3-1诱变育种举例

诱变育种菌种选育(selection strain)的目的是改良或改变菌种的特性，使其符合工业生产或科研的要求。

菌种选育过程由三个环节组成：一是使菌种产生变异；二是筛选出变异的菌株；三是使变异菌株的特性得到表达。

根据使菌种产生变异的方式的不同，菌种选育可分为自然选育、诱变育种、杂交育种、基因工程这四种方法。

自然选育、诱变育种是利用基因突变来获得优良菌种，具有改良菌种特性的性质。

杂交育种、基因工程是通过DNA重组来获得优良菌种，具有改变菌种特性的性质。

菌种选育是一门应用科学技术。

是以微生物学、微生物遗传学、生物化学、分子生物学、基因工程等学科为理论基础。

菌种选育目的，从生产方面来说，为了提高产量，产生新的生物活性物质，改变产品质量和组分，简化工艺，缩短周期，抵抗不良环境，适应新的原材料。

从科研方面来说，是为了提供分子遗传研究材料，研究生物合成调控机理，分析生物合成途径，获得带遗传标记的菌株，了解菌种遗传背景。

诱变育种诱变育种是通过诱变剂处理提高菌种的突变几率，扩大变异幅度，从中选出具有优良特性的变异菌株。

诱变育种和其他育种方法比较，具有速度快、收效大、方法简便等优点，是当前菌种选育的一种重要方法。

在生产中应用得十分普遍。

但是诱发突变缺乏定向性，因此诱发突变必须与大规模的筛选工作相配后才能收到良好的效果。

以下分别叙述诱变育种工作流程和诱变育种工作中的三个重要环节：突变的诱发、突变株的筛选突变基因的表达。

1、诱变育种的工作流程诱变育种的工作流程：①出发菌种（沙土管或冷冻管），②斜面（或肉汤培养24小时），③单孢子悬液（或细菌悬液），④诱变处理（处理前后的孢子液或细菌悬液活菌计数），⑤涂布平板，⑥挑取单菌落传种斜面，⑦摇瓶初筛®挑出高产斜面，⑧留种保藏菌种®传种斜面，⑨摇瓶复筛®挑出高产菌株作稳定性试验和菌种特性考察，⑩放大试验罐中试考察大型投产实验。

整个流程按诱变过程和筛选过程两部分说明如下：（一）诱变过程由出发菌种开始，制出新鲜孢子悬浮液（或细菌悬浮液）作诱变处理，然后以一定稀释度涂布平板，至平板上长出单菌落为止的各步骤为诱变过程。

第七章诱变育种诱变育种是利用理化因素诱发变异，再通过选择育成新品种的方法。

第一节诱变育种的成就及特点一、诱变育种的成就二、诱变育种的特点优点1. 提高突变率、扩大突变谱突变率：突变体占总个体数的百分率。

突变谱：各种突变类型组成突变谱。

2. 有效地改良个别性状诱变多为点突变、改变一两个基因，对主效基因控制的性状较有效，如：矮秆、早熟、抗病性。

3. 缩短育种年限诱发的变异大多为一个或少数几个主效基因的改变，稳定较快。

第二节常用物理诱变剂及其处理方法一、物理诱变剂的类别与性质紫外线X射线Γ射线粒子辐射电子束激光离子注入航天搭载航天搭载（航天育种或太空育种）育成的品种：水稻农垦58搭载卫星丰产品系ZR9搭载高空气球航育1号麦类扬麦5号搭载卫星小麦新品系蔬菜龙椒2号搭载高空气球卫星87-2离子束诱变育种离子注入引起生物产生变异，对改良数量性状效果显著。

目前在农作物诱变育种方面，离子注入改良的范围几乎涉及所有主要粮食和经济作物。

育成新品种：水稻品种 D9055和S9042小麦品种皖麦32蔬菜品种鲁番茄7号二、物理诱变剂处理方法（一）诱变处理的材料1、种子2、绿色植株3、花粉4、子房5、合子和胚细胞6、营养器官7、离体培养中的细胞和组织外照射 ---- 种子等所受的辐射来自外部的辐射源。

