
一代诱变约需2～3个月

突变的机制
碱基置换（转换 颠换）
点突变 移码突位、倒位 突 变
自发突变
第一节 诱变育种
诱变育种：是以人工手段诱发微生物基因突变，改变其遗传 结构和功能，从中筛选出产量高、性状优良的突变株， 并 设计出适合该突变株最佳的培养基和条件，使其在最适的工 艺条件下最有效地合成产物。
当的知识和全面的了解。
2.
诱变育种工作量大，周期长，对一般周期为7～
10天的抗生素菌种来说，一代诱变需2～3月，因此 事先需作好充分准备，如全面了解菌种培养特征 和生化特征，以及有关培养条件对其影响等，最 后再进行严密设计，确定正确的选育程序和方法。
诱变育种的步骤 •出发菌株的选择与纯化 •单孢子（单细胞）悬液的制备 •诱变剂及诱变剂量的选择 •诱变处理方法 •高产菌株的分离
4、能诱变产生遗传性变异 5、产量高、收得率高

高产突变是一种数量遗传，是由多基因决定的，产量的提 高，需要通过多代诱发突变逐渐积累 诱变是不定向的，会产生各种突变体，从中筛选出复合要 求的菌种是诱变育种中一项重要而艰苦的工作

第三章 基因变异与重组
第一节 突变类型和基因符号 第二节 基因突变的规律 第三节 自发突变的机制 第四节 诱变剂及其作用机理 第五节 突变生成过程
第一节 突变类型及基因符号
定义1：突变是指生物表型突然发生的可遗传的变化。 定义2：突变是指生物生长过程中，由于内因或外因的 作用导致染色体DNA结构或数量发生的改变。 突变体：带有突变基因的细胞或个体 突变型：突变体的基因型或表型称为突变型，和其相 对的原存在状态称为野生型。
(2) 基因突变（gene mutation）
•基因突变是指一个基因内部遗传结构或DNA序列 的任何改变，包括一对或少数几 对核苷酸的缺失、 插入或置换，分为碱基置换和移码突变。
根据染色体局部座位内的变化范围
点突变point mutation ：单碱基对的置换突变 发生在一个基因范围内。 多位点突变：突变超出一个基因范围。
1、碱基置换base pair substitution
DNA链上一个碱基对为另一碱基对所取代叫碱基置换
(1)转换transition ：DNA链 中一个嘌呤（嘧啶）被另一 个嘌呤（嘧啶）所置换。
(2)颠换transversion：DNA 链中一个嘌呤（嘧啶）被 一个嘧啶（嘌呤）所置换。
2、移码突变frameshift mutation
(2)染色体结构的变化
•染色体结构的改变，多数是染色体或染色单体遭到 巨大损伤产生断裂，而断裂 的数目、位置、断裂端 连接方式等造成 不同的突变.
•包括染色体缺失、重复、倒位和易位等
•涉及到DNA分子上较大范围的变化，往往会涉及 到多个基因。
a-缺失 b-重复
c-倒位
d-相互 易位
①缺失deficiency ：是染色体 片段的丢失。 细胞学效应：缺失环 遗传学效应：这种突变往往是 不遗②段可传重的逆平复二的衡r次ep损的出et伤 失现itio，衡。n 其。：结是果染会色造体成片 细胞学效应：重复环 遗传学效应：这种突变有可能 ③获得倒具位有in优ver良sio遗n：传是性指状染的色突体变 的④体片易。段位发tra生nsl了oc1a8ti0o°n的：位是置指颠一倒 细个胞染学色效体应的： 一倒个位片环段连接到另 遗一传个学非效同应源： 染造色成体染上色。体部分 节相段互的易位位置rec顺ip序roc颠al倒，极性相 反tra。nslocation：两个非同源染 色体间相互交换一部分。 相互易位的细胞学效应：十字 型图象

1952年，J. 和E. Lederberg 夫妇发明了一种直接证明突变自发 性的方法 -----影印培养法，证明了 细菌的抗药性是发生在加入药物之 前的，而药物的作用仅是把突变型 筛选出来。
第二节 基因突变的规律
Lederberg等设计的平板影印培养法
第二节 基因突变的规律
二、自发性
各种性状的突变，可以在没有人 为的诱变因素下自发地发生。
第三节 诱变的机制
（5）NTG（NNG）的作用特点：
第三节 诱变的机制
三、嵌合剂的致突变作用
吖啶类染料和ICR类化合物是通过同 DNA分子结合而发生诱变作用的两类主要的 化学诱变剂。吖啶类化合物主要有原黄素， 5-氨基吖啶、吖啶橙等。ICR化合物是指由 美国癌症研究所应用化学方法合成的 （Institute for Cancer Research)，是一些由 烷化剂和吖啶类相结合的化合物。
分子结构，引起生物体发生突变。
第三节 诱变的机制
A 直接诱发碱基错配：
鸟嘌呤N7位置上的烷化有利于发生
电离作用，而离子化的鸟嘌呤则应该具
有同T而不是同C配对的倾向，因此，便
能产生GC→AT的转换。
第三节 诱变的机制
B 错误修复： 鸟嘌呤N7烷化作用的另一种效应是使 鸟嘌呤碱基与糖-磷酸的键合削弱，从而导 致烷化的鸟嘌呤从DNA上逐渐地脱落下来， 这个过程就是所谓的“烷化脱嘌呤作用”。 脱嘌呤形成了分子裂缝，在随后的DNA复 制过程中便会产生转换或颠换。
1、突变（Mutation）：指遗传物质发生了稳定 的可遗传的变化，所有的突变都是DNA结构中碱 基所发生的改变。 2、突变体（Mutant）：携带突变的生物个体或 群体或株系，称为突变体。
3、突变基因（Mutant Gene）和野生型基因 （Wild Gene）：发生了突变的基因称为突变基 因，没有发生突变的基因称为野生型基因。