急性照射----采用较高的剂量率进行短时间的处理。

慢性照射----用钴（或铯）圃，每天将钴（或铯）源升到地面进行一定时间的慢性照射。

内照射---将辐射源引入生物体组织和细胞内进行照射的一种方法。

利用放射性同位素32P、35S、14C或65Zn的化合物，配成溶液进行浸渍种子，或使作物吸收，或注射茎部。

内照射的主要方法：•浸泡法•注入法•施入法•合成法（三）辐射处理的剂量①不同的科、属、种和品种，其辐射敏感性差异很大。

敏感作物：豆科作物、玉米、黑麦中等敏感作物：禾本科作物及棉花钝感作物：十字花科、亚麻、红麻、烟草②不同器官和细胞及不同发育时期、不同生理状况敏感性有差异。

第3课时 生物变异在育种上的应用课标要求 阐明生物变异在育种上的应用。

1．单倍体育种(1)原理：染色体(数目)变异。

(2)过程(3)优点：明显缩短育种年限，且得到纯合二倍体。

(4)缺点：技术复杂。

2．多倍体育种(1)方法：用秋水仙素或低温处理。

(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。

(3)原理：染色体(数目)变异。

(4)实例：三倍体无子西瓜的培育①两次传粉⎩⎪⎨⎪⎧第一次传粉：杂交获得三倍体种子第二次传粉：刺激子房发育成果实 ②用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花的染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数目不变。

③三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜植株在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。

3．杂交育种(1)原理：基因重组。

(2)过程①培育杂合子品种选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F 1(即为所需品种)。

②培育隐性纯合子品种：选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F 1――→⊗F 2→选出表型符合要求的个体种植并推广。

③培育显性纯合子品种 a ．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1自交→获得F 2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。

b ．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F 1→F 1雌雄个体交配→获得F 2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F 2个体。

(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。

(4)缺点：获得新品种的周期长。

4．诱变育种 (1)原理：基因突变。

(2)过程(3)优点①可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。

②大幅度地改良某些性状。

(4)缺点：有利变异个体往往不多，需要处理大量材料。

考向一 分析单倍体育种与多倍体育种的应用1．(2022·宁波高三模拟)如图为二倍体玉米花粉培育成植株的过程。

下列有关叙述错误的是( )A．过程①是花药离体培养B．过程②若正常培养，则植株B是单倍体C．过程②若使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，则植株B是二倍体纯合子D．若该过程为单倍体育种，则育种原理是基因重组答案D2．一粒小麦(染色体组AA,2n＝14)与山羊草(染色体组BB,2n＝14)杂交，产生的杂种AB经染色体自然加倍，形成了具有AABB染色体组的四倍体二粒小麦(4n＝28)。

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，所以培育优质、高产的微生物菌株十分必要。

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。

作为途径之一的诱变育种一直被广泛应用。

诱变育种的主要步骤：出发菌株留档资料↑原种（出发菌株）→分离纯化、筛选→斜面→同步培养→离心洗涤→玻璃珠震荡打散→过滤→单细胞或孢子悬浮液→诱变处理→后培养→平板分离→斜面→初筛→复筛→分离、筛选→保藏及扩大试验。

例如，抗霉素生产菌的诱变育种抗霉素产生菌Streptomyces sp．FIM一041 14，经紫外-氯化锂复合处理，筛选得到一株高产菌No．1-095，其抗霉素摇瓶发酵效价为170mg／L，且遗传稳定性良好。

经发酵过程工艺优化，菌株No．1—095摇瓶发酵效价i盘220mg／L，较出发菌株FIM-04114提高T63．O％。

在50L自动发酵罐上发酵，抗霉素效价蔓J206mg／L。

A mutant strain No.1—095 with higher potency(170mg／L)and better hereditary stability was obtained by combination treatment of UV andLiCl from antimycin producing strain FIM-04114．After thefermentation conditions of strain No．1—095 in shake flask were optimized，the antimycin yield of the strain was 220mg／L，which was 63.0％higher than the original strain FIM-04114．The potency ofstrain No.1—095 was 206mg／L in a 50L bioreactor．抗霉素(antimycin)是一族多组分混合物，具有相同的九元环双内酯母核，但侧链结构不同，A3是最主要的组分。