短毛折耳猫
长毛立耳猫
长毛折耳猫
杂交
Ｐ 长毛立耳 BBEE Ｆ１ 长毛立耳 BbEe
短毛折耳 bbee 长毛立耳BbEe
F1间 交配 Ｆ２长立 长折 短立 短折 思考：要培育出一个能 稳定遗传的动物品种 Bbee BBee (BBee)至少要几年？ 选优 长折 短折 长折 BBee bbee Bbee 测交 长折 长折 F
以下是杂交育种的参考方案： 杂交 Ｐ 高抗 矮不抗 ddtt DDTT
自交 Ｆ １
思考：如果从播种到获
高抗 DdTt 高不抗
得种子需要一年，获得基因型 为ddTT的植株最少需要多少 年？
选优 Ｆ 高抗 ２ 自交
矮抗 ddTT
矮抗 矮不抗 ddTT ddTt 矮抗 ddTt 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt
杂交育种只能利用已有的基因重组，按需选 择，并不能创造新的基因。杂交后代会出现 性状分离现象，育种进程缓慢，过程繁琐
如果要培育出新的基因和新的
性状，应该怎样做？
资料：航天技术的发展，使人类利用太空资源的愿望
变成了现实。自1987年以来，中国利用自己研制的返回 式卫星和神舟号飞船进行了11次航天育种搭载试验，试 验品种达1200多种。
1、基因突变的特点？突变因素有哪些？ 2、基因重组的定义？发生在什么时期？ 3、单倍体育种和多倍体育种诱导方法分别是？
“王婆卖瓜，自卖自夸”。可以 想象卖瓜的王婆总是肯定夸她的 瓜是又大又甜，以期卖出好价钱。 但在自然界中，甜的瓜往往容易 感病招虫并且个头小，而抗病抗 虫的瓜大但是不甜。
第6章
异源多倍体
• 定义 • 异源多倍体（allopolyploid）是指不同 的种杂交产生的杂种后代,经过染色体加倍 形成的多倍体。 • 举例 • 多倍体植物中大多数是异源多倍体。常见 的异源多倍体有小麦、燕麦、棉、烟草、 苹果、梨、樱桃、菊、水仙、郁金香等。

c.断链：DNA链的磷酸二酯键上的氧也容易被烷化，结果形成不稳 定的磷酸三酯键，易在糖与磷酸间发生水解，使DNA链断裂。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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❖ d.交联：烷化剂有两类，
❖ 一类是单功能基烷化剂，如甲基甲烷碘酸，只能使 一个位点烷基化；
❖ 另一类是以双功能基烷化剂，化学武器如氮芥、硫 芥等，一些抗癌药物如环磷酰胺、苯丁酸氮芥、丝 裂霉素等，某些致癌物如二乙基亚硝胺等均属此类， 其两个功能基可同时使两处烷基化，结果就能造成 DNA链内、DNA链间，以及DNA与蛋白质间的交联。
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三、移码突变
❖ 定义：
DNA分子中一对或少数几对核苷酸的增加和 缺失造成的基因突变。
❖ 引起移码突变的诱变剂：
如吖啶橙，原黄素，吖黄素，可掺入DNA的 碱基对之间，引起DNA双链错位
❖ 移码突变机制：
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四、辐射诱变
紫外线 UV 电离辐射
激光
离子束诱变
热
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1.紫外线引起的DNA损伤
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cytosine
G：C→A：T uracil,
Nitrous acid
guanine
G
xanthine
X（黄嘌呤）
adenine
A
hypoxanthine
H（次黄嘌呤）
A:T→G:C -
H与C 配 对
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2. Hydroxylamine (NH2OH)
is specific for cytosine, but only works in vitro (cannot enter cells).
G.C

1. 诱发突变
➢ 诱发突变（诱变）：通过人为的方法，利用物理、化 学或生物因素显著提高基因字符突变频率的手段。
➢ 诱变剂（mutagen）：凡能提高突变率的任何理化因子， 就称为诱变剂
➢ 种类：诱变剂的种类很多，作用方式多样。即使是同 一种诱变剂，也常有几种作用方式。
➢ 按照遗传物质结构变化的特点讨论几种有代表性的诱 变剂的作用机制。
（2）移码突变
➢ frame-shift mutation 或 phase-shift mutation，指诱变剂使 DNA分子中增加（插入）或缺失一个或少数几个核苷酸， 从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转译错误的 一类突变。
➢ 由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株（frame-shift mutant）。与染色体畸变相比，移码突变也只能算是DNA 分子的微小损伤。
➢ 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。 从1943年起，经过几个严密而巧妙的实验设计，主要攻 克了检出在接触抗性因子前已产生的自发突变株的难题，终 于解决了这场纷争。
1. 变量试验fluctuation test
平板影印培养不仅 在微生物遗传理论 的研究中有重要应 用，而且在育种时 间和其它研究中均 有应用。
在根本未接触过任何一点链霉素的情况下，就可 以筛选到大量抗链霉素的突变株，充分说明了突变是 自发产生的，链霉素只是起到了一种检出作用。
（五）基因突变及其机制
基因突变的原因是多种多样的，可以是自发的或诱发 的，诱变又可分为点突变和畸变。具体类型可归纳如下：
➢ 丫啶类染料，包括原黄素、丫啶黄、丫啶橙和α-氨基丫啶 等，以及一系列称为ICR类的化合物，都是移码突变的有 效诱变剂。